Der neue modulare Ansatz offener Systeme (MOSA) öffnet die Türen zu innovativeren Möglichkeiten, wie Paul Garnett erklärt.

In den letzten Jahren haben das US-amerikanische und das britische Militär offene Architekturen als bevorzugte Alternative zu kundenspezifischer und proprietärer Elektronik eingeführt Technologie Designs. Die COTS-Initiative (Commercial-off-the-Shelf) wurde erstmals 1994 eingeführt. Der eigentliche Paradigmenwechsel fand jedoch 2019 statt, als das US-amerikanische Verteidigungsministerium ein Memorandum herausgab, in dem die Verwendung des Modular Open Systems Approach (MOSA) für vorgeschrieben wurde Alle künftigen Waffensysteme, die dann gesetzlich verankert wurden, erforderten, dass alle Verteidigungserwerbsprogramme (MDAP) unter Verwendung einer MOSA entworfen und entwickelt wurden.

Laut DoD wird der Einsatz von MOSA-Lösungen „eine schnellere Entwicklung von Fähigkeiten und Technologien während des gesamten Produktlebenszyklus durch den Einsatz von unterstützen Architektur Modularität, offene Systemstandards und angemessene Geschäftspraktiken.“ Zu den MOSA-bezogenen offenen Systemstandards, die von COTS-Anbietern unterstützt werden, gehören: Modulen, Backplane- und Chassis-Standards, die vom VITA-Handelsverband definiert wurden, einschließlich 3U- und 6U-Formfaktor-OpenVPX-Boards und -Backplanes (VITA 65), der C5ISR Modular Open Suite of Standards (CMOSS) und der Sensor Open System Architecture (SOSA), die derzeit in Betrieb sind in Richtung seiner Rev. 1 Veröffentlichung, irgendwann in diesem Jahr.

Die Umstellung auf MOSA beruht auf der Tatsache, dass jede neue Fähigkeit oder Funktion, die einer Plattform hinzugefügt wird, ein komplettes System mit eigenen Subsystemen ist, wobei physische und logische Duplikate vorhanden sind Komponenten erhöht die Komplexität und die Kosten. Dies ist ein nicht nachhaltiger Ansatz, zumal Plattformen und Budgets immer kleiner werden.

Interoperabilität ist ein weiteres wichtiges Problem bei diskreten, geschlossenen Lösungen. Geschlossene Lösungen, die auf geeigneten Technologien basieren, sind so konzipiert, dass sie isoliert arbeiten. Infolgedessen ist die Bereitstellung auf Plattformen, auf denen Systeme und Mitarbeiter zusammenarbeiten müssen, um die Sicherheit des Personals und den Missionserfolg zu gewährleisten, sehr schwierig und zeitaufwändig. Sie sind auch schwierig zu warten und zu reparieren, insbesondere wenn der Anbieter sie nicht mehr unterstützt oder das Geschäft eingestellt hat.

Der Einsatz von MOSA-Komponenten verspricht, den Weg zu neuen Feldern zu verkürzen Technologie um aufkommende Bedrohungen abzuwehren.

Es gibt mehrere offene Standards, darunter: Open Mission Systems / Universelle Befehls- und Steuerungsschnittstelle (OMS / UCI); Sensor Open Systems Architecture (SOSA); Zukünftige Airborne Capability Environment (FACE) und Fahrzeugintegration für C4ISR / EW-Interoperabilität (VICTORY)

Moderne Bemühungen wie die VICTORY-Initiative der US-Armee und die britische Generic Vehicle Architecture (GVA) tragen dazu bei, den Weg für ein modernes Schlachtfeld zu ebnen, auf dem System-Upgrades und -Modifikationen schneller und kostengünstiger sind.

Die VICTORY-Spezifikation wurde 2010 von der US-Armee und einem Konsortium aus Verteidigungs- und Industrieteilnehmern, darunter Curtiss-Wright, offiziell ins Leben gerufen und fördert die Verwendung offener physischer und logischer Standardschnittstellen zwischen LRU-Subsystemen in C4ISR / EW-Kampffahrzeugen Probleme, die durch den "Bolt-On" -Ansatz für die Feldausrüstung von Militärfahrzeugen entstehen. Seine Implementierung ermöglicht es taktischen Radfahrzeugen und Bodenkampfsystemen, verlorenen Platz wiederzugewinnen und gleichzeitig Gewicht zu sparen und Energie zu sparen.

