Modular Open Systems Approach (MOSA) ใหม่เปิดประตูสู่ความเป็นไปได้ใหม่ ๆ ตามที่ Paul Garnett อธิบาย

สองสามปีที่ผ่านมาได้เห็นกองทัพสหรัฐฯและสหราชอาณาจักรนำสถาปัตยกรรมแบบเปิดมาใช้เป็นทางเลือกที่ต้องการสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่กำหนดเองและเป็นกรรมสิทธิ์ เทคโนโลยี การออกแบบ Commercial-off-the-Shelf (COTS) Initiative เปิดตัวครั้งแรกในปี 1994 แต่เนื้อหาว่าการเปลี่ยนกระบวนทัศน์ที่แท้จริงเกิดขึ้นในปี 2019 เมื่อ DoD ของสหรัฐฯออกบันทึกบังคับให้ใช้ Modular Open Systems Approach (MOSA) สำหรับ ระบบอาวุธทั้งหมดที่ก้าวไปข้างหน้าและเป็นกฎหมายกำหนดให้มีการออกแบบและพัฒนาโปรแกรมการได้มาซึ่งการป้องกันทั้งหมด (MDAP) โดยใช้ MOSA

ตาม DoD การใช้โซลูชัน MOSA จะ“ สนับสนุนการพัฒนาความสามารถและเทคโนโลยีที่รวดเร็วยิ่งขึ้นตลอดวงจรชีวิตของผลิตภัณฑ์ผ่านการใช้ สถาปัตยกรรม ความเป็นโมดูล มาตรฐานระบบเปิด และการดำเนินธุรกิจที่เหมาะสม” ในบรรดามาตรฐานระบบเปิดที่เกี่ยวข้องกับ MOSA ซึ่งสนับสนุนโดยซัพพลายเออร์ COTS ได้แก่ โมดูลมาตรฐานแบ็คเพลนและแชสซีที่กำหนดโดยสมาคมการค้า VITA รวมถึงบอร์ดและแบ็คเพลน OpenVPX (VITA 3) ฟอร์มแฟคเตอร์ 6U และ 65U, C5ISR Modular Open Suite of Standards (CMOSS) และ Sensor Open System Architecture (SOSA) ซึ่งปัจจุบันใช้งานได้ ไปทางรอบของมัน ออกมา 1 รุ่นภายในปีนี้

การย้ายไปยัง MOSA เกิดจากความจริงที่ว่าความสามารถหรือฟังก์ชันใหม่ ๆ ที่เพิ่มเข้ามาในแพลตฟอร์มเป็นระบบที่สมบูรณ์ที่มีระบบย่อยของตัวเองการทำซ้ำทางกายภาพและทางตรรกะ ส่วนประกอบ เพิ่มความซับซ้อนและต้นทุน เป็นแนวทางที่ไม่ยั่งยืนโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อแพลตฟอร์มและงบประมาณยังคงหดตัวลง

ความสามารถในการทำงานร่วมกันเป็นอีกปัญหาสำคัญของโซลูชันแบบปิดที่ไม่ต่อเนื่อง โซลูชันแบบปิดที่ใช้เทคโนโลยีที่เหมาะสมได้รับการออกแบบมาเพื่อใช้งานแบบแยกส่วน ด้วยเหตุนี้จึงเป็นเรื่องยากและใช้เวลานานในการปรับใช้บนแพลตฟอร์มที่ระบบและผู้คนต้องทำงานร่วมกันเพื่อให้มั่นใจในความปลอดภัยของบุคลากรและความสำเร็จของภารกิจ นอกจากนี้ยังมีความท้าทายในการบำรุงรักษาและซ่อมแซมโดยเฉพาะอย่างยิ่งหากผู้ขายไม่สนับสนุนอีกต่อไปหรือเลิกกิจการไปแล้ว

การใช้ส่วนประกอบ MOSA จะทำให้เส้นทางสู่สนามใหม่สั้นลง เทคโนโลยี เพื่อเอาชนะภัยคุกคามที่เกิดขึ้น

มีมาตรฐานเปิดหลายประการ ได้แก่ Open Mission Systems / Universal Command and Control Interface (OMS / UCI); สถาปัตยกรรมระบบเปิดเซนเซอร์ (SOSA); สภาพแวดล้อมความสามารถในการบินในอนาคต (FACE) และการรวมยานพาหนะสำหรับการทำงานร่วมกันของ C4ISR / EW (VICTORY)

