VIESTINTÄ- JA SÄHKÖNJAKELUVERKKOJEN KESKINÄISET RIIPPUVUUDET Kari Wirman 13.9.2006
Projektin tausta ja tavoitteet TIETO 2005 harjoituksessa nousi jälleen esille viestintä- ja sähkönjakeluverkkojen toimivuuden voimakas keskinäinen riippuvuus: "tietoliikenneverkot eivät toimi ilman sähköä ja ilman tietoliikennettä ei saada sähköä". Harjoituksessa esitettiin myös epäilyjä, jotka koskivat Viestintäviraston teleyrityksille antaman sähkön saannin varmistamiseen liittyvän määräyksen sisältöä ja määräyksessä vaadittujen varmistusaikojen tarkoituksenmukaisuutta. Projektin ensisijaisena tavoitteena on löytää keinoja ja laatia suosituksia, jotka toteuttamalla voitaisiin pienentää tietoliikenneverkkojen riippuvuutta yleisestä sähkönjakeluverkosta ja samalla vähentää sähkönjakelun katkoksista ko. verkoille aiheutuvia ongelmia. Suositukset voivat koskea myös loppukäyttäjiä. Projektin toisena tavoitteena on osoittaa tietoliikennejärjestelmistä ne kohdat, joiden käytettävyys on kriittisen tärkeää yhtäältä sähkönjakelun häiriöttömyyden ja toisaalta jakelun kunnossapitotoiminnan kannalta.
Loppuraportti: VIESTINTÄ- JA SÄHKÖNJAKELUVERKKOJEN KESKINÄISET RIIPPUVUUDET Raportti laadittu projektiryhmässä, jonka jäsenet olivat sähköyhtiöistä ja teleyrityksistä. Raportissa kuvataan yleisellä tasolla viestintä- ja sähkönjakeluverkkojen keskinäisiä riippuvuuksia. Raportissa on esitetty suosituksia, joiden avulla edellä kuvattujen riippuvuuksien vaikutuksia on mahdollista pienentää. Jokaisen suosituksen kohdalla on myös ehdotettu jotain organisaatiota tai viranomaistahoa suosituksen tarkastelusta ja mahdollisista jatkotoimenpiteistä vastaavaksi.
SISÄLLYSLUETTELO 1 Projektin tausta ja tavoitteet 2 Viestintäverkkojen ja sähkönjakeluverkkojen keskinäisistä riippuvuuksista 2.1 Viestintäverkkojen ja niissä käytettyjen laitteiden riippuvuus sähköenergiasta 2.1.1 Sähkö, laitteiden toiminnan edellytys 2.1.2 Ilmajohdot ja yhteiskäyttöpylväät 2.1.3 Sähköverkon aiheuttamat häiriö- ja vaarajännitteet 2.1.4 Televerkkojen sähkön saannin varmistaminen 2.2 Sähköverkkojen riippuvuus viestiyhteyksistä 2.2.1 Käytönvalvontatietojen siirtäminen 2.2.2 Kenttähenkilökunnan tavoitettavuus 2.2.3 Valtakunnallinen sähkötase ja muut hajautetut tietojärjestelmät 3 Johtopäätökset ja suositukset 3.1 Johtopäätökset 3.2 Suositukset televerkkoja ja yhtiöitä koskien 3.3 Suositukset sähköverkkoja ja yhtiöitä koskien 3.4 Sähköyhtiöiden ja teleyritysten yhteistyön kehittäminen
Johtopäätökset
Televerkkojen riippuvuus sähköenergiasta Televerkkojen ja niiden palveluiden toiminta on täysin riippuvaista sähköenergian saannista. Tätä riippuvuutta ei ole nykyteknologioita käytettäessä mahdollista vähentää - riippuvuus näyttää pikemminkin olevan kasvussa kuin vähenemässä.
