Teknologi menjadi lebih penting bagi operasi militer dan pertahanan setiap tahunnya. Kita hanya perlu melihat makalah Komando Pertahanan dan tinjauan anggaran terbaru Pemerintah Inggris untuk menegaskan kembali hal ini, dengan prioritas negara tersebut tampaknya adalah untuk meningkatkan kapasitas teknologi di medan perang. Namun, teknologi militer lebih dari sekedar kawanan drone atau kendaraan lapis baja Boxer baru; ini tentang penyampaian informasi yang cepat dan efektif di garis depan.
Sektor militer dan pertahanan memiliki sejarah panjang sebagai yang terdepan dalam kemajuan teknologi. Teknologi yang lumrah saat ini, seperti GPS, drone, dan bahkan microwave, menemukan asal-usulnya di sektor pertahanan. Maka tidak mengherankan bahwa pada saat perkembangan teknologi berkelanjutan, Pemerintah Inggris telah mengarahkan pandangannya untuk memodernisasi angkatan bersenjatanya dan mengadopsi teknologi yang lebih baru.
Namun, bidang minat sebenarnya dalam Strategi Industri Pertahanan dan Keamanan Inggris yang baru bukanlah teknologi yang awalnya diinvestasikan, melainkan fokus pada penelitian dan pengembangan. Secara khusus, Komando Strategis Inggris diharapkan menginvestasikan £ 1.5 miliar dalam sepuluh tahun ke depan untuk "membangun dan mempertahankan 'tulang punggung digital' untuk berbagi dan mengeksploitasi data dalam jumlah besar, melalui awan dan jaringan yang aman", menurut Menteri Pertahanan. Ben Wallace MP.
Sistem militer tertanam adalah dasar dari pendekatan pertahanan berbasis data ini. Sistem ini sangat penting dalam mengumpulkan, menganalisis, dan mengkomunikasikan data dari medan perang atau pos terdepan. Ini berarti mereka harus memenuhi standar peraturan yang ketat, tangguh secara fisik untuk bertahan dalam kondisi lingkungan yang keras dan mendukung komunikasi data yang cepat, andal, dan aman.
Ini adalah persyaratan terakhir yang menimbulkan tantangan terbesar bagi komputasi tertanam militer, sekaligus memperoleh keuntungan terbesar dari peningkatan investasi dalam teknologi baru. Banyak aplikasi pertahanan baru yang muncul dari teknologi canggih, seperti peningkatan pemrosesan video untuk meningkatkan kesadaran situasional, memerlukan pendekatan komputasi militer terdistribusi yang menggabungkan jaringan dengan komputasi yang dipercepat perangkat keras melalui perangkat field-programmable gate array (FPGA).
Komputasi militer terdistribusi membutuhkan latensi rendah, ketersediaan tinggi, interoperabilitas antara perangkat jaringan dan bandwidth tinggi agar efektif. Tantangan secara tradisional muncul dari penggunaan Ethernet yang luas untuk jaringan. Meskipun murah dan ada di mana-mana, umumnya bersifat non-deterministik - bermanfaat untuk keandalan, tetapi kurang ideal untuk sistem kritis misi yang memerlukan transmisi data waktu nyata.
Ethernet generasi berikutnya
Fungsi Ethernet standar dengan mengirimkan paket data dengan cara yang sangat bergantung pada beban jaringan, yang tidak sesuai untuk perangkat jaringan yang memerlukan sinkronisasi tingkat tinggi. Standar baru muncul, seperti IEC 62439-3 dan TSN Time-Sensitive Networking- (seperangkat standar yang sedang dikembangkan oleh kelompok tugas Jaringan Sensitif Waktu dari kelompok kerja IEEE 802.1), yang membantu memenuhi tuntutan jaringan penting misi . Standar-standar ini, bersamaan dengan perkembangan di ruang teknologi ini, mendorong inovasi dalam jaringan militer.
