เทคโนโลยี มีความสำคัญมากขึ้นต่อการปฏิบัติการทางทหารและการป้องกันในแต่ละปีที่ผ่านมา เราจำเป็นต้องดูเอกสารคำสั่งกลาโหมล่าสุดของรัฐบาลสหราชอาณาจักรและการตรวจสอบงบประมาณเพื่อยืนยันเรื่องนี้อีกครั้ง โดยดูเหมือนลำดับความสำคัญของประเทศคือการเสริมความสามารถทางเทคโนโลยีในสนามรบ อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีทางการทหารเป็นมากกว่าฝูงโดรนหรือรถหุ้มเกราะบ็อกเซอร์รุ่นใหม่ มันเกี่ยวกับการถ่ายทอดข้อมูลที่รวดเร็วและมีประสิทธิภาพในแนวหน้า
ภาคการทหารและการป้องกันประเทศมีประวัติศาสตร์อันยาวนานในการเป็นแนวหน้าของความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี เทคโนโลยีที่พบเห็นได้ทั่วไปในปัจจุบันเช่น GPS โดรนและแม้แต่ไมโครเวฟพบต้นกำเนิดในภาคการป้องกัน ดังนั้นจึงไม่แปลกใจเลยที่ในช่วงเวลาแห่งการพัฒนาเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่องรัฐบาลสหราชอาณาจักรได้กำหนดเป้าหมายในการปรับปรุงกองทัพให้ทันสมัยและนำเทคโนโลยีใหม่ ๆ มาใช้
อย่างไรก็ตามประเด็นที่แท้จริงที่น่าสนใจในยุทธศาสตร์อุตสาหกรรมด้านการป้องกันและความปลอดภัยใหม่ของสหราชอาณาจักรไม่ใช่เทคโนโลยีที่ลงทุนในตอนแรก แต่เป็นการมุ่งเน้นไปที่การวิจัยและพัฒนา โดยเฉพาะอย่างยิ่งหน่วยบัญชาการทางยุทธศาสตร์ของสหราชอาณาจักรคาดว่าจะลงทุน 1.5 พันล้านปอนด์ในอีกสิบปีข้างหน้าเพื่อ "สร้างและรักษา 'กระดูกสันหลังดิจิทัล' เพื่อแบ่งปันและใช้ประโยชน์จากข้อมูลจำนวนมหาศาลผ่านระบบคลาวด์และเครือข่ายที่ปลอดภัย" ตามที่รัฐมนตรีกลาโหมกล่าว เบนวอลเลซส. ส.
ระบบทหารในตัวเป็นรากฐานของแนวทางการป้องกันที่ขับเคลื่อนด้วยข้อมูลนี้ ระบบเหล่านี้มีความสำคัญในการรวบรวมวิเคราะห์และสื่อสารข้อมูลจากสนามรบหรือด่านหน้า ซึ่งหมายความว่าต้องเป็นไปตามมาตรฐานการกำกับดูแลที่เข้มงวดมีความแข็งแรงทางกายภาพเพื่อทนต่อสภาวะแวดล้อมที่รุนแรงและรองรับการสื่อสารข้อมูลที่รวดเร็วเชื่อถือได้และปลอดภัย
เป็นข้อกำหนดประการหลังที่ถือเป็นความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดสำหรับการประมวลผลแบบฝังตัวทางทหารในขณะเดียวกันก็ยืนหยัดที่จะได้รับประโยชน์สูงสุดจากการลงทุนที่เพิ่มขึ้นในเทคโนโลยีใหม่ แอปพลิเคชันการป้องกันรุ่นใหม่จำนวนมากที่เกิดขึ้นจากเทคโนโลยีขั้นสูงเช่นการประมวลผลวิดีโอที่เพิ่มขึ้นเพื่อปรับปรุงการรับรู้สถานการณ์จำเป็นต้องใช้วิธีการประมวลผลทางทหารแบบกระจายซึ่งรวมระบบเครือข่ายเข้ากับการประมวลผลแบบเร่งด้วยฮาร์ดแวร์ผ่านอุปกรณ์เกตอาเรย์ (FPGA) ที่ตั้งโปรแกรมภาคสนามได้