Sähköverkkojen riippuvuus viestintäverkoista ja -palveluista Sähköverkkojen riippuvuus televerkoista on välillistä eli verkkojen toiminta ei ole täysin riippuvainen televerkkojen toimivuudesta: sähkön tuotanto ja jakelu toimivat, vaikka yleisten televerkkojen palvelut eivät olisikaan käytettävissä. Sähkönjakeluverkkojen tilan hallinta (käytönvalvontatiedot) eivät ole reaaliaikaisesti käytettävissä televerkkojen toimintahäiriöiden aikana, jolloin verkkojen käyttötoiminta vaikeutuu oleellisesti normaaliin verrattuna. Riippuvuus korostuu viankorjausten yhteydessä, koska kenttähenkilökunnan ohjaamiseen käytetään pääsääntöisesti yleisiä viestintäpalveluita etenkin matkapuhelinverkkoja.
Viestintäpalveluiden käytettävyyden parantaminen Sähkökatkojen siedon parantaminen Televerkkojen toimintakykyä sähkökatkojen aikana voidaan lisätä varastoimalla sähköä aiempaa enemmän eli lisäämällä yhä useampiin laitteisiin akkuvarmistus ja kasvattamalla akustojen kokoa. Näitä voidaan lisäksi täydentää varmistamalla sähkön saanti varavoimakoneilla eli omalla sähköntuottokyvyllä. Sähköverkon jakelukatkojen vähentäminen ja lyhentäminen Sähköverkoissa tapahtuvien jakelukatkojen lyhentämiseksi ei teleyritysten toimenpitein ole keinoja, vaan vaikutuskeinot ovat sähköyhtiöiden harteilla.
Sähkönjakelutoiminnan viestintäyhteysriippuvuuden pienentäminen Sähkönjakelutoiminnan riippuvuutta televerkkojen ja palveluiden käytettävyydestä voidaan pienentää yhtäältä varmistamalla sähköasemien käytönvalvontatietojen siirtoon käytettävät yhteydet toisistaan riippumattomilla järjestelmillä ja toisaalta kenttähenkilökunnan tavoitettavuutta kehittämällä tukeutuen useampiin liityntäverkkoihin (kiinteä lankapuhelinverkko, matkaviestinverkko, langattomat laajakaistaverkot, VIRVE-verkko, jne.) Teleyritykset pystyvät omin toimenpitein ja omia verkkojaan ja palveluitaan kehittämällä vaikuttamaan telepalveluiden käytettävyyteen.
Suositukset Raportissa on yhteensä 14 suositusta.
Sopimuksiin perustuva varautuminen tietoyhteiskuntasektorilla Vaihe 1: TIETOYHTEISKUNTASEKTORIN KRIITTISTEN INFRASTRUKTUURIJÄRJESTELMIEN JA PALVELUIDEN TUNNISTAMINEN 5.9.2006 Kari Wirman
Koko kaksivuotisen projektin tavoitteet Projektin päätavoitteet ovat: tehdä ehdotuksia lainsäädännön kehittämiseksi siten, että lakisääteinen varautumisvelvollisuus on ulotettu koskemaan eri toimijoita oikeasuhtaisella tavalla riittävän kansallisen huoltovarmuuden turvaamiseksi tehdä ehdotuksia sellaisiksi sopimusrakenteiksi ja -ehdoiksi, joita käyttäen lakisääteisen varautumisvelvollisuuden piiriin kuuluva toimija voi vyöryttää varautumisvelvoitettaan kolmannelle käyttäessään tätä varautumisvelvollisuuden piiriin kuuluvan toiminnan toteuttamisessa Näihin päästään käsiksi vasta vaiheissa 3 ja 4!