ความพยายามสมัยใหม่เช่นโครงการ VICTORY ของกองทัพสหรัฐฯและสถาปัตยกรรมยานพาหนะทั่วไป (GVA) ของสหราชอาณาจักรกำลังช่วยปูทางไปสู่สนามรบสมัยใหม่ที่การอัปเกรดและการปรับเปลี่ยนระบบทำได้รวดเร็วและราคาไม่แพง

ข้อกำหนดของ VICTORY ได้รับการเริ่มต้นอย่างเป็นทางการในปี 2010 โดยกองทัพสหรัฐและกลุ่มผู้มีส่วนร่วมในการป้องกันและอุตสาหกรรมรวมถึง Curtiss-Wright และส่งเสริมการใช้อินเตอร์เฟสทางกายภาพและตรรกะมาตรฐานแบบเปิดระหว่างระบบย่อย LRU บนยานรบ C4ISR / EW ซึ่งช่วยบรรเทา ปัญหาที่สร้างขึ้นโดยวิธีการ 'bolt-on' ในการป้อนอุปกรณ์บนยานพาหนะทางทหาร การใช้งานช่วยให้ยานพาหนะล้อเลื่อนทางยุทธวิธีและระบบต่อสู้ภาคพื้นดินสามารถกู้คืนพื้นที่ที่หายไปได้ในขณะที่ลดน้ำหนักและประหยัดพลังงาน

นอกจากนี้ยังช่วยให้ระบบแพลตฟอร์มสามารถแบ่งปันข้อมูลและให้ภาพรวมแก่ทีมงาน ยิ่งไปกว่านั้น VICTORY ยังมีสถาปัตยกรรมแบบเปิดที่ช่วยให้แพลตฟอร์มต่างๆสามารถยอมรับเทคโนโลยีในอนาคตได้โดยไม่จำเป็นต้องมีการออกแบบใหม่ที่สำคัญ

ด้านบน: MPMC-9335 เป็นคอมพิวเตอร์ภารกิจที่ทนทาน 3 ช่อง 3U OpenVPX ซึ่งเป็นไปตามมาตรฐาน GVA

เช่นเดียวกับ VICTORY GVA กำหนดสถาปัตยกรรมแบบเปิดแบบแยกส่วนและแบบปรับขนาดได้ในการออกแบบยานพาหนะทางบก มาตรฐานใช้กับ อิเล็กทรอนิกส์ และโครงสร้างพื้นฐานด้านพลังงานอินเทอร์เฟซเชิงกล Human Machine Interfaces (HMI) และ Health and Usage Monitoring Systems (HUMS) ในกรณีที่ VICTORY มีจุดมุ่งหมายเพื่อจัดหาสถาปัตยกรรมสำหรับระบบ C4ISR / EW โดยเฉพาะ GVA มีบทบาทกว้างขึ้นในแพลตฟอร์มยานพาหนะทางบก

มาตรฐานทางเทคนิคของ SOSA กำหนดกรอบการทำงานทั่วไปสำหรับการเปลี่ยนระบบเซ็นเซอร์ไปเป็นสถาปัตยกรรมระบบเปิด ด้วยระบบเซ็นเซอร์ที่มีอยู่และที่เกิดขึ้นใหม่จำนวนมากที่ต้องพิจารณาเป้าหมายของ SOSA Consortium คือ“ ให้ความยืดหยุ่นในการเลือกและการได้มาซึ่งเซ็นเซอร์และระบบย่อยที่ให้การรวบรวมข้อมูลเซ็นเซอร์การประมวลผลการใช้ประโยชน์การสื่อสารและฟังก์ชันที่เกี่ยวข้องตลอดวงจรชีวิตเต็มรูปแบบของ ระบบ C4ISR” มีความสำคัญอย่างยิ่ง

เริ่มแรกการริเริ่มมาตรฐาน SOSA ได้รับการพัฒนาโดยเป็นส่วนหนึ่งของกลุ่ม FACE มาตรฐาน SOSA เข้ากันได้กับมาตรฐาน FACE และ OMS และใช้ประโยชน์จากมาตรฐาน VITA จำนวนมากรวมถึง VITA 65 มาตรฐาน OpenVPX ที่ช่วยให้มั่นใจถึงความสามารถในการทำงานร่วมกันระหว่างโซลูชัน COTS ที่ใช้ในการสร้างระบบย่อยและระบบ