Salah satu perusahaan yang berada di garis depan dalam hal ini adalah rekayasa System-on-Chip (SoC-e), seorang ahli dalam solusi Ethernet berbasis FPGA yang bekerja sama dengan Recab UK untuk menawarkan sistem ketersediaan tinggi untuk jaringan Ethernet pertahanan. SoC-e juga merupakan peserta aktif di banyak kelompok industri dan akademis terkemuka yang mengembangkan dan mengatur standar untuk Ethernet deterministik. Grup-grup ini telah aktif dalam menentukan dan mengembangkan protokol berbasis Ethernet baru seperti High-availability Seamless Redundancy (HSR), Parallel Redundancy Protocol (PRP) dan Time-Sensitive Networking (TSN).
HSR
HSR adalah salah satu dari dua protokol yang distandarisasi dalam IEC 62439-3, bersama PRP. Perbedaan utama antara kedua protokol ini adalah bahwa HSR berfokus pada penyediaan redundansi tanpa batas dalam jaringan yang dibatasi waktu, sementara PRP mampu menyediakan redundansi tanpa batas melalui dua jaringan Ethernet standar independen. PRP memperkenalkan redundansi ke node.
Namun, persyaratan topologi ring dapat membatasi penerapan HSR dalam komputasi edge militer. Demikian pula, HSR mengharuskan semua node memproses atau meneruskan semua paket data, yang dapat meningkatkan persyaratan pemrosesan dan menambah latensi jaringan.
PRP
Protokol PRP bekerja dengan membuat jalur paralel di jaringan redundan untuk dilalui paket data duplikat. Node terpasang ganda (DAN) terhubung ke dua jaringan Ethernet lokal independen dan standar (LAN A dan LAN B), dengan bingkai identik yang dikirim melalui kedua jaringan.
Operator PRP memastikan penerimaan semua informasi, bahkan jika satu jaringan gagal.
Node non-PRP dapat mengabaikan frame, mengurangi persyaratan pemrosesan, dan protokol PRP kompatibel dengan perangkat keras Ethernet standar.
TSN
Ada beberapa standar IEEE yang sedang dikembangkan yang menguraikan fitur-fitur spesifik TSN, termasuk sinkronisasi (802.1AS), lalu lintas terjadwal (802.1Qbv), lalu lintas yang dipesan (802.1Qav), redundansi tanpa batas (802.1CB), dan pre-emption bingkai (802.1Qbu dan 802.3br). Meskipun tidak semua standar diperlukan untuk mendukung TSN, jaringan dan sakelar yang dapat memenuhi standar ini menawarkan keuntungan yang jelas dalam lingkungan militer. Pemilihan sub-standar di atas adalah di antara beberapa yang paling relevan untuk jaringan militer.
Standar sinkronisasi (802.1AS), tentu saja, sangat penting dan bisa dibilang paling penting dalam konteks militer dan pertahanan. Berdasarkan protokol waktu tepat standar (PTP) IEEE 1588-2008, sinkronisasi di TSN memungkinkan perangkat di jaringan untuk berbagi referensi waktu yang sama dalam rentang waktu nanodetik. Ini berarti kemungkinan jaringan Ethernet menyediakan tingkat sinkronisasi yang sebanding dengan GPS.
Ketersediaan tinggi di TSN dapat dicapai dengan menambahkan replikasi dan penghapusan frame seperti yang didefinisikan dalam IEEE 802.1CB. Dengan cara yang sama seperti yang didefinisikan untuk HSR, frame menyertakan nomor urut dan direplikasi, dengan setiap salinan dikirim melalui jalur yang berbeda di jaringan.