Darüber hinaus können Plattformsysteme Informationen austauschen und den Besatzungen ein integriertes Bild liefern. Darüber hinaus bietet VICTORY eine offene Architektur, mit der Plattformen zukünftige Technologien akzeptieren können, ohne dass ein erhebliches Redesign erforderlich ist.

Oben: Der MPMC-9335 ist ein GVA-kompatibler robuster Missionscomputer mit 3 Steckplätzen und 3 HE OpenVPX-Formfaktor

Ähnlich wie bei VICTORY schreibt die GVA offene, modulare und skalierbare Architekturen für die Gestaltung von Landfahrzeugen vor. Seine Standards gelten für elektronisch und Energieinfrastrukturen, mechanische Schnittstellen, Mensch-Maschine-Schnittstellen (HMI) und Gesundheits- und Nutzungsüberwachungssysteme (HUMS). Wenn VICTORY speziell darauf abzielt, eine Architektur für C4ISR / EW-Systeme bereitzustellen, spielt die BWS auf der gesamten Landfahrzeugplattform eine größere Rolle.

Der SOSA Technical Standard definiert einen gemeinsamen Rahmen für den Übergang von Sensorsystemen zu einer offenen Systemarchitektur. Angesichts der Tatsache, dass so viele bestehende und aufkommende Sensorsysteme in Betracht gezogen werden müssen, ist es das Ziel des SOSA-Konsortiums, „Flexibilität bei der Auswahl und Erfassung von Sensoren und Subsystemen zu ermöglichen, die die Erfassung, Verarbeitung, Nutzung, Kommunikation und damit verbundene Funktionen von Sensordaten über den gesamten Lebenszyklus von ermöglichen das C4ISR-System “ist äußerst wichtig.

Die SOSA-Standardinitiative wurde ursprünglich im Rahmen des FACE-Konsortiums entwickelt. SOSA-Standards sind mit FACE- und OMS-Standards kompatibel und nutzen eine Reihe von VITA-Standards, darunter VITA 65, den OpenVPX-Standard, der die Interoperabilität zwischen den COTS-Lösungen gewährleistet, die zum Erstellen von Subsystemen und Systemen verwendet werden.

Erhöhte Interoperabilität

Modulare und robuste COTS-Lösungen bieten die Interoperabilität und Flexibilität, die für die schnelle Integration von Systemen erforderlich sind, die für die Bereitstellung in allen Anwendungsbereichen geeignet sind.

CMOSS definiert Freigabemechanismen für Software-, Hardware- und Netzwerkebenen. Um diese Mechanismen zu definieren, nutzen CMOSS-Standards Folgendes:

• VICTORY-Standards für die Netzwerkinteroperabilität
• OpenVPX-Standard zum Kombinieren von Karten in einem gemeinsamen Gehäuse
• Modular Open RF Architecture (MORA) -Standard für die gemeinsame Nutzung von RF-Ressourcen
• FACE-Standard für Software-Portabilität

Es gibt Diskussionen über die Aufnahme von FACE in die Definition der VICTORY Shared Processing Unit.

Mit auf offenen Standards basierenden COTS-Lösungen sind Unternehmen nicht mehr gezwungen, die proprietären Angebote eines bestimmten Anbieters auszuwählen. Stattdessen haben sie die Freiheit und Flexibilität, Lösungen aus einer weitaus größeren Auswahl von Anbietern auszuwählen, die in einem wettbewerbsintensiveren Umfeld tätig sind.

Diese wettbewerbsfähigere Landschaft bietet Systementwicklern Zugriff auf eine größere Auswahl an Funktionskombinationen, Verfügbarkeitszeitplänen und Preispunkten, damit sie Programme auf dem neuesten Stand, im Zeitplan und im Budget halten können. Sie können auch die optimale Lösung für die jeweilige Herausforderung auswählen und nicht die einzige Lösung, die der Anbieter anbietet, an den sie gebunden sind.

In einigen Fällen ist es aus Sicht der Leistungsfähigkeit und der Kosten sinnvoll, verschiedene Lösungen von verschiedenen Anbietern auszuwählen und zu kombinieren. Solange jede Lösung so konzipiert und nachgewiesen ist, dass sie den Anforderungen der relevanten offenen Standards entspricht, ist das Risiko bei diesem Ansatz überschaubar. Eine Multivendor-Strategie ermöglicht es Verteidigungs- und Luftfahrtunternehmen auch, Risiken auf mehrere Anbieter zu verteilen.