การประมวลผลทางทหารแบบกระจายต้องให้เวลาแฝงต่ำความพร้อมใช้งานสูงความสามารถในการทำงานร่วมกันระหว่างอุปกรณ์เครือข่ายและแบนด์วิธสูงจึงจะมีประสิทธิภาพ ความท้าทายเกิดขึ้นจากการใช้อีเทอร์เน็ตสำหรับเครือข่ายอย่างกว้างขวาง แม้ว่าจะมีราคาถูกและแพร่หลาย แต่โดยทั่วไปแล้วจะไม่สามารถกำหนดได้ตามธรรมชาติซึ่งเป็นประโยชน์ต่อความน่าเชื่อถือ แต่น้อยกว่าที่เหมาะสำหรับระบบภารกิจสำคัญที่ต้องการการส่งข้อมูลแบบเรียลไทม์
อีเทอร์เน็ตรุ่นใหม่
ฟังก์ชันอีเธอร์เน็ตมาตรฐานโดยการส่งแพ็กเก็ตข้อมูลในลักษณะที่ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับโหลดเครือข่ายซึ่งไม่เหมาะสำหรับอุปกรณ์เครือข่ายที่ต้องการการซิงโครไนซ์ในระดับสูง มีมาตรฐานใหม่เกิดขึ้นเช่น IEC 62439-3 และ TSN Time-Sensitive Networking- (ชุดของมาตรฐานที่อยู่ระหว่างการพัฒนาโดยกลุ่มภารกิจ Time-Sensitive Networking ของคณะทำงาน IEEE 802.1) ซึ่งช่วยตอบสนองความต้องการของเครือข่ายภารกิจที่สำคัญ . มาตรฐานเหล่านี้ควบคู่ไปกับการพัฒนาในพื้นที่เทคโนโลยีนี้กำลังขับเคลื่อนนวัตกรรมในเครือข่ายทางทหาร
หนึ่งใน บริษัท ระดับแนวหน้าของ บริษัท นี้คือ System-on-Chip engineering (SoC-e) ผู้เชี่ยวชาญด้านโซลูชันอีเธอร์เน็ตที่ใช้ FPGA ซึ่ง Recab UK ทำงานอย่างใกล้ชิดเพื่อนำเสนอระบบความพร้อมใช้งานสูงสำหรับเครือข่ายอีเธอร์เน็ตป้องกัน นอกจากนี้ SoC-e ยังมีส่วนร่วมอย่างแข็งขันในกลุ่มอุตสาหกรรมและนักวิชาการชั้นนำหลายกลุ่มที่กำลังพัฒนาและควบคุมมาตรฐานสำหรับอีเธอร์เน็ตที่กำหนด กลุ่มเหล่านี้มีส่วนร่วมในการกำหนดและพัฒนาโปรโตคอลที่ใช้อีเทอร์เน็ตใหม่ ๆ เช่น High-availability Seamless Redundancy (HSR), Parallel Redundancy Protocol (PRP) และ Time-Sensitive Networking (TSN)
HSR
HSR เป็นหนึ่งในสองโปรโตคอลที่เป็นมาตรฐานใน IEC 62439-3 ควบคู่ไปกับ PRP ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างโปรโตคอลทั้งสองนี้คือ HSR มุ่งเน้นไปที่การจัดหาความซ้ำซ้อนอย่างราบรื่นในเครือข่ายที่ จำกัด เวลาในขณะที่ PRP สามารถให้การสำรองข้อมูลซ้ำซ้อนอย่างราบรื่นผ่านเครือข่ายอีเธอร์เน็ตมาตรฐานอิสระสองเครือข่าย PRP แนะนำความซ้ำซ้อนให้กับโหนด
อย่างไรก็ตามข้อกำหนดของโทโพโลยีแบบวงแหวนสามารถ จำกัด ในการนำ HSR ไปใช้ในการประมวลผลทางทหาร ในทำนองเดียวกัน HSR ต้องการให้โหนดทั้งหมดประมวลผลหรือส่งผ่านแพ็กเก็ตข้อมูลทั้งหมดซึ่งสามารถเพิ่มความต้องการในการประมวลผลและเพิ่มเวลาในการตอบสนองของเครือข่ายได้
PRP
โปรโตคอล PRP ทำงานโดยการสร้างพา ธ ขนานในเครือข่ายที่ซ้ำซ้อนสำหรับแพ็กเก็ตข้อมูลที่ซ้ำกันเพื่อส่งผ่าน โหนดที่เชื่อมต่อแบบคู่ (DAN) เชื่อมต่อกับเครือข่ายอีเทอร์เน็ตท้องถิ่นมาตรฐานสองเครือข่าย (LAN A และ LAN B) โดยมีเฟรมที่เหมือนกันที่ส่งผ่านทั้งสองเครือข่าย
