テクノロジー 軍事および防衛作戦にとっての重要性は年々高まっています。 このことを再確認するには、英国政府の最近の国防軍の文書と予算の見直しに注目するだけで十分であり、この国の優先事項は戦場での技術能力を強化することであるようだ。 しかし、軍事技術は単なる無人機の群れや新型ボクサー装甲車両以上のものです。 それは最前線での情報の迅速かつ効果的な中継に関するものです。
軍事および防衛部門には、技術進歩の最前線にいるという長年の歴史があります。 GPS、ドローン、さらにはマイクロ波など、今日一般的なテクノロジーは、防衛部門に端を発しています。 したがって、継続的な技術開発の時期に、英国政府が軍隊の近代化と新しい技術の採用に目を向けたことは当然のことです。
ただし、英国の新しい防衛およびセキュリティ産業戦略で実際に関心のある分野は、最初に投資している技術ではなく、研究開発に焦点を当てていることです。 特に、英国国防大臣によると、英国戦略司令部は、「クラウドと安全なネットワークを通じて、膨大な量のデータを共有および活用するための「デジタルバックボーン」を構築および維持する」ために、今後1.5年間でXNUMX億ポンドを投資すると予想されています。ベンウォレスMP。
組み込み軍事システムは、防衛に対するこのデータ駆動型アプローチの基盤です。 これらのシステムは、戦場や前哨基地からデータを収集、分析、伝達するために不可欠です。 つまり、厳しい規制基準を満たし、過酷な環境条件に耐え、迅速で信頼性が高く安全なデータ通信をサポートするために物理的に頑丈でなければなりません。
軍用組み込みコンピューティングに最大の課題をもたらすのは後者の要件であると同時に、新しいテクノロジーへの投資の増加から最大の利益を得る立場にあります。 状況認識を改善するためのビデオ処理の増加など、高度なテクノロジーから生まれた新しい防衛アプリケーションの多くは、フィールドプログラマブルゲートアレイ（FPGA）デバイスを介したネットワークとハードウェアアクセラレーションコンピューティングを組み合わせた分散型ミリタリーコンピューティングアプローチを必要とします。
分散型軍事コンピューティングを効果的にするには、低遅延、高可用性、ネットワークデバイス間の相互運用性、および高帯域幅を提供する必要があります。 課題は伝統的に、ネットワーキングのためのイーサネットの幅広い使用から生じてきました。 安価でユビキタスですが、一般的に非決定論的です。信頼性にはメリットがありますが、リアルタイムのデータ送信を必要とするミッションクリティカルなシステムには理想的とは言えません。
次世代イーサネット
標準イーサネットは、ネットワーク負荷に大きく依存する方法でデータパケットを送信することで機能します。これは、高度な同期を必要とするネットワークデバイスには適していません。 IEC62439-3やTSNTime-Sensitive Networking-（IEEE802.1ワーキンググループのTime-SensitiveNetworkingタスクグループによって開発中の一連の標準）などの新しい標準が作成されており、ミッションクリティカルなネットワークの需要を満たすのに役立っています。 。 これらの標準は、この技術分野での開発とともに、軍事ネットワークの革新を推進しています。
この最前線にあるそのような企業のXNUMXつは、システムオンチップエンジニアリング（SoC-e）です。これは、FPGAベースのイーサネットソリューションのエキスパートであり、RecabUKが緊密に連携して防衛イーサネットネットワークに高可用性システムを提供しています。 SoC-eは、確定的イーサネットの標準を開発および管理している多くの主要な業界および学術グループにも積極的に参加しています。 これらのグループは、高可用性シームレス冗長性（HSR）、並列冗長性プロトコル（PRP）、時間依存ネットワーク（TSN）などの新しいイーサネットベースのプロトコルの定義と開発に積極的に取り組んできました。
HSR
HSRは、PRPと並んでIEC62439-3で標準化されたXNUMXつのプロトコルのXNUMXつです。 これらXNUMXつのプロトコルの主な違いは、HSRは時間に制約のあるネットワークでシームレスな冗長性を提供することに重点を置いているのに対し、PRPはXNUMXつの独立した標準イーサネットネットワークを介してシームレスな冗長性を提供できることです。 PRPはノードに冗長性を導入します。
ただし、リングトポロジの要件は、軍事エッジコンピューティングでのHSRの実装を制限する可能性があります。 同様に、HSRでは、すべてのノードがすべてのデータパケットを処理または渡す必要があります。これにより、処理要件が増加し、ネットワーク遅延が増加する可能性があります。
PRP
PRPプロトコルは、重複データパケットが通過するための冗長ネットワークに並列パスを作成することによって機能します。 デュアル接続ノード（DAN）は、XNUMXつの独立した標準ローカルイーサネットネットワーク（LANAおよびLANB）に接続され、両方のネットワークを介して同一のフレームが送信されます。
PRP工作員は、XNUMXつのネットワークに障害が発生した場合でも、すべての情報を確実に受信します。
非PRPノードはフレームを無視できるため、処理要件が軽減され、PRPプロトコルは標準のイーサネットハードウェアと互換性があります。