SOPIVA-projektin vaiheet 1. Tietoyhteiskuntasektorin kriittisten infrastruktuurijärjestelmien ja -palveluiden tunnistaminen 2. Tunnistettujen järjestelmien ja palveluiden toteuttamiseen ja ylläpitoon liittyvien verkostojen kuvaus 3. Varautumiseen liittyvien lakisääteisten ja muiden velvoitteiden kattavuus verkoston toimijoita koskien 4. Varautumiseen liittyvien sopimusehtoluonnosten laatiminen
SISÄLLYSLUETTELO 1 Yhteenveto 2 Projektin tausta ja tavoitteet 3 Tietoyhteiskunta ja kriittinen infrastruktuuri 3.1 Ajattelu, yhteiskunnat ja huoltovarmuus 3.2 Taustaa tietoyhteiskunnan kriittiselle infrastruktuurille 3.3 Systeemeistä ja systeemitasoista 3.4 Tietoyhteiskunnan synnystä 3.5 Tietoyhteiskunnan kriittisen infrastruktuurin määrittelyä 3.6 Huoltovarmuuden yleisiä kehityssuuntia 3.7 Johtopäätöksiä 3.8 Lähteet: 4 Tietoyhteiskunnan turvallisuudesta 5 Esimerkki järjestelmien järjestelmästä 6 Tietoyhteiskuntasektorin kriittiset suoritteet 6.1 Suoritteiden kuvaus 6.1.1 Sovellukset 6.1.2 Yhteiset palvelut 6.1.3 Laitealustat 6.1.4 Liityntä- ja muut viestintäpalvelut 6.1.5 Viestintäverkkotuotteet ja -palvelut 6.1.6 Telepäätelaitteet 6.2 Suoritteiden kriittisyyden arviointi 7 Tietotekniikkatuotteiden valmistus ja maahantuonti 7.1 Tuotteet ja osa-alueet 7.2 Liiketoimintalogistiikka 7.3 Maahantuonti 7.4 Kriittisyydestä
Tietoyhteiskunnan kriittisestä infrastruktuurista 1. Tietoyhteiskunta, kehitystä 1960-2000: tekninen älykkyys (mikroprosessorit (vast..) * niiden teho) on kasvanut noin 800 miljoona kertaiseksi 40 v:ssa (5000 erillistä tk:ta / 400 Mtk:ta verkossa ja 0.1 MIPS / 1000 MIPS) tekninen tallennuskapasiteetti kasvoi 80 miljoona kertaiseksi (30 / 30.000 Mtavua) 250 Gtavua = 100.000.000 sivua tekstiä. Mutta: Gourmet-kirja ei tee gourmet ateriaa! ihmisten määrä on vastaavasti kaksinkertaistunut ja yleinen tietämys ehkä 2-10 kertaistunut, eli inhimillinen älykkyys kasvanut max. 10-100 kertaiseksi elämme siis halvalla monistetun ja halvalla verkosta saatavan massatiedon tietotekniikkayhteiskunnassa, jossa myös inhimillinen tieto (ymmärrys, viisaus) kasvaa, joskin vaatimattomasti 2. Kriittinen: yhteiskunnan funktioiden määrä on kasvanut 1800-luvulta nykyhetkeen noin 3-4 kertaiseksi ja monimutkaisuus noin 9-16 kertaiseksi kasvava ongelma on ensin määrittää mikä ei olisi kriittistä. Toinen ongelma on kasvava monimutkaisuus. Seuraus: verkon (kokonaisuuden) merkityksen kasvu? 3. Infrastruktuuri: infra (lat.) = alla. Infrastruktuuri = (kaiken) alla oleva rakenne. Rakenne, jonka päälle rakentuu paljon, moninaista ja merkittävää toimintaa. mitä on tietotekniikkayhteiskunnan monimutkaisen toiminnan "alla"? Mikropiirit, ohjelmat, tietokoneet, ohjelmistot, tietokoneverkot, internet ja helposti saatavilla oleva avoin tieto.
Ihmiskunnan evoluution organisatoriset suurvaiheet Informaatio- Vaiheen Yhteiskunnan Selittävä asia Organisaation tekniikka alku muoto koko Ei kieltä tai protokieli Ennen 40.000 eaa. Eläimellinen Vaistot Suurperhe Kieli 40.000 eaa. Primitiivinen Yhteisö, sosiologia Heimo Kirjoitustaito 4.000 eaa. Historiallinen Politiikka Valtio Kirjapainotaito 1500 jaa. Moderni Tekniikka Kulttuuri Elektroninen ja integroitu tieto 2.000 jaa. Postmoderni Kompl. hallinta, tieto Globaali Lähteitä: Quincy Wright: A Study of War ja McNeill & McNeill: Verkottunut ihmiskunta Jokaisessa vaiheessa yhteiskunnan muoto ja selittävä asia on muuttunut yhdessä uuden organisaatiotason kanssa. Muutosta on edeltänyt tiedon monistamisen muuttuminen ja kaupan muuttuminen. Vrt. tietokoneverkot ja internet sekä globaali vapaakauppa. Huom! Tällä hetkellä vaikuttaa kaksi valtiota suurempaa tasoa. Kumpikaan niistä ei ole (vielä) yhtä vahva kuin valtiollinen taso. Vrt. kuitenkin esim. EU:n, globaalin median ja globaalien tietotekniikan (Intel, Microsoft, Cisco, Nokia) vaikutus.