Untuk mencapai latensi serendah mungkin dalam jaringan yang direkayasa, fungsionalitas Pembentuk Sadar Waktu diperkenalkan dalam standar penjadwalan lalu lintas IEEE 802.1Qbv. Ini bekerja dengan aplikasi di mana data penting waktu dikirim secara berkala secara berkala dan didasarkan pada penambahan gerbang waktu pada setiap antrian di sebuah port. Ini dilengkapi dengan pre-emption yang didukung oleh IEEE 802.1Qbu dan 802.3br. Bingkai dengan prioritas yang lebih tinggi dapat mengganggu transmisi bingkai dengan prioritas yang lebih rendah, sehingga mengurangi latensi aliran yang sensitif terhadap waktu.
Ethernet militer deterministik
Mewujudkan teknologi Ethernet baru ini dalam aplikasi pertahanan memerlukan penggunaan sistem yang memberikan fleksibilitas untuk mendukung protokol yang tepat untuk aplikasi tertentu. Untuk tujuan ini, Recab telah bermitra dengan SoC-e, yang rangkaian Relyumnya menawarkan solusi all-in-one yang ideal, untuk mendukung pabrikan peralatan asli (OEM) militer dan pertahanan di Inggris dan Eropa Utara. Produk dalam kisaran ini telah diuji dan disertifikasi untuk standar militer termasuk MIL-STD-810G & MIL-STD-461G.
Relyum by SoC-e adalah rangkaian komersial militer off-the-shelf (COTS) yang dikelola sakelar ethernet 1 / 10G, router dan peralatan komputasi edge. Platform RELY-MIL-SWITCH-ROUTER mendukung hingga 20x 1G tembaga dan hingga 6x 1 / 10G fibreoptic port, dengan dukungan untuk berbagai jenis media dan distribusinya di konektor MIL-DTL-38999 memungkinkan jaringan yang lengkap dan hemat biaya infrastruktur.
Produk ini secara khusus menawarkan perangkat Xilinx Ultrascale + MPSoC yang mencakup enam CPU ARM, satu GPU, dan FPGA dalam sirkuit terintegrasi yang sama. Fungsi peralihan dan perutean dipercepat oleh perangkat keras di bagian FPGA, yang memberikan fleksibilitas untuk memenuhi berbagai persyaratan militer. Fleksibilitas ini memungkinkan Relyum mendukung protokol HSR / PRP atau TSN dengan perangkat keras yang sama. Cincin serat optik yang menggabungkan protokol ini dapat dilakukan berkat mekanisme koordinasi antar-sakelar yang dikembangkan oleh SoC-e. Selain itu, peralatan Relyum mendukung sekumpulan fungsionalitas keamanan yang luas, untuk mencapai persyaratan yang paling ketat dalam jenis aplikasi tersebut.
Fleksibilitas menjadikannya pilihan ideal untuk berbagai aplikasi militer, baik di darat, di udara, atau di laut. Misalnya, kendaraan darat militer mendapatkan keuntungan dari waktu pemulihan tanpa penundaan, komunikasi Ethernet deterministik, dan juga dapat memanfaatkan peralatan untuk menanamkan layanan mikro perangkat keras-perangkat lunak yang berorientasi pada pemrosesan awal data sensor. RELY-MIL-SWITCH-ROUTER juga sesuai dengan Generic Vehicle Architecture (GVA), sehingga cocok untuk kendaraan pertahanan.
Inovasi seperti inilah yang mendorong pendekatan berbasis data untuk militer dan pertahanan, dengan menghubungkan perangkat garis depan dan mendukung transmisi data penting yang andal dan aman. Meskipun agak dibayangi oleh kendaraan lapis baja dan drone dalam Strategi Industri Pertahanan dan Keamanan Inggris, komputasi dan jaringan militer yang tertanam adalah tulang punggung digital sebenarnya dari operasi pertahanan modern. Pembangunan dan investasi yang berkelanjutan di bidang ini akan membantu angkatan bersenjata untuk terus melintasi batas teknologi baru di tahun-tahun dan dekade mendatang.
Andy Conway adalah manajer penjualan di spesialis sistem tertanam militer Recab UK
Gambar: Rekayasa Sistem-on-Chip (SoC-e)