เพิ่มความสามารถในการทำงานร่วมกัน

โซลูชัน COTS แบบโมดูลาร์และทนทานมอบความสามารถในการทำงานร่วมกันและความยืดหยุ่นที่จำเป็นในการรวมระบบอย่างรวดเร็วที่เหมาะสมสำหรับการปรับใช้ในพื้นที่แอปพลิเคชันทั้งหมด

CMOSS กำหนดกลไกการแชร์ระหว่างซอฟต์แวร์ฮาร์ดแวร์และเลเยอร์เครือข่าย ในการกำหนดกลไกเหล่านี้มาตรฐาน CMOSS ใช้ประโยชน์จาก:

• มาตรฐาน VICTORY สำหรับการทำงานร่วมกันของเครือข่าย
• มาตรฐาน OpenVPX สำหรับการรวมการ์ดในแชสซีทั่วไป
• มาตรฐาน Modular Open RF Architecture (MORA) สำหรับการแบ่งปันทรัพยากร RF
• มาตรฐาน FACE สำหรับการพกพาซอฟต์แวร์

มีการอภิปรายเกี่ยวกับการรวม FACE ไว้ในนิยามหน่วยประมวลผลที่ใช้ร่วมกันของ VICTORY

ด้วยโซลูชัน COTS ตามมาตรฐานแบบเปิดองค์กรต่างๆจะไม่ถูกบังคับให้เลือกข้อเสนอที่เป็นกรรมสิทธิ์ของผู้ขายรายใดรายหนึ่งอีกต่อไป แต่พวกเขามีอิสระและความยืดหยุ่นในการเลือกโซลูชันจากผู้ขายที่มีให้เลือกมากมายซึ่งดำเนินงานในสภาพแวดล้อมที่มีการแข่งขันสูงขึ้น

แนวการแข่งขันที่มากขึ้นนี้ช่วยให้นักพัฒนาระบบสามารถเข้าถึงชุดฟังก์ชันการทำงานระยะเวลาความพร้อมใช้งานและจุดราคาที่หลากหลายมากขึ้นเพื่อให้พวกเขาสามารถรักษาโปรแกรมให้ตรงตามข้อกำหนดตรงเวลาและงบประมาณ พวกเขายังสามารถเลือกวิธีแก้ปัญหาที่เหมาะสมที่สุดสำหรับความท้าทายที่อยู่ในมือแทนที่จะเป็นทางออกเดียวที่เสนอโดยผู้ขายที่พวกเขาผูกติดอยู่

ในบางกรณีการเลือกใช้โซลูชันที่แตกต่างกันจากผู้ขายที่แตกต่างกันและรวมเข้าด้วยกันอาจเป็นเรื่องที่สมเหตุสมผล ตราบเท่าที่แต่ละโซลูชันได้รับการออกแบบและพิสูจน์แล้วว่าเป็นไปตามข้อกำหนดในมาตรฐานเปิดที่เกี่ยวข้องความเสี่ยงในการใช้แนวทางนี้ก็สามารถจัดการได้ กลยุทธ์ที่หลากหลายยังช่วยให้องค์กรด้านการป้องกันและการบินและอวกาศสามารถกระจายความเสี่ยงไปยังผู้ขายหลายราย

เมื่อระบบถูกนำไปใช้งานการปฏิบัติตามมาตรฐานแบบเปิดและความสามารถในการทำงานร่วมกันจะช่วยให้รอบการรีเฟรชเทคโนโลยีเร็วขึ้นง่ายขึ้นและบ่อยขึ้น ระบบการ์ดและส่วนประกอบสามารถเปลี่ยนเป็นเวอร์ชันที่อัปเดตได้ และเวอร์ชันที่อัปเดตเหล่านั้นไม่จำเป็นต้องมาจากผู้ขายรายเดิมโดยให้โอกาสในการรวมการทดแทนที่ซับซ้อนขึ้นเป็นมิตรกับ SWaP หรือประหยัดต้นทุน

ด้านบน: VPX3-1260 เป็นคอมพิวเตอร์บอร์ดเดี่ยว 3U OpenVPX ที่ทนทานซึ่งใช้โปรเซสเซอร์ Xeon E-9ME ของ Intel เจนเนอเรชั่น 2276 ที่มีประสิทธิภาพสูง

