A nova abordagem de sistemas abertos modulares (MOSA) abre as portas para possibilidades mais inovadoras, como explica Paul Garnett.
Nos últimos dois anos, os militares dos EUA e do Reino Unido adotaram arquiteturas abertas como a alternativa preferida para eletrônicos personalizados e proprietários tecnologia designs. A Iniciativa Comercial de Prateleira (COTS) foi introduzida pela primeira vez em 1994, mas, sem dúvida, a verdadeira mudança de paradigma ocorreu em 2019, quando o DoD dos Estados Unidos emitiu um memorando exigindo o uso da Abordagem de Sistemas Abertos Modulares (MOSA) para todos os sistemas de armas daqui para frente e que foram então transformados em lei, exigindo que todos os programas de aquisição de defesa (MDAP) fossem projetados e desenvolvidos usando um MOSA.
De acordo com o DoD, o uso de soluções MOSA “apoiará uma evolução mais rápida de recursos e tecnologias ao longo do ciclo de vida do produto por meio do uso de arquitetura modularidade, padrões de sistemas abertos e práticas comerciais apropriadas.” Entre os padrões de sistemas abertos relacionados ao MOSA apoiados pelos fornecedores COTS estão o módulo, padrões de backplane e chassi definidos pela associação comercial VITA, incluindo placas e backplanes OpenVPX (VITA 3) de fator de forma 6U e 65U, o C5ISR Modular Open Suite of Standards (CMOSS) e a Sensor Open System Architecture (SOSA), atualmente em funcionamento em direção à sua rev. 1 lançamento, ainda este ano.
A mudança para MOSA é impulsionada pelo fato de que cada novo recurso ou função adicionado a uma plataforma é um sistema completo com seus próprios subsistemas, a duplicação de recursos físicos e lógicos componentes aumenta a complexidade e os custos. É uma abordagem insustentável, especialmente porque as plataformas e os orçamentos continuam diminuindo de tamanho.
A interoperabilidade é outro problema significativo com soluções discretas e fechadas. Soluções fechadas baseadas em tecnologias de propriedade são projetadas para operar isoladamente. Como resultado, eles são muito difíceis e demorados de implantar em plataformas onde os sistemas e as pessoas devem trabalhar juntos para garantir a segurança do pessoal e o sucesso da missão. Eles também são difíceis de manter e reparar, especialmente se o fornecedor não oferece mais suporte ou saiu do mercado.
The use of MOSA components promises to shorten the path to field new tecnologia para derrotar ameaças emergentes.
Existem vários padrões abertos, incluindo: Sistemas de Missão Aberta / Interface de Comando e Controle Universal (OMS / UCI); Arquitetura de sistemas abertos de sensores (SOSA); Ambiente de capacidade aerotransportada do futuro (FACE) e integração veicular para interoperabilidade C4ISR / EW (VITÓRIA)
Esforços modernos, como a iniciativa VICTORY do Exército dos EUA e a Arquitetura de Veículos Genéricos (GVA) do Reino Unido, estão ajudando a pavimentar o caminho para um campo de batalha moderno onde as atualizações e modificações do sistema são mais rápidas e menos caras.
A especificação VICTORY foi lançada oficialmente em 2010 pelo exército dos EUA e um consórcio de participantes da defesa e da indústria, incluindo Curtiss-Wright, e promove o uso de interfaces físicas e lógicas de padrão aberto entre subsistemas LRU em veículos de combate C4ISR / EW, mitigando o problemas criados pela abordagem 'bolt-on' para colocar equipamentos em veículos militares. Sua implementação permite que veículos táticos com rodas e sistemas de combate terrestre recuperem o espaço perdido enquanto reduzem o peso e economizam energia.
Além disso, permite que os sistemas da plataforma compartilhem informações e forneçam uma imagem integrada para as tripulações. Além do mais, VICTORY fornece uma arquitetura aberta que permite às plataformas aceitar tecnologias futuras sem a necessidade de um redesenho significativo.
Acima: O MPMC-9335 é um computador de missão robusto de fator de forma 3U 3U OpenVPX compatível com GVA
Semelhante ao VICTORY, o GVA exige arquiteturas abertas, modulares e escaláveis no projeto de veículos terrestres. Seus padrões se aplicam a Cartão e infraestruturas de energia, interfaces mecânicas, Interfaces Homem Máquina (HMI) e Sistemas de Monitoramento de Saúde e Uso (HUMS). Onde a VICTORY visa especificamente fornecer uma arquitetura para sistemas C4ISR / EW, o GVA desempenha um papel mais amplo em toda a plataforma de veículos terrestres.
O Padrão Técnico SOSA define uma estrutura comum para a transição de sistemas de sensores para uma arquitetura de sistemas abertos. Com tantos sistemas de sensores existentes e emergentes a considerar, o objetivo do Consórcio SOSA é "permitir flexibilidade na seleção e aquisição de sensores e subsistemas que fornecem coleta de dados de sensor, processamento, exploração, comunicação e funções relacionadas ao longo do ciclo de vida completo de o sistema C4ISR ”, é extremamente importante.
A iniciativa de padrões SOSA foi inicialmente desenvolvida como parte do consórcio FACE. Os padrões SOSA são compatíveis com os padrões FACE e OMS e aproveitam vários padrões VITA, incluindo VITA 65, o padrão OpenVPX que garante a interoperabilidade entre as soluções COTS usadas para criar subsistemas e sistemas.
