טכנולוגיה הופך חשוב יותר למבצעי צבא והגנה עם כל שנה שעוברת. אנחנו צריכים רק להסתכל על נייר פיקוד ההגנה האחרון של ממשלת בריטניה וסקירת התקציב כדי לאשר זאת, כאשר העדיפות של המדינה היא לכאורה לחזק את היכולת הטכנולוגית בשדה הקרב. עם זאת, טכנולוגיה צבאית היא יותר מסתם נחילי מזל"טים או כלי רכב משוריינים חדשים של בוקסר; מדובר בהעברה מהירה ואפקטיבית של מידע בקו החזית.
למגזר הצבאי והביטחוני היסטוריה ארוכת שנים בהיותו בחזית הקידמה הטכנולוגית. טכנולוגיות שנפוצות כיום, כמו GPS, מזל"טים ואפילו מיקרוגל, מוצאות את מקורותיהן במגזר הביטחוני. אין זה מפתיע אפוא שבזמן של התפתחות טכנולוגית מתמשכת, ממשלת בריטניה שמה לעצמה את כוונותיה למודרניזציה של כוחותיה החמושים ולאמץ טכנולוגיות חדשות יותר.
עם זאת, תחום העניין האמיתי באסטרטגיה התעשייתית החדשה להגנה וביטחון בבריטניה אינו הטכנולוגיה בה היא משקיעה בתחילה, אלא ההתמקדות במחקר ופיתוח. בפרט, הפיקוד האסטרטגי בבריטניה צפוי להשקיע 1.5 מיליארד ליש"ט בעשר השנים הבאות כדי "לבנות ולקיים 'עמוד שדרה דיגיטלי' כדי לשתף ולנצל כמויות עצומות של נתונים דרך הענן והרשתות המאובטחות", על פי שר הביטחון. חבר הפרלמנט של בן וואלאס.
מערכות צבאיות משובצות הן היסוד של גישה מונחית נתונים זו להגנה. מערכות אלו חיוניות באיסוף, ניתוח ותקשורת נתונים משדה הקרב או מאחזים. פירוש הדבר שעליהם לעמוד בתקנים רגולטוריים מחמירים, להיות מחוספסים פיזית כדי לסבול תנאים סביבתיים קשים ולתמוך בתקשורת נתונים מהירה, אמינה ובטוחה.
זו הדרישה האחרונה שמהווה את האתגר הגדול ביותר עבור מחשוב משובץ צבאי, ובמקביל עומדת להפיק תועלת מרבית מההשקעה המוגברת בטכנולוגיות חדשות. רבים מיישומי ההגנה החדשים יותר שנוצרו מטכנולוגיות מתקדמות, כגון עיבוד וידאו מוגבר לשיפור המודעות למצב, מצריכים גישה מחשובית צבאית מבוזרת המשלבת רשת עם מחשוב מואץ חומרה באמצעות מכשירי FPGA (מערך שער לתכנות בשטח).
מחשוב צבאי מבוזר דורש לספק יעילות נמוכה, זמינות גבוהה, יכולת פעולה הדדית בין התקנים ברשת ורוחב פס גבוה. האתגר נוצר באופן מסורתי מהשימוש הרחב באתרנט לרשתות. למרות שהוא זול ובכל מקום, הוא בדרך כלל לא דטרמיניסטי במהותו - מועיל לאמינות, אך פחות מאידיאלי למערכות קריטיות למשימה הדורשות העברת נתונים בזמן אמת.
הדור הבא של אתרנט
פונקציות Ethernet סטנדרטיות מתפקדות על ידי שליחת מנות נתונים באופן שתלוי במידה רבה בעומסי רשת, שאינו מתאים למכשירים ברשת הזקוקים לדרגות סנכרון גבוהות. תקנים חדשים עולים, כמו IEC 62439-3 ו- TSN Time-Sensitive Networking- (מערכת סטנדרטים בפיתוח של קבוצת המשימות Time-Sensitive Networking של קבוצת העבודה IEEE 802.1), המסייעים לעמוד בדרישות רשת קריטיות למשימה. . סטנדרטים אלה, לצד פיתוח במרחב טכנולוגי זה, מניעים חדשנות ברשתות צבאיות.
