Paul Garnett giải thích, Phương pháp Tiếp cận Hệ thống Mở Mô-đun (MOSA) mới mở ra cánh cửa cho những khả năng sáng tạo hơn.

Vài năm gần đây, quân đội Hoa Kỳ và Vương quốc Anh đã áp dụng các kiến ​​trúc mở như một giải pháp thay thế được ưu tiên cho các thiết bị điện tử tùy chỉnh và độc quyền. công nghệ kiểu dáng. Sáng kiến ​​Thương mại-off-the-Shelf (COTS) được giới thiệu lần đầu tiên vào năm 1994, nhưng có thể cho rằng, sự thay đổi mô hình thực sự đã diễn ra vào năm 2019, khi DoD Hoa Kỳ ban hành một bản ghi nhớ bắt buộc sử dụng Phương pháp Tiếp cận Hệ thống Mở Mô-đun (MOSA) cho tất cả các hệ thống vũ khí trong tương lai và sau đó đã trở thành luật, yêu cầu tất cả các chương trình mua lại quốc phòng (MDAP) phải được thiết kế và phát triển bằng cách sử dụng MOSA.

Theo DoD, việc sử dụng các giải pháp MOSA sẽ “hỗ trợ sự phát triển nhanh chóng hơn của các khả năng và công nghệ trong suốt vòng đời sản phẩm thông qua việc sử dụng kiến trúc tính mô-đun, tiêu chuẩn hệ thống mở và thực tiễn kinh doanh phù hợp.” Trong số các tiêu chuẩn hệ thống mở liên quan đến MOSA được các nhà cung cấp COTS hỗ trợ là mô-đun, các tiêu chuẩn bảng nối đa năng và khung gầm được xác định bởi hiệp hội thương mại VITA, bao gồm bo mạch và bảng nối đa năng OpenVPX (VITA 3) dạng 6U và 65U, Bộ tiêu chuẩn mở mô-đun C5ISR (CMOSS) và Kiến trúc hệ thống mở cảm biến (SOSA), hiện đang hoạt động hướng tới vòng quay của nó. 1 bản phát hành, vào khoảng năm nay.

Việc chuyển sang MOSA được thúc đẩy bởi thực tế rằng mỗi khả năng hoặc chức năng mới được thêm vào một nền tảng là một hệ thống hoàn chỉnh với các hệ thống con của riêng nó, sự trùng lặp về vật lý và logic các thành phần làm tăng độ phức tạp và chi phí. Đó là một cách tiếp cận không bền vững, đặc biệt là khi các nền tảng và ngân sách tiếp tục thu hẹp về quy mô.

Khả năng tương tác là một vấn đề quan trọng khác với các giải pháp khép kín, rời rạc. Các giải pháp khép kín dựa trên các công nghệ độc quyền được thiết kế để hoạt động biệt lập. Do đó, chúng rất khó khăn và tốn thời gian để triển khai trên các nền tảng mà hệ thống và con người phải làm việc cùng nhau để đảm bảo an toàn nhân sự và thành công của sứ mệnh. Họ cũng gặp nhiều khó khăn trong việc bảo trì và sửa chữa, đặc biệt nếu nhà cung cấp không còn hỗ trợ hoặc đã ngừng kinh doanh.

Việc sử dụng các thành phần MOSA hứa hẹn sẽ rút ngắn con đường đến với lĩnh vực mới công nghệ để đánh bại các mối đe dọa mới nổi.

Có một số tiêu chuẩn mở bao gồm: Hệ thống nhiệm vụ mở / Giao diện điều khiển và chỉ huy đa năng (OMS / UCI); Kiến trúc hệ thống mở cảm biến (SOSA); Môi trường khả năng bay trong tương lai (FACE) và tích hợp phương tiện giao thông cho khả năng tương tác C4ISR / EW (VICTORY)

Những nỗ lực hiện đại như sáng kiến ​​VICTORY của Quân đội Hoa Kỳ và Kiến trúc Phương tiện Chung (GVA) của Vương quốc Anh đang giúp mở đường cho một chiến trường hiện đại, nơi nâng cấp và sửa đổi hệ thống nhanh hơn và ít tốn kém hơn.

Đặc điểm kỹ thuật VICTORY được chính thức khởi động vào năm 2010 bởi quân đội Hoa Kỳ và một nhóm các bên tham gia quốc phòng và công nghiệp, bao gồm Curtiss-Wright, và thúc đẩy việc sử dụng các giao diện vật lý và logic tiêu chuẩn mở giữa các hệ thống con LRU trên các phương tiện chiến đấu C4ISR / EW các vấn đề được tạo ra bởi cách tiếp cận 'bắt vít' để trang bị cho các phương tiện quân sự. Việc triển khai nó cho phép các phương tiện bánh lốp chiến thuật và hệ thống chiến đấu trên mặt đất phục hồi không gian bị mất đồng thời giảm trọng lượng và tiết kiệm điện năng.