Maior interoperabilidade
As soluções COTS modulares e robustas fornecem a interoperabilidade e a flexibilidade necessárias para integrar rapidamente os sistemas adequados para implantação em todos os espaços de aplicativos.
O CMOSS define mecanismos de compartilhamento em camadas de software, hardware e rede. Para definir esses mecanismos, os padrões CMOSS aproveitam o:
- Padrões VICTORY para interoperabilidade de rede
- Padrão OpenVPX para combinar placas em um chassi comum
- Padrão de Arquitetura Aberta de RF Modular (MORA) para compartilhar recursos de RF
- Padrão FACE para portabilidade de software
Existem discussões sobre a inclusão do FACE na definição da unidade de processamento compartilhado VICTORY.
Com soluções COTS baseadas em padrões abertos, as organizações não são mais forçadas a escolher as ofertas proprietárias de um determinado fornecedor. Em vez disso, eles têm liberdade e flexibilidade para escolher soluções de uma seleção muito mais ampla de fornecedores que operam em um ambiente mais competitivo.
Esse cenário mais competitivo dá aos desenvolvedores de sistema acesso a uma gama mais ampla de combinações de funcionalidade, cronogramas de disponibilidade e faixas de preço para que possam manter os programas dentro das especificações, no prazo e no orçamento. Eles também podem escolher a solução ideal para o desafio em questão, em vez da única solução oferecida pelo fornecedor ao qual estão vinculados.
Em alguns casos, fará sentido, do ponto de vista de capacidade e custo, escolher diferentes soluções de diferentes fornecedores e combiná-las. Desde que cada solução seja projetada e comprovada para atender aos requisitos dos padrões abertos relevantes, o risco de adotar essa abordagem é administrável. Uma estratégia de vários fornecedores também permite que as organizações de defesa e aeroespacial distribuam o risco por vários fornecedores.
Depois que o sistema é implantado, a compatibilidade com padrões abertos e a interoperabilidade permitem ciclos de atualização de tecnologia mais rápidos, fáceis e frequentes. Sistemas, placas e componentes podem ser simplesmente trocados por versões atualizadas. E essas versões atualizadas não precisam vir do fornecedor original, oferecendo a oportunidade de incorporar substituições mais sofisticadas, compatíveis com SWaP ou econômicas.
Acima: O VPX3-1260 é um computador de placa única OpenVPX 3U robusto baseado no processador Intel “Coffee Lake Refresh” Xeon E-9ME de alto desempenho de 2276ª geração
Em um tema semelhante, a capacidade de escolher uma solução apropriada de qualquer fornecedor torna possível obter e implantar a tecnologia mais atualizada disponível para combater ou superar uma ameaça específica.
Finalmente, a interoperabilidade entre os componentes do sistema aumenta os níveis de disponibilidade operacional porque é muito mais fácil garantir uma cadeia de suprimentos confiável e de longo prazo para sobressalentes e peças de reposição. Como resultado, pode ser adotada uma abordagem de gerenciamento do ciclo de vida total que reduz os riscos e aumenta o retorno sobre os investimentos em tecnologia a longo prazo.
Baixando SWaP-C
O espaço dentro de um veículo militar é escasso, e com essas restrições estritas sobre o que um veículo militar pode caber dentro, um interior desordenado com uma miríade de sistemas, cabos e fontes de alimentação limita a quantidade de suprimentos que podem ser transportados e impede experiência no veículo.
Esse cenário se tornou cada vez mais comum à medida que a tecnologia evoluiu, resultando em veículos militares sendo adaptados com recursos novos ou atualizados. Historicamente, adicionar funcionalidade significava equipar um veículo com um novo sistema autônomo. Cada uma dessas unidades substituíveis de linha (LRUs) veio com seu próprio cabeamento e fonte de alimentação, e integrar a LRU significava encontrar espaço para acomodar todo esse equipamento. Além do mais, encontrar o espaço para adicionar um LRU se resume a mais do que apenas volume físico. As opções para colocar um novo LRU podem ser limitadas pelos suportes e arneses de uma plataforma, e a orientação dos conectores de um LRU pode tornar um desafio encontrar o espaço certo para acomodar o sistema.
Padrões abertos como SOSA e CMOSS mudam os sistemas eletrônicos de um modelo LRU. Em vez disso, um chassi pode ser instalado para abrigar LRMs, que podem ser substituídos para atualizar a funcionalidade sem alterar a pegada física do sistema ou periféricos. Além disso, várias funcionalidades podem ser incorporadas em um único chassi, reduzindo muito o número de caixas que ocupam espaço em uma plataforma restrita por SWaP. Os custos também são reduzidos, pois há menos peças de equipamento para manutenção.
O estabelecimento do MOSA para projetar sistemas militares tem o potencial de mudar significativamente o cenário para fornecedores COTS e seus clientes. Ao reduzir custos, fomentar a interoperabilidade e a competição e entregar tecnologias de ponta para o campo de batalha com mais rapidez, os padrões abertos prometem colocar em campo novas capacidades críticas para o guerreiro. Arquiteturas abertas abrem a porta para muitas novas possibilidades!