Sobald das System bereitgestellt ist, ermöglichen die Einhaltung offener Standards und die Interoperabilität schnellere, einfachere und häufigere Technologie-Aktualisierungszyklen. Systeme, Karten und Komponenten können einfach gegen aktualisierte Versionen ausgetauscht werden. Diese aktualisierten Versionen müssen nicht vom ursprünglichen Anbieter stammen und bieten die Möglichkeit, anspruchsvollere, SWaP-freundlichere oder kostengünstigere Ersatzprodukte zu integrieren.

Oben: Der VPX3-1260 ist ein robuster 3U OpenVPX-Einplatinencomputer, der auf dem leistungsstarken Intel Xeon E-9ME-Prozessor „Coffee Lake Refresh“ der 2276. Generation basiert

Bei einem ähnlichen Thema ermöglicht die Möglichkeit, bei jedem Anbieter eine geeignete Lösung auszuwählen, die Bereitstellung der aktuellsten verfügbaren Technologie, um einer bestimmten Bedrohung entgegenzuwirken oder sie zu übertreffen.

Schließlich erhöht die Interoperabilität zwischen Systemkomponenten die Verfügbarkeit des Betriebs, da es viel einfacher ist, eine zuverlässige und langfristige Lieferkette für Ersatzteile und Ersatzteile sicherzustellen. Infolgedessen kann ein Gesamtansatz für das Lebenszyklusmanagement gewählt werden, der Risiken reduziert und die Rendite von Technologieinvestitionen langfristig erhöht.

SWaP-C absenken

Der Platz in einem Militärfahrzeug ist knapp bemessen, und mit solch strengen Einschränkungen, was ein Militärfahrzeug hineinpassen kann, begrenzt ein Innenraum, der mit einer Vielzahl von Systemen, Kabeln und Stromversorgungen überfüllt ist, die Menge an Transportmitteln, die transportiert werden können, und behindert die Erfahrung im Fahrzeug.

Dieses Szenario ist mit der Weiterentwicklung der Technologie immer häufiger geworden, da Militärfahrzeuge mit neuen oder verbesserten Funktionen nachgerüstet wurden. In der Vergangenheit bedeutete das Hinzufügen von Funktionen, ein Fahrzeug mit einem neuen eigenständigen System auszustatten. Jede dieser leitungsaustauschbaren Einheiten (LRUs) wurde mit einer eigenen Verkabelung und Stromversorgung geliefert. Die Integration der LRU bedeutete, Platz für all diese Geräte zu finden. Darüber hinaus ist das Finden des Platzes zum Hinzufügen einer LRU nicht nur auf das physische Volumen zurückzuführen. Die Optionen zum Platzieren einer neuen LRU können durch die Halterungen und Kabelbäume einer Plattform eingeschränkt sein, und die Ausrichtung der Anschlüsse einer LRU kann es schwierig machen, den richtigen Platz für das System zu finden.

Offene Standards wie SOSA und CMOSS entfernen elektronische Systeme von einem LRU-Modell. Stattdessen kann ein Gehäuse für LRMs installiert werden, die ausgetauscht werden können, um die Funktionalität zu verbessern, ohne den physischen Platzbedarf oder die Peripheriegeräte des Systems zu ändern. Darüber hinaus können mehrere Funktionen in ein einziges Gehäuse integriert werden, wodurch die Anzahl der Boxen, die auf einer Plattform mit eingeschränkten SWaP-Anforderungen Platz beanspruchen, erheblich reduziert wird. Die Kosten werden ebenfalls reduziert, da weniger Geräte gewartet werden müssen.

Die Einrichtung von MOSA für den Entwurf militärischer Systeme hat das Potenzial, die Landschaft für COTS-Anbieter und deren Kunden erheblich zu verändern. Durch die Senkung der Kosten, die Förderung der Interoperabilität und des Wettbewerbs sowie die schnellere Bereitstellung modernster Technologien auf dem Schlachtfeld versprechen offene Standards, dem Warfighter wichtige neue Funktionen zu bieten. Offene Architekturen öffnen die Tür zu vielen neuen Möglichkeiten!