El nuevo Enfoque de sistemas abiertos modulares (MOSA) abre las puertas a posibilidades más innovadoras, como explica Paul Garnett.

En los últimos años, las fuerzas armadas de EE. UU. Y el Reino Unido han adoptado arquitecturas abiertas como la alternativa preferida a la electrónica personalizada y patentada. la tecnología diseños. La iniciativa Commercial-off-the-Shelf (COTS) se introdujo por primera vez en 1994 pero, posiblemente, el cambio de paradigma real tuvo lugar en 2019, cuando el Departamento de Defensa de los EE. UU. Emitió un memorando que ordenaba el uso del Enfoque de sistemas abiertos modulares (MOSA) para todos los sistemas de armas en el futuro y que luego se convirtió en ley, requiriendo que todos los programas de adquisición de defensa (MDAP) se diseñen y desarrollen utilizando un MOSA.

Según el Departamento de Defensa, el uso de las soluciones MOSA “respaldará una evolución más rápida de las capacidades y tecnologías a lo largo del ciclo de vida del producto mediante el uso de arquitectura modularidad, estándares de sistemas abiertos y prácticas comerciales apropiadas”. Entre los estándares de sistemas abiertos relacionados con MOSA respaldados por los proveedores COTS se encuentran los módulo, estándares de backplane y chasis definidos por la asociación comercial VITA, incluidos los backplanes y placas OpenVPX (VITA 3) con factor de forma 6U y 65U, el C5ISR Modular Open Suite of Standards (CMOSS) y la Sensor Open System Architecture (SOSA), actualmente en funcionamiento. hacia su rev. 1 lanzamiento, en algún momento de este año.

El cambio a MOSA está impulsado por el hecho de que cada nueva capacidad o función que se agrega a una plataforma es un sistema completo con sus propios subsistemas, la duplicación de funciones físicas y lógicas. componentes aumenta la complejidad y los costos. Es un enfoque insostenible, especialmente a medida que las plataformas y los presupuestos continúan reduciéndose.

La interoperabilidad es otro problema importante con las soluciones cerradas y discretas. Las soluciones cerradas basadas en tecnologías patentadas están diseñadas para funcionar de forma aislada. Como resultado, su implementación en plataformas donde los sistemas y las personas deben trabajar juntos es muy difícil y requiere mucho tiempo para garantizar la seguridad del personal y el éxito de la misión. También son difíciles de mantener y reparar, especialmente si el proveedor ya no los admite o ha cerrado.

El uso de componentes MOSA promete acortar el camino hacia el campo de nuevas la tecnología para derrotar las amenazas emergentes.

Hay varios estándares abiertos que incluyen: Open Mission Systems / Universal Command and Control Interface (OMS / UCI); Arquitectura de sistemas abiertos de sensores (SOSA); Futuro entorno de capacidad aerotransportada (FACE) e integración vehicular para la interoperabilidad C4ISR / EW (VICTORY)

Los esfuerzos modernos como la iniciativa VICTORY del Ejército de EE. UU. Y la Arquitectura de vehículos genéricos (GVA) del Reino Unido están ayudando a allanar el camino para un campo de batalla moderno donde las actualizaciones y modificaciones del sistema son más rápidas y menos costosas.

La especificación VICTORY fue lanzada oficialmente en 2010 por el ejército de los EE. UU. Y un consorcio de participantes de la industria y la defensa, incluido Curtiss-Wright, y promueve el uso de interfaces físicas y lógicas estándar abiertas entre los subsistemas LRU en vehículos de combate C4ISR / EW, mitigando el problemas creados por el enfoque "atornillado" para colocar equipos en vehículos militares. Su implementación permite que los vehículos tácticos con ruedas y los sistemas de combate terrestre recuperen el espacio perdido al tiempo que reducen el peso y ahorran energía.

Además, permite que los sistemas de plataforma compartan información y brinden una imagen integrada a las tripulaciones. Además, VICTORY proporciona una arquitectura abierta que permite que las plataformas acepten tecnologías futuras sin la necesidad de un rediseño significativo.

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Al igual que VICTORY, GVA exige arquitecturas abiertas, modulares y escalables en el diseño de vehículos terrestres. Sus normas se aplican a Electrónico e infraestructuras de energía, interfaces mecánicas, interfaces hombre-máquina (HMI) y sistemas de control de uso y estado (HUMS). Donde VICTORY tiene como objetivo específico proporcionar una arquitectura para los sistemas C4ISR / EW, GVA juega un papel más amplio en toda la plataforma de vehículos terrestres.

La Norma Técnica SOSA define un marco común para la transición de los sistemas de sensores a una arquitectura de sistemas abiertos. Con tantos sistemas de sensores existentes y emergentes a considerar, el objetivo del Consorcio SOSA es “permitir flexibilidad en la selección y adquisición de sensores y subsistemas que brindan recolección, procesamiento, explotación, comunicación y funciones relacionadas de datos de sensores durante el ciclo de vida completo de el sistema C4ISR ”, es extremadamente importante.