เจ้าหน้าที่ PRP ช่วยให้มั่นใจได้ว่าจะได้รับข้อมูลทั้งหมดแม้ว่าเครือข่ายใดเครือข่ายหนึ่งจะล้มเหลวก็ตาม
โหนดที่ไม่ใช่ PRP สามารถละเว้นเฟรมลดความต้องการในการประมวลผลและโปรโตคอล PRP เข้ากันได้กับฮาร์ดแวร์อีเธอร์เน็ตมาตรฐาน
TSN
มีมาตรฐาน IEEE หลายมาตรฐานที่อยู่ระหว่างการพัฒนาซึ่งสรุปคุณสมบัติเฉพาะของ TSN รวมถึงการซิงโครไนซ์ (802.1AS) การรับส่งข้อมูลตามกำหนดเวลา (802.1Qbv) ปริมาณการใช้งานที่สงวนไว้ (802.1Qav) การสำรองข้อมูลแบบไร้รอยต่อ (802.1CB) และการปล่อยเฟรมล่วงหน้า (802.1Qbu และ 802.3br) แม้ว่ามาตรฐานทั้งหมดจะไม่จำเป็นต้องรองรับ TSN แต่เครือข่ายและสวิตช์ที่สามารถเป็นไปตามมาตรฐานเหล่านี้ก็มีข้อได้เปรียบที่ชัดเจนในสภาพแวดล้อมทางทหาร การเลือกมาตรฐานย่อยข้างต้นเป็นหนึ่งในมาตรฐานที่เกี่ยวข้องมากที่สุดสำหรับเครือข่ายทางทหาร
แน่นอนว่ามาตรฐานการซิงโครไนซ์ (802.1AS) มีความจำเป็นและมีเนื้อหาที่สำคัญที่สุดในบริบททางทหารและการป้องกัน ตามโปรโตคอลเวลาที่แม่นยำมาตรฐาน IEEE 1588-2008 (PTP) การซิงโครไนซ์ใน TSN ช่วยให้อุปกรณ์ในเครือข่ายแชร์การอ้างอิงเวลาเดียวกันภายในช่วงเวลานาโนวินาที ซึ่งหมายความว่าเป็นไปได้ที่เครือข่ายอีเธอร์เน็ตจะให้ระดับการซิงโครไนซ์ที่เทียบได้กับ GPS
ความพร้อมใช้งานสูงบน TSN สามารถทำได้โดยการเพิ่มการจำลองแบบเฟรมและการกำจัดตามที่กำหนดไว้ใน IEEE 802.1CB ในทำนองเดียวกันกับที่กำหนดไว้สำหรับ HSR เฟรมจะมีหมายเลขลำดับและถูกจำลองแบบโดยแต่ละสำเนาจะถูกส่งผ่านเส้นทางที่แตกต่างกันในเครือข่าย
เพื่อให้ได้เวลาแฝงที่ต่ำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ในเครือข่ายที่ออกแบบมาฟังก์ชัน Time Aware Shaper ได้รับการแนะนำในมาตรฐานการจัดกำหนดการทราฟฟิก IEEE 802.1Qbv สิ่งนี้ใช้ได้กับแอปพลิเคชันที่มีการส่งข้อมูลเวลาสำคัญในช่วงเวลาปกติและขึ้นอยู่กับการเพิ่มประตูเวลาในแต่ละคิวบนพอร์ต สิ่งนี้เสริมด้วย pre-emption ที่รองรับโดย IEEE 802.1Qbu และ 802.3br เฟรมที่มีลำดับความสำคัญสูงกว่าสามารถขัดขวางการส่งเฟรมที่มีลำดับความสำคัญต่ำกว่าได้ซึ่งจะลดเวลาแฝงของสตรีมที่คำนึงถึงเวลา
อีเธอร์เน็ตทางทหารที่กำหนด
การตระหนักถึงเทคโนโลยีอีเธอร์เน็ตใหม่เหล่านี้ในแอปพลิเคชันการป้องกันจำเป็นต้องใช้ระบบที่ให้ความยืดหยุ่นในการสนับสนุนโปรโตคอลที่เหมาะสมสำหรับแอปพลิเคชันที่กำหนด ด้วยเหตุนี้ Recab จึงร่วมมือกับ SoC-e ซึ่งกลุ่มผลิตภัณฑ์ Relyum นำเสนอโซลูชันแบบครบวงจรในอุดมคติเพื่อสนับสนุนผู้ผลิตอุปกรณ์ดั้งเดิมทางทหารและการป้องกัน (OEM) ในสหราชอาณาจักรและยุโรปเหนือ ผลิตภัณฑ์ในกลุ่มนี้ผ่านการทดสอบและรับรองตามมาตรฐานทางทหาร ได้แก่ MIL-STD-810G และ MIL-STD-461G