Ngoài ra, nó cho phép các hệ thống nền tảng chia sẻ thông tin và cung cấp một bức tranh tổng hợp cho các đội. Hơn nữa, VICTORY cung cấp một kiến ​​trúc mở cho phép các nền tảng chấp nhận các công nghệ trong tương lai mà không cần thiết kế lại đáng kể.

Ảnh trên: MPMC-9335 là máy tính nhiệm vụ 3U OpenVPX- yếu tố hình thức 3 khe cắm tuân thủ GVA

Tương tự như VICTORY, GVA yêu cầu các kiến ​​trúc mở, mô-đun và có thể mở rộng trong việc thiết kế các phương tiện trên bộ. Các tiêu chuẩn của nó áp dụng cho điện tử và cơ sở hạ tầng nguồn, giao diện cơ học, Giao diện người máy (HMI) và Hệ thống giám sát sức khỏe và sử dụng (HUMS). Trong trường hợp VICTORY đặc biệt hướng tới mục tiêu cung cấp kiến ​​trúc cho các hệ thống C4ISR / EW, GVA đóng một vai trò rộng lớn hơn trên toàn bộ nền tảng phương tiện trên bộ.

Tiêu chuẩn kỹ thuật SOSA xác định một khuôn khổ chung để chuyển đổi hệ thống cảm biến sang kiến ​​trúc hệ thống mở. Với rất nhiều hệ thống cảm biến hiện có và mới nổi cần xem xét, mục tiêu của SOSA Consortium, là “cho phép sự linh hoạt trong việc lựa chọn và mua lại các cảm biến và hệ thống con cung cấp dữ liệu cảm biến thu thập, xử lý, khai thác, giao tiếp và các chức năng liên quan trong toàn bộ vòng đời của hệ thống C4ISR, ”là cực kỳ quan trọng.

Sáng kiến ​​tiêu chuẩn SOSA ban đầu được phát triển như một phần của tập đoàn FACE. Các tiêu chuẩn SOSA tương thích với các tiêu chuẩn FACE và OMS, đồng thời chúng tận dụng một số tiêu chuẩn VITA, bao gồm VITA 65, tiêu chuẩn OpenVPX đảm bảo khả năng tương tác giữa các giải pháp COTS được sử dụng để tạo hệ thống con và hệ thống.

Tăng khả năng tương tác

Các giải pháp COTS dạng mô-đun và bền chắc cung cấp khả năng tương tác và tính linh hoạt cần thiết để tích hợp nhanh chóng các hệ thống phù hợp để triển khai trong mọi không gian ứng dụng.

CMOSS xác định cơ chế chia sẻ giữa các lớp phần mềm, phần cứng và mạng. Để xác định các cơ chế này, các tiêu chuẩn CMOSS tận dụng:

• Tiêu chuẩn VICTORY về khả năng tương tác mạng
• Tiêu chuẩn OpenVPX để kết hợp các thẻ trong một khung chung
• Tiêu chuẩn Kiến trúc RF mở mô-đun (MORA) để chia sẻ tài nguyên RF
• Tiêu chuẩn FACE cho tính di động của phần mềm

Có các cuộc thảo luận về việc bao gồm FACE trong định nghĩa Đơn vị xử lý dùng chung VICTORY.

Với các giải pháp COTS dựa trên tiêu chuẩn mở, các tổ chức không còn bị buộc phải chọn các dịch vụ độc quyền của một nhà cung cấp cụ thể. Thay vào đó, họ có quyền tự do và linh hoạt để lựa chọn các giải pháp từ sự lựa chọn rộng rãi hơn các nhà cung cấp đang hoạt động trong một môi trường cạnh tranh hơn.

Bối cảnh cạnh tranh hơn này cho phép các nhà phát triển hệ thống tiếp cận với nhiều loại kết hợp chức năng, tiến trình sẵn có và mức giá để họ có thể giữ cho các chương trình đúng thông số kỹ thuật, đúng thời gian và phù hợp với ngân sách. Họ cũng có thể chọn giải pháp tối ưu cho thách thức trước mắt, thay vì giải pháp duy nhất được đưa ra bởi nhà cung cấp mà họ bị ràng buộc.

