Il nuovo Modular Open Systems Approach (MOSA) apre le porte a possibilità più innovative, come spiega Paul Garnett.

Negli ultimi due anni le forze armate statunitensi e britanniche hanno adottato architetture aperte come alternativa preferita all'elettronica personalizzata e proprietaria la tecnologia disegni. L'iniziativa Commercial-off-the-Shelf (COTS) è stata introdotta per la prima volta nel 1994 ma, probabilmente, il vero cambiamento di paradigma è avvenuto nel 2019, quando il Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti ha emesso un memorandum che imponeva l'uso del Modular Open Systems Approach (MOSA) per tutti i sistemi d'arma in futuro e che è stato poi reso legge, richiedendo che tutti i programmi di acquisizione della difesa (MDAP) fossero progettati e sviluppati utilizzando un MOSA.

Secondo il DoD, l'uso delle soluzioni MOSA "supporterà una più rapida evoluzione delle capacità e delle tecnologie durante il ciclo di vita del prodotto attraverso l'uso di architettura modularità, standard di sistemi aperti e pratiche commerciali adeguate”. Tra gli standard di sistemi aperti relativi a MOSA supportati dai fornitori COTS ci sono: modulo, backplane e chassis definiti dall'associazione di categoria VITA, tra cui scheda e backplane OpenVPX (VITA 3) con fattore di forma 6U e 65U, C5ISR Modular Open Suite of Standards (CMOSS) e Sensor Open System Architecture (SOSA), attualmente in funzione verso il suo rev. 1 uscita, quest'anno.

Il passaggio a MOSA è guidato dal fatto che ogni nuova capacità o funzione aggiunta a una piattaforma è un sistema completo con i propri sottosistemi, la duplicazione di fisica e logica componenti aumenta la complessità e i costi. È un approccio insostenibile, soprattutto perché le dimensioni delle piattaforme e dei budget continuano a ridursi.

L'interoperabilità è un altro problema significativo con soluzioni discrete e chiuse. Le soluzioni chiuse basate su tecnologie proprietarie sono progettate per operare in isolamento. Di conseguenza, sono molto difficili e richiedono molto tempo da implementare su piattaforme in cui i sistemi e le persone devono collaborare per garantire la sicurezza del personale e il successo della missione. Sono anche difficili da mantenere e riparare, soprattutto se il fornitore non lo supporta più o ha cessato l'attività.

L'uso dei componenti MOSA promette di abbreviare il percorso verso nuovi campi la tecnologia per sconfiggere le minacce emergenti.

Esistono diversi standard aperti, tra cui: Open Mission Systems / Universal Command and Control Interface (OMS / UCI); Sensor Open Systems Architecture (SOSA); Future Airborne Capability Environment (FACE) e integrazione veicolare per l'interoperabilità C4ISR / EW (VICTORY)

Sforzi moderni come l'iniziativa VICTORY dell'esercito americano e la Generic Vehicle Architecture (GVA) del Regno Unito stanno aiutando a spianare la strada a un moderno campo di battaglia in cui gli aggiornamenti e le modifiche del sistema sono più rapidi e meno costosi.

La specifica VICTORY è stata ufficialmente lanciata nel 2010 dall'esercito statunitense e da un consorzio di partecipanti alla difesa e all'industria, tra cui Curtiss-Wright, e promuove l'uso di interfacce fisiche e logiche standard aperte tra i sottosistemi LRU sui veicoli da combattimento C4ISR / EW, mitigando il problemi creati dall'approccio "imbullonato" all'equipaggiamento da campo sui veicoli militari. La sua implementazione consente ai veicoli tattici a ruote e ai sistemi di combattimento a terra di recuperare lo spazio perso riducendo il peso e risparmiando energia.

Inoltre, consente ai sistemi della piattaforma di condividere le informazioni e fornire un'immagine integrata agli equipaggi. Inoltre, VICTORY fornisce un'architettura aperta che consente alle piattaforme di accettare le tecnologie future senza la necessità di una significativa riprogettazione.

Sopra: MPMC-9335 è un computer di missione rugged 3U 3U con fattore di forma OpenVPX conforme a GVA

Simile a VICTORY, GVA impone architetture aperte, modulari e scalabili nella progettazione di veicoli terrestri. I suoi standard si applicano a elettronico e infrastrutture di alimentazione, interfacce meccaniche, interfacce uomo-macchina (HMI) e sistemi di monitoraggio della salute e dell'utilizzo (HUMS). Laddove VICTORY mira specificamente a fornire un'architettura per i sistemi C4ISR / EW, GVA svolge un ruolo più ampio su tutta la piattaforma dei veicoli terrestri.

Lo standard tecnico SOSA definisce un quadro comune per la transizione dei sistemi di sensori a un'architettura di sistemi aperti. Con così tanti sistemi di sensori esistenti ed emergenti da considerare, l'obiettivo del Consorzio SOSA, di "consentire flessibilità nella selezione e acquisizione di sensori e sottosistemi che forniscono raccolta, elaborazione, sfruttamento, comunicazione e funzioni correlate dei dati dei sensori durante l'intero ciclo di vita di il sistema C4ISR ”, è estremamente importante.

L'iniziativa sugli standard SOSA è stata inizialmente sviluppata come parte del consorzio FACE. Gli standard SOSA sono compatibili con gli standard FACE e OMS e sfruttano una serie di standard VITA, tra cui VITA 65, lo standard OpenVPX che garantisce l'interoperabilità tra le soluzioni COTS utilizzate per creare sottosistemi e sistemi.

