Teadlased tugevdavad Läänemere riikide digitaristut ja ühenduvust

Teadlased tugevdavad Läänemere riikide digitaristut ja ühenduvust. 15.04.2025. Kui seni oli tegu tulevikku suunatud teadusinvesteeringuga, siis nüüd on selge: oodata ei saa, tegutseda tuleb kohe. Labor loob võimaluse arendada ja katsetada tipptasemel seiretehnoloogiaid, mis aitavad ennetada kriitiliste sideühenduste katkemist ning tugevdavad kogu piirkonna digitaristu vastupidavust ja turvalisust. Laborit veab TalTechi Thomas Johann Seebecki elektroonikainstituudi vanemteadur dr Kaida Kaeval, kes pole tüüpiline akadeemik. Ta on nimelt võimeline mõistma sügavalt nii teadus- kui ka kommertsvõrkude toimimist. Enne teadustööle asumist ja TalTechi suundumist töötas Kaeval üle kümne aasta missioonikriitilise side valdkonnas – esmalt Televõrgu AS-s ja hiljem Tele2 Eestis, kus vedas Baltikumi ja Euroopa vahelise andmeselgroo rajamist. Hiljem arendas ta Saksamaal ADVA-s rahvusvahelistele operaatoritele optilise spektri teenuseid. Kaevali oskus tõlkida keerulisi teaduskontseptsioone võrguinseneride ja operaatorite keelde – ja vastupidi – teeb TalTechi laborist midagi enamat kui lihtsalt teaduskeskkonna. Laborist võib kujuneda kogu regiooni digitaalse vastupidavuse kese. Läänemeri kui digitaalse geopoliitika eesliin Viimase aasta jooksul on Läänemere piirkonnas sagenenud veealuste elektri-, side- ja gaasitaristu vastased sabotaažiaktid. Kaevali sõnul pole kindlasti mõtet abitult järgmist katkestust oodata. „Me peame olema võimelised tajuma, kui midagi on muutumas, mitte reageerima alles siis, kui on juba hilja.“ “Me peame olema võimelised tajuma, kui midagi on muutumas, mitte reageerima alles siis, kui on juba hilja.” Sellest tulenevalt arendataksegi TalTechis Läänemere sensorvõrku, mis kasutab olemasolevate sidekaablite vabu valguskiude, et tuvastada keskkonnas toimuvaid vahetuid muutusi. Võrgu rajamine on osa Euroopa Komisjoni rahastatavast projektist ICON (Intent and Context-Aware Optical Networks), mille eesmärk on arendada ennetavaid seiresüsteeme ja tugevdada kriitilise taristu kaitset, seda ka võimalike geopoliitiliste kriiside korral. Kaeval selgitab, et Läänemere sensorvõrk töötab olemasolevate optiliste kaablite toel ja suudab tajuda kogu kaabli ulatuses vibratsiooni, pingemuutusi ja temperatuuri kõikumisi. Näiteks on süsteem võimeline tuvastama juba kilomeetrite kauguselt vibratsiooni, mida põhjustab merepõhjas kaablite lähikonnas lohisev ankur või kalatraal. Kui analüüsida signaali tugevust ja suunda, saab määrata ka ohu trajektoori. See pole oluline vaid interneti jaoks – samade kaablite kaudu liigub ka kriitiline juhtimisalane informatsioon, mis suunab elektri-, gaasi- ja veevõrkude tööd. Kui kaabel saab kahjustada, võib saada häiritud kogu taristu töö, mitte ainult andmeside. Kaevali sõnul saadab sensorvõrk valgusimpulsse mööda optilist kaablit ja jälgib, kuidas need tagasi peegelduvad. Kui kaabli ümber toimub midagi ebatavalist – näiteks vibratsioon, temperatuurimuutus või füüsiline pinge –, hakkab valgus teisiti peegelduma. Just nende muutuste kaudu saab süsteem teada, kas ja kus midagi toimub. „Tänu väga täpsele tehnoloogiale on võimalik tuvastada probleem juba enne, kui kaabel saab päriselt kahjustada, ning siis on võimalik operatiivselt sekkuda,“ rääkis Kaeval. Ettevõtete jaoks võib tootmiskatkestus või andmeside seiskumine tähendada miljoneid eurosid kahju. Sensorvõrk annab võimaluse taolisi riske ennetada. “Tänu väga täpsele tehnoloogiale on võimalik tuvastada probleem juba enne, kui kaabel saab päriselt kahjustada, ning siis on võimalik operatiivselt sekkuda.” Andmeside ilma piirideta Labori teine oluline uurimissuund arendab optilise spektri teenust – tehnoloogiat, mis võib tulevikus muuta kogu Euroopa andmesidevõrkude toimimist. See puudutab võrgu alumist kihti, mida kutsutakse ka füüsiliseks baasvõrguks või magistraalvõrguks, kus andmeid liigutatakse vaid valgusosakeste ehk footonite abil. Sellised baasvõrgud põhinevad lainepikkuste tihendustehnoloogial. Lihtsalt öeldes: kui kasutada valguse eri lainepikkusi