Défi

Contexte

L’exécution des opérations navales canadiennes repose sur de multiples capacités de communication de vocale et de données dans le spectre électromagnétique pour le commandement et le contrôle.

À l’heure actuelle, les unités ou les groupes formés et les partenaires de sécurité de la Marine royale du Canada (MRC) et des Forces armées canadiennes (FAC) s’appuient sur des voies de de communication particuliers ou d’un ensemble prédéfini de fréquences et d’affectations de réseau pour des canaux de données et de voix multiples et distincts. Par conséquent, lorsque deux réseaux ou plus sont nécessaires, ce processus manuel intensif est répété. Ce processus tente de prédéterminer les affectations de voix et de données indépendamment de la disponibilité de l’environnement électromagnétique en temps réel ou des exigences de bande passante de tous les utilisateurs, unités ou groupes opérant; et, il ne permet pas l’adaptation ou la flexibilité nécessaire pour répondre ou exploiter la disponibilité du spectre des radiofréquences (RF) en temps réel, la congestion ou les interférences contestées (intentionnelles et non intentionnelles). Les voies de communication traditionnelles utilisent des fréquences et des niveaux de puissance fixes, ce qui peut parfois entraîner des pannes de communication lorsque l’atténuation des facteurs mentionnés ci-dessus est trop élevée. Une autre préoccupation concernant les plans de communication traditionnels est que les niveaux de puissance ne sont pas ajustés en fonction des conditions réelles, ce qui peut également entraîner des niveaux plus élevés de congestion électromagnétique (EM) ainsi que des risques de sécurité des émissions (EMSEC). En cas d’échec des voies de communication, une intervention humaine est nécessaire afin d’analyser et déterminer d’autres voies, ce qui peut être une activité chronophage. Dans l’espace de combat moderne où le commandement et contrôle assurés (AC2) sont essentiels pour les opérations, il est essentiel que ces activités soient automatisées pour s’assurer que les voies de C2 sont maintenues et/ou rétablies en temps opportun.

Le Centre de guerre navale des Forces canadiennes (CGNFC) décrit « la radio cognitive pour les communications navales sécurisées » comme une utilisation adaptative et flexible de toute partie du spectre électro­magnétique activée par les techniques/algorithmes d’intelligence artificielle et d’apprentissage machine (IA/AM) afin de déterminer les meilleures voies permettant de connecter les utilisateurs finaux de façon fiable et sûre, et d’établir des voies de communication bidirectionnelles entre eux. La radio cognitive intègre des fonctions de balayage et d’analyse spectrale, de commutation intelligente et d’autres fonctions de radio­fréquence (RF) activées par logiciel pour les communications en mode de visibilité directe (LOS) et en mode au-delà de la portée optique (BLOS). Les capacités de la radio cognitive offrent une plus grande agilité, efficacité et flexibilité en sélectionnant de manière dynamique et automatique les voies de communication appropriées et disponibles (fréquences, bande passante, protocole Internet [IP], formes d’onde, réseaux et modes de transmission en série ou à venir) pour connecter les utilisateurs de manière fiable et sécurisée sous des conditions variables.

En supposant que la bande passante sera toujours limitée, mais disponible, et que les exigences en matière de gestion de l’alimentation et de l’énergie resteront les mêmes (ou empirent) lors des opérations dans des environnements électro­magnétiques congestionnés et contestés; comment la MRC peut-elle comprendre et trouver des moyens d’exploiter et d’utiliser efficacement les avantages des capacités radio cognitives comme un élément clé potentiel des communications de la Marine ?

Résultats essentiels

Les solutions proposées doivent fournir une capacité de surveillance et de gestion automatisées et efficaces du spectre :

• Surveillance et gestion agiles et en temps réel du spectre électromagnétique (pour garantir des communications fiables, résilientes et garanties entre les navires, les bateaux et les équipages [et les partenaires]); et
• Capacité à fonctionner dans des environnements de RF complexes pouvant inclure des spectres contestés et des sources d’interférences de RF.

Résultats souhaités

La MRC est à la recherche de technologies, de recherches et/ou d’outils novateurs qui sont nécessaires pour fournir des communications garanties dans des environnements électro­magnétiques (EM) congestionnés et contestés, y compris, mais sans s’y limiter :

• Capacité de gestion dynamique du spectre pour s’adapter aux besoins des utilisateurs et aux exigences en matière de communication et d’interopérabilité;
  • Fonctionnalité d’acheminement automatique/dynamique utilisant des voies évolutives pour établir et maintenir des communications voix/données fiables entre différents utilisateurs (internes et externes multiples et simultanés)
    • Interopérabilité avec l’environnement terrestre et aérien,
    • Interopérabilité avec les alliés
    • Flexibilité pour inclure d’autres utilisateurs (organisations gouvernementales et non gouvernementales [ONG], communauté internationale et autres)
  • Résilience accrue contre les cybermenaces et les menaces électroniques
• Capacités de contrôle de communication IA/AM pour la gestion coopérative du spectre (et fonctions améliorées à l’avenir)
  • Moyens et méthodes de communication de la bande passante et de fréquence adaptatifs/flexibles
  • Communications vocales et de données entre les unités tactiques et opérationnelles dans un spectre EM congestionné et contesté. (Connectivité en temps quasi réel, réseaux évolutifs et résilients, fonction d’autoréparation ou de dégradation progressive)
• Autre :
  • Format ou normes de radio réalisée par logiciel (RRL) :
    • Ce défi serait un succès si les innovateurs créent une radio cognitive coopérative à détection de spectre utilisant un cadre compatible avec certains des éléments suivants, ou l’ensemble de ceux-ci
      • Redhawk/TOA
      • OpenCPI
      • GNURadio