TSN
同期（802.1AS）、スケジュールされたトラフィック（802.1Qbv）、予約されたトラフィック（802.1Qav）、シームレスな冗長性（802.1CB）、フレームプリエンプション（802.1Qbu）など、TSNの特定の機能を概説する開発中のIEEE標準がいくつかあります。および802.3br）。 TSNをサポートするためにすべての規格が必要なわけではありませんが、これらの規格を満たすことができるネットワークとスイッチは、軍事環境で明らかな利点を提供します。 上記の準標準の選択は、軍事ネットワークに最も関連するもののXNUMXつです。
もちろん、同期標準（802.1AS）は必須であり、軍事および防衛のコンテキストで最も重要であることは間違いありません。 IEEE 1588-2008標準の高精度時間プロトコル（PTP）に基づいて、TSNの同期により、ネットワーク内のデバイスがナノ秒の時間範囲内で同じ時間基準を共有できるようになります。 これは、イーサネットネットワークがGPSに匹敵するレベルの同期を提供できることを意味します。
TSNの高可用性は、IEEE802.1CBで定義されているフレームレプリケーションと除去を追加することで実現できます。 HSRで定義されているのと同様の方法で、フレームにはシーケンス番号が含まれ、複製されます。各コピーはネットワーク内の異なるパスを介して送信されます。
設計されたネットワークで可能な限り低い遅延を実現するために、Time AwareShaper機能がIEEE802.1Qbvトラフィックスケジューリング標準に導入されています。 これは、タイムクリティカルなデータが定期的に定期的に送信されるアプリケーションで機能し、ポートの各キューにタイムゲートを追加することに基づいています。 これは、IEEE802.1Qbuおよび802.3brでサポートされているプリエンプションによって補完されます。 優先度の高いフレームは、優先度の低いフレームの送信を中断し、時間に敏感なストリームの遅延を減らすことができます。
決定論的ミリタリーイーサネット
防衛アプリケーションでこれらの新しいイーサネットテクノロジーを実現するには、特定のアプリケーションに適切なプロトコルをサポートする柔軟性を提供するシステムを使用する必要があります。 この目的のために、RecabはSoC-eと提携しており、そのRelyumシリーズは理想的なオールインワンソリューションを提供し、英国および北ヨーロッパの軍事および防衛の相手先ブランド供給（OEM）をサポートしています。 この範囲の製品は、MIL-STD-810GおよびMIL-STD-461Gを含む軍用規格でテストおよび認定されています。
Relyum by SoC-eは、軍用の市販（COTS）で管理される1 / 10Gイーサネットスイッチ、ルーター、およびエッジコンピューティング機器の範囲です。 RELY-MIL-SWITCH-ROUTERプラットフォームは、最大20x1G銅線および最大6x1 / 10G光ファイバーポートをサポートし、さまざまなメディアタイプをサポートし、MIL-DTL-38999コネクタでの配布により、完全で費用効果の高いネットワークを実現します。インフラストラクチャ。
この製品は、XNUMXつのARM CPU、XNUMXつのGPU、および同じ集積回路内のFPGAを含むザイリンクスUltrascale + MPSoCデバイスを特に誇っています。 スイッチングおよびルーティング機能は、FPGAセクションのハードウェアによって高速化されているため、さまざまな軍事要件に柔軟に対応できます。 この柔軟性により、Relyumは同じハードウェアでHSR / PRPまたはTSNプロトコルをサポートできます。 これらのプロトコルを組み合わせた光ファイバーリングは、SoC-eによって開発されたスイッチ間調整メカニズムのおかげで実現可能です。 さらに、Relyum機器は、これらの種類のアプリケーションで最も厳しい要件を達成するために、幅広いセキュリティ機能をサポートしています。
柔軟性があるため、陸上、空中、海上を問わず、さまざまな軍事用途に理想的なオプションです。 たとえば、軍用陸上車両は、ゼロ遅延回復時間、決定論的イーサネット通信の恩恵を受け、センサーデータの前処理に向けられたハードウェア-ソフトウェアマイクロサービスを組み込むために機器を利用することもできます。 RELY-MIL-SWITCH-ROUTERは、Generic Vehicle Architecture（GVA）にも準拠しているため、防衛車両に最適です。
最前線のデバイスを接続し、ミッションクリティカルなデータの信頼性の高い安全な送信をサポートすることにより、軍事および防衛へのデータ駆動型アプローチを推進しているのは、このようなイノベーションです。 英国の防衛およびセキュリティ産業戦略では、装甲車両とドローンによって多少影が薄くなっていますが、組み込みの軍事コンピューティングとネットワーキングは、現代の防衛作戦の真のデジタルバックボーンです。 この分野での継続的な開発と投資は、軍隊が今後数年から数十年にわたって新しい技術的フロンティアを越え続けるのに役立ちます。
Andy Conwayは、軍事組み込みシステムのスペシャリストであるRecabUKのセールスマネージャーです。
画像：システムオンチップエンジニアリング（SoC-e）