Tekniikka, energia ja tiedonkulku ihmiskunnan evoluution megavaiheissa Informaatiotekniikka Tekniikka Energia Tiedon kulku 20.000 km Ei kieltä tai protokieli Työkalut, integroimaton Lihas, tuli (metsästys, keräily) n * 10.000 vuotta Kieli Työkalut, integroidut Lihas, tuli (suurriistan metsästys, keräily) n * 100 vuotta Kirjoitustaito Työkalut (koneet) Lihas, eläimet, tuli (maanviljely) n * vuosi Kirjapainotaito Koneet, järjestelmät Ed:t + tuuli, ruuti ja vesi (maanviljely ja tekniikka) Vuosi Elektroninen ja integroitu tieto Järjestelmien järjestelmät Ed:t + polttomoottori, sähkö, ydinenergia (tekniikka) 0,000000002 vuotta Lähteitä: Martin van Creveld: Technology and War ja McNeill & McNeill: Verkottunut ihmiskunta 20.000 km = tiedon kulku toiselle puolelle maapalloa n = luku väliltä 1 10 Teknisten järjestelmien koko on jatkuvasti kasvanut. Suurempi sovellutus vaatii suuremman organisaation ja on kompleksisempi. Tiedon välityksen nopeutuminen (kulku toiselle puolelle maapalloa = 20.000 km) tietoyhteiskuntavaiheessa.
Johtopäätöksiä: Huoltovarmuudesta 1/3 1. Työkalujen, koneiden, järjestelmien ja järjestelmien järjestelmien markkinat, tuotanto ja ylläpito (huolto) on vaatinut kasvavia organisaatioiden kokoja: heimo, valtio, kulttuuri (valtioliitto) ja globaali. Valtion merkityksen pieneneminen. Vrt. Suomi ja yritysten kansainvälistyminen. 2. Tällä hetkellä olemme valtio-kulttuuritasolla, jossa merkittävin on "lännen tekniikka" ja siirtymässä globaaliin informaatiotekniikkaan (Microsoft, Windows, Intel, Nokia, Cisco, Google, GPS...). Tieto on kasvava huoltovarmuuden kohde ja tekniikka sitäkin suurempi kohde. Yhteiskunnan tekninen infrastruktuuri. 3. Tietoyhteiskunnan tietotasolla ei ole mielekästä puhua valtiollisesta globaalin tietotekniikan huoltovarmuudesta perinteisessä mielessä, esim. omista käyttöjärjestelmistä tai mikroprosessoreista eikä tekniikan nopean muutoksen takia edes niiden "varmuusvarastoista". 4. Uusi aika vaatii uusia toimintatapoja ja uudenlaista ajattelua. Vrt. selityksen muuttuminen eri vaiheissa. Oleellisin taso on kasvavasti globaali ja siinä erityisesti tieto ja tietotekniikka. 5. Mitä merkitsee olla globaalin tietotekniikkayhteiskunnan (verkottuneen huoltovarmuuden) ulkopuolella? Katsokaa Pohjois-Koreaa, Kuubaa, entistä Albaniaa, sekä entistä Neuvostoliittoa. Mitä merkitsee päästä mukaan em. tasolle? Katsokaa Kiinaa, Etelä-Koreaa, Pohjois-Vietnamia jne.
Tietoyhteiskuntasektorin kriittiset suoritteet LOPPUKÄYTTÄJÄN TOIMINTAPROSESSIT Yhteiset palvelut Laitealustat tietokonelaitteet varusohjelmistot Sovellukset sovellusperheet räätälöidyt ohjelmistot väliohjelmistot oheislaitteet Käyttötuki valmisohjelmistot palvelusovellukset Päätelaitteet Liityntä- ja muut viestintäpalvelut Verkkotuotteet ja -palvelut