La iniciativa de normas SOSA se desarrolló inicialmente como parte del consorcio FACE. Los estándares SOSA son compatibles con los estándares FACE y OMS, y aprovechan una serie de estándares VITA, incluido VITA 65, el estándar OpenVPX que garantiza la interoperabilidad entre las soluciones COTS que se utilizan para crear subsistemas y sistemas.

Interoperabilidad incrementada

Las soluciones COTS modulares y reforzadas brindan la interoperabilidad y la flexibilidad necesarias para integrar rápidamente sistemas adecuados para su implementación en todos los espacios de aplicaciones.

CMOSS define los mecanismos de intercambio entre las capas de software, hardware y red. Para definir estos mecanismos, los estándares CMOSS aprovechan:

• Estándares VICTORY para la interoperabilidad de redes
• Estándar OpenVPX para combinar tarjetas en un chasis común
• Estándar de arquitectura modular abierta de RF (MORA) para compartir recursos de RF
• Estándar FACE para portabilidad de software

Hay discusiones sobre la inclusión de FACE en la definición de Unidad de procesamiento compartida VICTORY.

Con las soluciones COTS basadas en estándares abiertos, las organizaciones ya no están obligadas a elegir las ofertas patentadas de un proveedor en particular. En cambio, tienen la libertad y la flexibilidad de elegir soluciones de una selección mucho más amplia de proveedores que operan en un entorno más competitivo.

Este panorama más competitivo brinda a los desarrolladores de sistemas acceso a una gama más amplia de combinaciones de funciones, plazos de disponibilidad y puntos de precio para que puedan mantener los programas según las especificaciones, a tiempo y dentro del presupuesto. También pueden elegir la solución óptima para el desafío en cuestión, en lugar de la única solución ofrecida por el proveedor al que están vinculados.

En algunos casos, desde la perspectiva de la capacidad y los costos, tendrá sentido elegir diferentes soluciones de diferentes proveedores y combinarlas. Siempre que cada solución esté diseñada y probada para cumplir con los requisitos de los estándares abiertos relevantes, el riesgo de adoptar este enfoque es manejable. Una estrategia de múltiples proveedores también permite a las organizaciones de defensa y aeroespaciales distribuir el riesgo entre múltiples proveedores.

Una vez implementado el sistema, el cumplimiento de estándares abiertos y la interoperabilidad permiten ciclos de actualización de tecnología más rápidos, más fáciles y más frecuentes. Los sistemas, tarjetas y componentes simplemente se pueden cambiar por versiones actualizadas. Y esas versiones actualizadas no tienen que provenir del proveedor original, lo que brinda la oportunidad de incorporar reemplazos más sofisticados, amigables con SWaP o rentables.

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En un tema similar, la capacidad de elegir una solución adecuada de cualquier proveedor hace posible obtener e implementar la tecnología más actualizada disponible para contrarrestar o superar una amenaza en particular.

Por último, la interoperabilidad entre los componentes del sistema aumenta los niveles de disponibilidad operativa porque es mucho más fácil garantizar una cadena de suministro confiable a largo plazo para repuestos y piezas de repuesto. Como resultado, se puede adoptar un enfoque de gestión del ciclo de vida total que reduce los riesgos y aumenta el rendimiento de las inversiones en tecnología a largo plazo.

Bajando SWaP-C

El espacio dentro de un vehículo militar es escaso, y con restricciones tan estrictas sobre lo que puede caber dentro de un vehículo militar, un interior abarrotado con una gran cantidad de sistemas, cables y fuentes de alimentación limita la cantidad de suministros que se pueden transportar y dificulta el transporte. experiencia en el vehículo.

Este escenario se ha vuelto cada vez más común a medida que la tecnología ha evolucionado, como resultado de la modernización de los vehículos militares con capacidades nuevas o mejoradas. Históricamente, agregar funcionalidad significaba equipar un vehículo con un nuevo sistema autónomo. Cada una de estas unidades reemplazables en línea (LRU) venía con su propio cableado y fuente de alimentación, e integrar la LRU significó encontrar espacio para acomodar todo este equipo. Además, encontrar el espacio para agregar una LRU se reduce a algo más que un volumen físico. Las opciones para colocar una nueva LRU pueden estar limitadas por los soportes y arneses de una plataforma, y ​​la orientación de los conectores de una LRU puede hacer que encontrar el espacio adecuado para acomodar el sistema sea un desafío.

Los estándares abiertos como SOSA y CMOSS alejan los sistemas electrónicos de un modelo LRU. En cambio, se puede instalar un chasis para albergar LRM, que se pueden reemplazar para actualizar la funcionalidad sin cambiar la huella física o los periféricos del sistema. Además, se pueden incorporar múltiples funcionalidades en un solo chasis, reduciendo en gran medida la cantidad de cajas que ocupan espacio en una plataforma con restricciones SWaP. Los costos también se reducen ya que hay menos equipos que mantener.

El establecimiento de MOSA para diseñar sistemas militares tiene el potencial de cambiar significativamente el panorama para los proveedores de COTS y sus clientes. Al reducir los costos, fomentar la interoperabilidad y la competencia y entregar tecnologías de vanguardia al campo de batalla más rápido, los estándares abiertos prometen ofrecer nuevas capacidades críticas al guerrero. ¡Las arquitecturas abiertas abren la puerta a muchas posibilidades nuevas!