Relyum by SoC-e คือกลุ่มผลิตภัณฑ์ off-the-shelf (COTS) เชิงพาณิชย์ทางทหารที่มีการจัดการสวิตช์อีเธอร์เน็ต 1 / 10G เราเตอร์และอุปกรณ์ประมวลผลแบบขอบ แพลตฟอร์ม RELY-MIL-SWITCH-ROUTER รองรับทองแดงสูงสุด 20x 1G และพอร์ตไฟเบอร์ออปติกสูงสุด 6x 1 / 10G พร้อมรองรับสื่อประเภทต่างๆและการกระจายในตัวเชื่อมต่อ MIL-DTL-38999 ทำให้เครือข่ายสมบูรณ์และคุ้มค่า โครงสร้างพื้นฐาน
ผลิตภัณฑ์นี้มีอุปกรณ์ Xilinx Ultrascale + MPSoC โดยเฉพาะซึ่งประกอบด้วยซีพียู ARM หกตัว GPU หนึ่งตัวและ FPGA ในวงจรรวมเดียวกัน ฟังก์ชั่นการสลับและการกำหนดเส้นทางได้รับการเร่งโดยฮาร์ดแวร์ในส่วน FPGA ซึ่งให้ความยืดหยุ่นในการตอบสนองความต้องการทางทหารต่างๆ ความยืดหยุ่นนี้ช่วยให้ Relyum รองรับโปรโตคอล HSR / PRP หรือ TSN ด้วยฮาร์ดแวร์เดียวกัน วงแหวนไฟเบอร์ออปติกที่รวมโปรโตคอลเหล่านี้เป็นไปได้ด้วยกลไกการประสานงานระหว่างสวิตช์ที่พัฒนาโดย SoC-e นอกจากนี้อุปกรณ์ Relyum ยังรองรับฟังก์ชันการรักษาความปลอดภัยที่หลากหลายเพื่อให้บรรลุข้อกำหนดที่เข้มงวดที่สุดในการใช้งานประเภทนั้น ๆ
ความยืดหยุ่นทำให้เป็นตัวเลือกที่เหมาะสำหรับการใช้งานทางทหารจำนวนมากไม่ว่าจะเป็นบนบกทางอากาศหรือในทะเล ตัวอย่างเช่นยานพาหนะทางทหารได้รับประโยชน์จากเวลาในการกู้คืนที่ล่าช้าเป็นศูนย์การสื่อสารอีเธอร์เน็ตที่กำหนดและยังสามารถใช้ประโยชน์จากอุปกรณ์เพื่อฝังไมโครซอฟท์แวร์ฮาร์ดแวร์ที่มุ่งเน้นไปที่การประมวลผลข้อมูลเซ็นเซอร์ล่วงหน้า RELY-MIL-SWITCH-ROUTER ยังเป็นไปตามข้อกำหนด Generic Vehicle Architecture (GVA) ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับยานเกราะป้องกัน
เป็นนวัตกรรมเช่นสิ่งเหล่านี้ที่ขับเคลื่อนแนวทางที่ขับเคลื่อนด้วยข้อมูลเพื่อการทหารและการป้องกันโดยการเชื่อมต่ออุปกรณ์แนวหน้าและสนับสนุนการส่งข้อมูลที่มีความสำคัญต่อภารกิจที่เชื่อถือได้และปลอดภัย แม้ว่ารถหุ้มเกราะและโดรนจะถูกบดบังไปบ้างในยุทธศาสตร์อุตสาหกรรมการป้องกันและความปลอดภัยของสหราชอาณาจักร แต่การประมวลผลและเครือข่ายทางทหารที่ฝังอยู่ถือเป็นหัวใจสำคัญทางดิจิทัลที่แท้จริงของปฏิบัติการป้องกันสมัยใหม่ การพัฒนาและการลงทุนอย่างต่อเนื่องในพื้นที่นี้จะช่วยให้กองกำลังสามารถก้าวข้ามพรมแดนทางเทคโนโลยีใหม่ ๆ ได้ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า
Andy Conway เป็นผู้จัดการฝ่ายขายที่ Recab UK ผู้เชี่ยวชาญด้านระบบฝังตัวทางทหาร
ภาพ: วิศวกรรมระบบบนชิป (SoC-e)