ehk „värve“, mida inimese silm ei näe, saab üheainsa valguskaabli kaudu edastada korraga tohutul hulgal andmeid. Tavaliselt kasutatakse selleks lainepikkuste vahemikku 1530–1570 nanomeetrit. See vahemik jagatakse omakorda kümneteks väiksemateks lainepikkusteks, millest igaüks suudab kanda andmeid kiirusel kuni 600–800 Gigabitti sekundis. Need lainepikkused toimivad ühise grupina saate ja vastuvõtupunktide vahel ja selliste sidetrasside pikkused on tänu efektiivsetele võimendustehnoloogiatele sadadest kilomeetritest kuni tuhandete kilomeetriteni. Praegu muudetakse lõppkasutajate andmed baasvõrkudes enne edastamist valgussignaaliks, kasutades opto-elektro-optilist muundamist, kasutades selleks tootjaspetsiifilisi seadmeid ehk transiivereid. Kui valgussignaal liigub näiteks riigipiiri ületades ühest võrgust teise, tuleb see muuta tagasi elektriliseks ja seejärel uuesti optiliseks, et signaal sobituks järgmise võrgu tehniliste nõuetega. Selline protsess on kallis, aeglane ja ebaefektiivne. „Spektriteenus võimaldab valgussignaalil liikuda katkestusteta läbi mitme võrguoperaatori süsteemi, ilma et signaali peaks vahepeal muundama. Nii saame pikamaa võrkudesse kiirema, soodsama ja tõhusama andmeside,“ selgitas Kaeval. “Spektriteenus võimaldab valgussignaalil liikuda katkestusteta läbi mitme võrguoperaatori süsteemi, ilma et signaali peaks vahepeal muundama. Nii saame pikamaa võrkudesse kiirema, soodsama ja tõhusama andmeside.” Et valgussignaal saaks liikuda katkestusteta eri võrkude vahel, peab see igas võrkudevahelises liidespunktis vastama järgmise võrgu tehnilistele nõuetele. Kui seni kasutati selleks kalleid transiivereid, siis TalTech töötab välja nutikat seadist, mis suudab signaale reaalajas kohandada ja kalibreerida. See välistab häired ja tagab, et signaal ei segaks teisi lainepikkusi ega võrgu tööd. Tulemuseks on kiirem, stabiilsem ja usaldusväärsem ning lõppkasutajale soodsam andmeside. Niisiis on töökindluse kõrval oluline ka hind. Kaeval selgitab, et Eestis maksavad kliendid täna ühenduste eest rohkem kui mitmel pool Euroopas, kuna meie võrgu geograafiast ja rikete ohust tulenevad lisakulud. Spektriteenus aitab neid kulusid oluliselt vähendada ning hoiab hinnad kontrolli all ka siis, kui andmemaht kasvab. Side sünnib koostöös TalTechi uus optilise side ja sensoorika labor teeb koostööd nii Eesti kui ka rahvusvaheliste võrgufirmadega, sealhulgas on partneriteks Telia, Tele2, CITIC Telecom ja Elering. Partnerid annavad juurdepääsu oma võrgu tühjadele ehk „mustadele“ optikakiududele ja spektrile, mis on testimisel väga väärtuslik, sest valdavalt ei saa kommertsvõrkudes katseid läbi viia. Ettevõtteid kaasatakse ka uute tehnoloogiate piloteerimisse. Tulevikus näeb labor laiemaid võimalusi rakendada sensorvõrke näiteks kindlustussektoris või logistikas, kus katkestusteta andmesidel on kriitiline tähtsus. Eestis aitab kiiret koostööd edendada väike ja tihe sideturg. „Meie partnerid on valmis panustama, sest näevad arendustes ühist eesmärki. Euroopa suurriikides on see mõnevõrra keerulisem, kuna seal on suuroperaatoritel tihti raskem mõista, kuidas võiksid teadustöös osalemine või testitavad lahendused neile kasulikud olla,“ märkis Kaeval. “Meie partnerid on valmis panustama, sest näevad arendustes ühist eesmärki. Euroopa suurriikides on see mõnevõrra keerulisem, kuna seal on suuroperaatoritel tihti raskem mõista, kuidas võiksid teadustöös osalemine või testitavad lahendused neile kasulikud olla.” Labori tehniliste tugevuste hulka võib lugeda tõsiasja, et seal saab testida uusi seadmeid ka 500 km pikkusel vanemat tüüpi optilisel kaablil – seda tüüpi kaableid enam ei toodeta, kuigi need on võrkudes endiselt kasutusel. Kaevali ja labori tööl on kaugelt Eestist välja ulatuv mõju. TalTechi partneriteks on juba täna võrguspetsialistid Saksamaalt, Taanist, Poolast, Soomest, Iirimaalt ja Hispaaniast – kõik otsivad lahendusi, mis muudaksid Euroopa sidevõrgud turvalisemaks, vastupidavamaks ja paindlikumaks. TalTechi uuel optilise side ja sensoorika laboril on siinkohal mängida oluline roll.