חברה כזו העומדת בחזית זו היא הנדסת System-on-Chip (SoC-e), מומחית לפתרונות אתרנט מבוססי FPGA ש- Recab UK עובדת בשיתוף פעולה הדוק ומציעה מערכות זמינות גבוהה לרשתות אתרנט ביטחוניות. SoC-e היא גם משתתפת פעילה בקבוצות מובילות רבות בתעשייה ובאקדמיה המפתחות ושולטות בסטנדרטים של אתרנט דטרמיניסטי. קבוצות אלו פעלו בהגדרה ופיתוח של פרוטוקולים מבוססי אתרנט חדשים כגון יתירות חלקה ללא זמינות (HSR), פרוטוקול יתירות מקביל (PRP) ורשתות רגישות לזמן (TSN).
HSR
HSR הוא אחד משני הפרוטוקולים המתוקננים בחברת החשמל 62439-3, לצד PRP. ההבדל העיקרי בין שני פרוטוקולים אלה הוא בכך שה- HSR מתמקד במתן יתירות חלקה ברשתות מוגבלות בזמן, בעוד ש- PRP מסוגל לספק יתירות חלקה באמצעות שתי רשתות אתרנט סטנדרטיות עצמאיות. PRP מציג יתירות לצמתים.
עם זאת, הדרישה לטופולוגיית טבעות יכולה להיות מגבילה ביישום HSR במחשוב קצה צבאי. באופן דומה, HSR דורש שכל הצמתים יעבדו או יעבירו את כל מנות הנתונים, מה שיכול להגדיל את דרישות העיבוד ולהוסיף לחביון הרשת.
PRP
פרוטוקול PRP פועל על ידי יצירת נתיבים מקבילים ברשתות מיותרות לחבילות נתונים כפולות לעבור דרכן. צמתים מחוברים כפולים (DAN) מחוברים לשתי רשתות אתרנט מקומיות עצמאיות (LAN A ו- LAN B), עם מסגרות זהות הנשלחות על גבי שתי הרשתות.
פעיל PRP מבטיח קבלת כל המידע, גם אם רשת אחת נכשלת.
צמתים שאינם PRP יכולים להתעלם מהמסגרות, ולהפחית את דרישות העיבוד, ופרוטוקול PRP תואם לחומרת אתרנט רגילה.
TSN
ישנם מספר תקני IEEE בפיתוח המתארים תכונות ספציפיות של TSN, כולל סנכרון (802.1AS), תנועה מתוזמנת (802.1Qbv), תנועה שמורה (802.1Qav), יתירות חלקה (802.1CB) וקדימה למסגרת (802.1Qbu) ו- 802.3br). למרות שלא כל התקנים נדרשים לתמיכה ב- TSN, רשתות ומתגים שיכולים לעמוד בתקנים אלה מציעים יתרון ברור בסביבות צבאיות. בחירת תקני המשנה לעיל הם בין הרלוונטיים ביותר עבור רשת צבאית.
תקן הסנכרון (802.1AS) הוא, כמובן, הכרחי וללא ספק החשוב ביותר בהקשר צבאי והגנתי. בהתבסס על פרוטוקול הזמן המדויק הסטנדרטי (PTP) של IEEE 1588-2008, הסנכרון ב- TSN מאפשר למכשירים ברשת לשתף את אותה הפניה בזמן בטווח זמן של ננו שנייה. משמעות הדבר היא שרשתות אתרנט יכולות לספק רמת סנכרון בהשוואה ל- GPS.
ניתן להשיג את הזמינות הגבוהה ב- TSN על ידי הוספת שכפול מסגרות וחיסול כמוגדר ב- IEEE 802.1CB. באופן דומה כהגדרתו עבור HSR, המסגרות כוללות מספר רצף ומשוכפלות, כאשר כל עותק נשלח בנתיב אחר ברשת.