Trong một số trường hợp, sẽ có ý nghĩa từ quan điểm năng lực và chi phí để chọn các giải pháp khác nhau từ các nhà cung cấp khác nhau và kết hợp chúng. Miễn là mỗi giải pháp được thiết kế và chứng minh đáp ứng các yêu cầu trong các tiêu chuẩn mở có liên quan, rủi ro khi áp dụng phương pháp này là có thể kiểm soát được. Chiến lược đa động cơ cũng cho phép các tổ chức quốc phòng và hàng không vũ trụ phân tán rủi ro qua nhiều nhà cung cấp.

Khi hệ thống được triển khai, việc tuân thủ các tiêu chuẩn mở và khả năng tương tác cho phép các chu kỳ làm mới công nghệ nhanh hơn, dễ dàng hơn và thường xuyên hơn. Hệ thống, thẻ và thành phần có thể đơn giản được hoán đổi cho các phiên bản cập nhật. Và, các phiên bản cập nhật đó không nhất thiết phải đến từ nhà cung cấp ban đầu, mang lại cơ hội kết hợp các thay thế phức tạp hơn, thân thiện với SWaP hoặc tiết kiệm chi phí hơn.

Ảnh trên: VPX3-1260 là một máy tính bo mạch đơn 3U OpenVPX chắc chắn dựa trên bộ xử lý Xeon E-9ME thế hệ thứ 2276 hiệu suất cao của Intel “Coffee Lake Refresh”

Đối với một chủ đề tương tự, khả năng chọn một giải pháp thích hợp từ bất kỳ nhà cung cấp nào giúp bạn có thể có được và triển khai công nghệ cập nhật nhất hiện có để chống lại hoặc khắc phục một mối đe dọa cụ thể.

Cuối cùng, khả năng tương tác giữa các thành phần hệ thống làm tăng mức độ sẵn sàng hoạt động vì dễ dàng hơn nhiều để đảm bảo một chuỗi cung ứng dài hạn, đáng tin cậy cho phụ tùng và các bộ phận thay thế. Do đó, có thể áp dụng cách tiếp cận quản lý tổng vòng đời để giảm rủi ro và tăng lợi tức đầu tư vào công nghệ trong dài hạn.

Hạ SWaP-C

Không gian bên trong một chiếc xe quân sự là cao cấp, và với những hạn chế nghiêm ngặt như vậy về những gì một chiếc xe quân sự có thể chứa bên trong, nội thất lộn xộn với vô số hệ thống, dây cáp và nguồn cung cấp năng lượng hạn chế số lượng vật tư có thể mang theo và cản trở trải nghiệm trong xe.

Kịch bản này ngày càng trở nên phổ biến khi công nghệ phát triển, dẫn đến việc các phương tiện quân sự được trang bị thêm các khả năng mới hoặc nâng cấp. Về mặt lịch sử, việc bổ sung chức năng có nghĩa là trang bị cho xe một hệ thống độc lập mới. Mỗi thiết bị có thể thay thế đường dây (LRU) này đi kèm với hệ thống cáp và nguồn điện riêng, và việc tích hợp LRU có nghĩa là tìm kiếm không gian để chứa tất cả thiết bị này. Hơn nữa, việc tìm kiếm không gian để thêm một LRU không chỉ là khối lượng vật lý. Các tùy chọn để đặt một LRU mới có thể bị giới hạn bởi giá đỡ và dây nịt của nền tảng, và định hướng của các đầu nối của LRU có thể khiến việc tìm kiếm không gian phù hợp để chứa hệ thống trở thành một thách thức.

Các tiêu chuẩn mở như SOSA và CMOSS chuyển các hệ thống điện tử ra khỏi mô hình LRU. Thay vào đó, một khung có thể được lắp đặt để chứa các LRM, có thể được thay thế để nâng cấp chức năng mà không làm thay đổi dấu chân vật lý hoặc thiết bị ngoại vi của hệ thống. Ngoài ra, nhiều chức năng có thể được kết hợp vào một khung duy nhất, giảm đáng kể số lượng hộp chiếm không gian trong một nền tảng bị ràng buộc bởi SWaP. Chi phí cũng giảm vì có ít thiết bị hơn để bảo trì.

Việc thành lập MOSA để thiết kế các hệ thống quân sự có khả năng thay đổi đáng kể cục diện cho các nhà cung cấp COTS và khách hàng của họ. Bằng cách giảm chi phí, tăng cường khả năng tương tác và cạnh tranh, đồng thời cung cấp các công nghệ tiên tiến tới chiến trường nhanh hơn, các tiêu chuẩn mở hứa hẹn cung cấp các khả năng mới quan trọng cho chiến binh. Kiến trúc mở mở ra cánh cửa cho nhiều khả năng mới!