ในธีมที่คล้ายกันความสามารถในการเลือกโซลูชันที่เหมาะสมจากผู้ขายทำให้สามารถจัดหาและปรับใช้เทคโนโลยีที่ทันสมัยที่สุดเพื่อตอบโต้หรือเอาชนะภัยคุกคามบางอย่างได้

ในที่สุดความสามารถในการทำงานร่วมกันระหว่างส่วนประกอบของระบบจะเพิ่มระดับความพร้อมในการปฏิบัติงานเนื่องจากง่ายกว่ามากในการรับประกันห่วงโซ่อุปทานในระยะยาวที่เชื่อถือได้สำหรับอะไหล่และชิ้นส่วนอะไหล่ ด้วยเหตุนี้จึงสามารถนำแนวทางการจัดการวงจรชีวิตทั้งหมดมาใช้เพื่อลดความเสี่ยงและเพิ่มผลตอบแทนจากการลงทุนด้านเทคโนโลยีในระยะยาว

การลด SWaP-C

พื้นที่ภายในรถทหารอยู่ในระดับพรีเมี่ยมและด้วยข้อ จำกัด ที่เข้มงวดเช่นนี้เกี่ยวกับสิ่งที่รถทหารสามารถใส่เข้าไปได้การตกแต่งภายในที่เต็มไปด้วยระบบสายเคเบิลและอุปกรณ์จ่ายไฟจำนวนมากจะ จำกัด จำนวนเสบียงที่สามารถบรรทุกได้ ประสบการณ์ในรถ

สถานการณ์นี้กลายเป็นเรื่องปกติมากขึ้นเรื่อย ๆ เมื่อเทคโนโลยีมีการพัฒนาซึ่งเป็นผลมาจากยานพาหนะทางทหารได้รับการติดตั้งใหม่ด้วยความสามารถใหม่หรืออัพเกรด ในอดีตการเพิ่มฟังก์ชั่นหมายถึงการจัดเตรียมยานพาหนะด้วยระบบสแตนด์อโลนใหม่ ยูนิตที่ถอดเปลี่ยนได้ (LRU) แต่ละสายเหล่านี้มาพร้อมกับสายเคเบิลและแหล่งจ่ายไฟของตัวเองและการรวม LRU หมายถึงการหาพื้นที่เพื่อรองรับอุปกรณ์ทั้งหมดนี้ ยิ่งไปกว่านั้นการหาช่องว่างเพื่อเพิ่ม LRU นั้นมีมากกว่าฟิสิคัลวอลุ่ม ตัวเลือกในการวาง LRU ใหม่อาจถูก จำกัด โดยการติดตั้งและสายรัดของแพลตฟอร์มและการวางแนวของตัวเชื่อมต่อของ LRU สามารถทำให้การค้นหาพื้นที่ที่เหมาะสมเพื่อรองรับระบบเป็นเรื่องที่ท้าทาย

มาตรฐานแบบเปิดเช่น SOSA และ CMOSS จะเปลี่ยนระบบอิเล็กทรอนิกส์ออกจากรุ่น LRU สามารถติดตั้งแชสซีแทน LRM ได้ซึ่งสามารถเปลี่ยนได้เพื่ออัพเกรดฟังก์ชันการทำงานโดยไม่ต้องเปลี่ยนรอยทางกายภาพหรืออุปกรณ์ต่อพ่วงของระบบ นอกจากนี้ยังสามารถรวมฟังก์ชันการทำงานที่หลากหลายไว้ในแชสซีเดียวซึ่งช่วยลดจำนวนกล่องที่ใช้พื้นที่ในแพลตฟอร์มที่ จำกัด SWaP ได้อย่างมาก ค่าใช้จ่ายยังลดลงเนื่องจากมีอุปกรณ์ที่ต้องบำรุงรักษาน้อยลง

การจัดตั้ง MOSA สำหรับการออกแบบระบบทางทหารมีศักยภาพในการเปลี่ยนแปลงภูมิทัศน์ของผู้ขาย COTS และลูกค้าของพวกเขาอย่างมีนัยสำคัญ ด้วยการลดต้นทุนส่งเสริมความสามารถในการทำงานร่วมกันและการแข่งขันและส่งมอบเทคโนโลยีล้ำสมัยสู่สนามรบได้เร็วขึ้นมาตรฐานแบบเปิดจึงสัญญาว่าจะมอบความสามารถใหม่ที่สำคัญให้กับนักสู้ สถาปัตยกรรมแบบเปิดเปิดประตูสู่ความเป็นไปได้ใหม่ ๆ มากมาย!