כדי להשיג את החביון הנמוך ביותר האפשרי ברשתות מהונדסות, הפונקציונליות של Time Aware Shaper מוצגת בתקן תזמון התעבורה IEEE 802.1Qbv. זה עובד עם יישומים שבהם נשלחים נתונים קריטיים בזמן במרווחי תקופה קבועים וזה מבוסס על הוספת שערי זמן בכל תור ביציאה. את זה משלימה הקדם תמיכה הנתמכת על ידי IEEE 802.1Qbu ו- 802.3br. מסגרת עם עדיפות גבוהה יותר יכולה להפריע להעברת מסגרות בעדיפות נמוכה יותר, ולהפחית את חביון הזרמים הרגישים לזמן.
אתרנט צבאי דטרמיניסטי
מימוש טכנולוגיות אתרנט חדשות אלה ביישומי הגנה מחייב שימוש במערכת המספקת את הגמישות לתמוך בפרוטוקול הנכון ליישום נתון. לשם כך, חברת Recab שותפה עם SoC-e, אשר טווח Relyum שלה מציע פתרון אידיאלי ל- All-in-One, לתמיכה ביצרני ציוד מקורי צבאי וביטחוני (OEM) בבריטניה ובצפון אירופה. מוצרים בטווח זה נבדקים ומאושרים בתקנים צבאיים כולל MIL-STD-810G ו- MIL-STD-461G.
Relyum על ידי SoC-e הוא מגוון של ציוד מתג Ethernet מנוהל, CUTS, מנוהל על ידי מדף מסחרי (COTS) 1 / 10G, נתב ומחשוב קצה. פלטפורמת RELY-MIL-SWITCH-ROUTER תומכת בנחושת של עד 20x נחושת ועד יציאות פיברופטיות של 1x 6/1 גרם, עם תמיכה בסוגי מדיה שונים והפצתה במחברי MIL-DTL-10 המאפשרים רשת מלאה וחסכונית. תשתיות.
המוצר מתגאה במיוחד במכשיר Xilinx Ultrascale + MPSoC הכולל שישה מעבדי ARM, GPU אחד ו- FPGA באותו מעגל משולב. פונקציות המיתוג והניתוב מואצות על ידי חומרה בסעיף FPGA, מה שמעניק לו את הגמישות לעמוד בדרישות צבאיות שונות. גמישות זו מאפשרת ל- Relyum לתמוך בפרוטוקולי HSR / PRP או TSN עם אותה חומרה. טבעות פיברופטיקה המשלבות פרוטוקולים אלה הינן ברות ביצוע הודות למנגנון התיאום בין מתגים שפותח על ידי SoC-e. בנוסף, ציוד Relyum תומך במגוון רחב של פונקציות אבטחה, על מנת להשיג את הדרישות המחמירות ביותר ביישומים מסוג זה.
הגמישות הופכת אותו לאופציה אידיאלית עבור יישומים צבאיים רבים, בין אם ביבשה, באוויר או בים. לדוגמה, רכבים יבשתיים צבאיים נהנים מזמן התאוששות אפס-עיכוב, מתקשורת אתרנט דטרמיניסטית, ויכולים גם לנצל את הציוד להטמעת שירותי מיקרו-תוכנת חומרה המכוונים לעיבוד מראש של נתוני חיישנים. ה- RELY-MIL-SWITCH-ROUTER תואם גם לאדריכלות רכב כללית (GVA), מה שהופך אותו להתאמה אידיאלית לרכבי הגנה.
מדובר בחידושים כמו אלה המניעים גישה מונחית נתונים לצבא ולהגנה, על ידי חיבור מכשירים חזיתיים ותמיכה בהעברה מהימנה ומאובטחת של נתונים קריטיים למשימה. למרות שמאופיינים מעט בכלי רכב משוריינים ומזל"טים באסטרטגיית התעשייה הביטחונית והביטחונית בבריטניה, המחשוב והרשתות הצבאיים המשובצים הם עמוד השדרה הדיגיטלי האמיתי של פעולות ההגנה המודרניות. המשך פיתוח והשקעה בתחום זה יסייע לכוחות המזוינים להמשיך ולחצות גבולות טכנולוגיים חדשים בשנים ובעשורים הבאים.
אנדי קונוויי הוא מנהל מכירות במומחה הצבאי המשובץ למערכת Recab UK
תמונות: הנדסת מערכת על שבב (SoC-e)