Interoperabilità aumentata

Le soluzioni COTS modulari e rinforzate forniscono l'interoperabilità e la flessibilità necessarie per integrare rapidamente i sistemi adatti per la distribuzione in tutti gli spazi applicativi.

CMOSS definisce i meccanismi di condivisione tra software, hardware e livelli di rete. Per definire questi meccanismi, gli standard CMOSS sfruttano:

• Standard VICTORY per l'interoperabilità di rete
• Standard OpenVPX per la combinazione di schede in uno chassis comune
• Standard MORA (Modular Open RF Architecture) per la condivisione delle risorse RF
• Standard FACE per la portabilità del software

Sono in corso discussioni sull'inclusione di FACE nella definizione di unità di elaborazione condivisa VICTORY.

Con le soluzioni COTS basate su standard aperti, le organizzazioni non sono più costrette a scegliere le offerte proprietarie di un particolare fornitore. Al contrario, hanno la libertà e la flessibilità di scegliere soluzioni da una selezione molto più ampia di fornitori che operano in un ambiente più competitivo.

Questo panorama più competitivo offre agli sviluppatori di sistemi l'accesso a una gamma più ampia di combinazioni di funzionalità, tempistiche di disponibilità e fasce di prezzo in modo che possano mantenere i programmi secondo le specifiche, i tempi e il budget. Possono anche scegliere la soluzione ottimale per la sfida in questione, piuttosto che l'unica soluzione offerta dal fornitore a cui sono legati.

In alcuni casi, dal punto di vista delle capacità e dei costi avrà senso scegliere soluzioni diverse da fornitori diversi e combinarle. Finché ogni soluzione è progettata e provata per soddisfare i requisiti degli standard aperti pertinenti, il rischio nell'adozione di questo approccio è gestibile. Una strategia multivendor consente inoltre alle organizzazioni di difesa e aerospaziale di distribuire il rischio tra più fornitori.

Una volta implementato il sistema, la conformità agli standard aperti e l'interoperabilità consentono cicli di aggiornamento della tecnologia più rapidi, più facili e più frequenti. Sistemi, schede e componenti possono essere semplicemente sostituiti con versioni aggiornate. E quelle versioni aggiornate non devono provenire dal fornitore originale, offrendo l'opportunità di incorporare sostituzioni più sofisticate, compatibili con SWaP o convenienti.

Sopra: il VPX3-1260 è un robusto computer a scheda singola OpenVPX 3U basato sul processore Xeon E-9ME Intel "Coffee Lake Refresh" di nona generazione ad alte prestazioni

Su un tema simile, la possibilità di scegliere una soluzione appropriata da qualsiasi fornitore rende possibile ottenere e distribuire la tecnologia più aggiornata disponibile per contrastare o superare una particolare minaccia.

Infine, l'interoperabilità tra i componenti del sistema aumenta i livelli di disponibilità operativa perché è molto più facile garantire una catena di fornitura affidabile ea lungo termine per ricambi e parti di ricambio. Di conseguenza, è possibile adottare un approccio di gestione del ciclo di vita totale che riduce i rischi e aumenta il ritorno sugli investimenti in tecnologia a lungo termine.

Abbassare SWaP-C

Lo spazio all'interno di un veicolo militare è prezioso e con restrizioni così rigide su ciò che un veicolo militare può adattarsi all'interno, un interno ingombro di una miriade di sistemi, cavi e alimentatori limita la quantità di rifornimenti che possono essere trasportati e ostacola il esperienza a bordo del veicolo.

Questo scenario è diventato sempre più comune man mano che la tecnologia si è evoluta, derivante dal retrofit dei veicoli militari con capacità nuove o aggiornate. Storicamente, aggiungere funzionalità significava dotare un veicolo di un nuovo sistema autonomo. Ognuna di queste unità sostituibili in linea (LRU) era fornita con il proprio cablaggio e alimentazione e l'integrazione della LRU significava trovare spazio per ospitare tutte queste apparecchiature. Inoltre, trovare lo spazio per aggiungere un LRU si riduce a qualcosa di più del semplice volume fisico. Le opzioni per posizionare una nuova LRU possono essere limitate dai supporti e dai cablaggi di una piattaforma e l'orientamento dei connettori di una LRU può rendere difficile trovare lo spazio giusto per ospitare il sistema.

Standard aperti come SOSA e CMOSS spostano i sistemi elettronici da un modello LRU. Invece, è possibile installare uno chassis per ospitare gli LRM, che possono essere sostituiti per aggiornare le funzionalità senza modificare l'ingombro fisico o le periferiche del sistema. Inoltre, più funzionalità possono essere incorporate in un singolo chassis, riducendo notevolmente il numero di scatole che occupano spazio in una piattaforma con vincoli SWaP. Anche i costi sono ridotti poiché ci sono meno pezzi di attrezzature da mantenere.

La creazione di MOSA per la progettazione di sistemi militari ha il potenziale per cambiare in modo significativo il panorama dei fornitori COTS e dei loro clienti. Riducendo i costi, promuovendo l'interoperabilità e la concorrenza e fornendo tecnologie all'avanguardia sul campo di battaglia più rapidamente, gli standard aperti promettono di mettere in campo nuove capacità critiche per il combattente. Le architetture aperte aprono la porta a molte nuove possibilità!