基于開放標準的車輛戰(zhàn)術網絡的分布式和遠程管理案例

作者：David Gregory and Jeff Nelson

為了在戰(zhàn)術邊緣的移動平臺上利用人工智能 （AI）、機器人、視頻分析、物聯(lián)網 （IoT）、增強現(xiàn)實和虛擬現(xiàn)實等新技術以及其他創(chuàng)新技術的潛在優(yōu)勢，國防部 （DoD） 通信計劃必須有效部署先進的 IT 基礎設施、連接和計算資源。陸軍了解這一需求：它正在投資研究、標準化和演示，以確保未來的車輛網絡提供這些好處，同時最大限度地降低成本，實現(xiàn)快速部署，并促進持續(xù)的現(xiàn)代化。這些舉措還利用了模塊化、基于開放標準的 COTS ［商用現(xiàn)貨］ 技術。

陸軍的下一代戰(zhàn)車（NGCV）跨職能團隊創(chuàng)建了任務支持技術演示器（MET-D），作為部署先進移動IT基礎設施工作的一部分。MET-D是一種尖端的車輛實驗系統(tǒng)，旨在幫助陸軍領導人確定如何最好地將無人機器人車輛，先進的網絡技術和未來的傳感器功能集成到地面作戰(zhàn)編隊中。MET-D展望了未來10到20年的軍事行動，其主要目標是降低士兵的風險。

例如，MET-D 平臺利用最新的傳感器技術、數(shù)據顯示、整合功能、模塊化開放標準、創(chuàng)新的圖形用戶界面、線控駕駛功能、無人機 （UAV） 監(jiān)控視頻和先進的通信系統(tǒng)。MET-D載人戰(zhàn)車（MFV）可以遠程操作機器人戰(zhàn)車（RCV），旨在在士兵之前與敵人接觸，同時提供對其他操作環(huán)境威脅的超配。

NGCV和陸軍地面車輛系統(tǒng)中心（GVSC）已經開始實驗以證明和完善概念。根據美國陸軍提供的信息，2020年初進行的士兵作戰(zhàn)實驗說明了這種方法，該實驗旨在“觀察、收集和分析士兵的反饋，以評估將無人駕駛車輛集成到地面作戰(zhàn)編隊中的可行性”，并確定是否可以通過機器人戰(zhàn)車提高地面作戰(zhàn)單位的殺傷力。

這些新平臺還旨在圍繞網絡彈性等其他變化進行實驗和開發(fā)，網絡彈性定義為預測、承受、恢復和適應不利電子戰(zhàn) （EW） 條件、攻擊或妥協(xié)的能力。這些網絡的中斷 - 無論是攻擊還是簡單的人為錯誤 - 都將代價高昂，并對越來越依賴先進技術執(zhí)行任務的作戰(zhàn)人員產生不利影響。

下一代技術肯定會增加跨戰(zhàn)場域的底層網絡的帶寬需求，對通信鏈路的可靠性提出額外的需求，并推動陸軍嘗試許多新型數(shù)據傳輸。

技術進步推動對開放標準的需求

這些新技術有望為作戰(zhàn)人員提供更高的安全性和殺傷力，并為指揮官提供新的機動選擇。然而，陸軍面臨著整合大量快速發(fā)展的技術的艱巨過程。陸軍認為，目前的技術集成方法已經到了其實用性的盡頭，不會擴展，負擔不起，并且未來需要太多的空間，重量和功率 - 特別是隨著一系列新技術上線并需要部署。

陸軍還明白，為了“面向未來”新一代車輛，以及隨著技術的不斷進步使現(xiàn)有平臺可升級，它需要實施基于開放標準的架構。這種方法支持單個技術的增量升級，同時保持互操作性、功能性和網絡安全。

為此，陸軍正在與工業(yè)和其他軍種合作，努力開發(fā)全面的“基于標準的通信”，以克服硬件和軟件互操作性問題，定義模塊化標準，表征數(shù)據總線功能，并標準化互連系統(tǒng)組件的消息服務。2019 年，陸軍、海軍和空軍簽署了一份備忘錄，以開發(fā)模塊化開放系統(tǒng)方法 （MOSA），其中包括許多關鍵子集，例如：

傳感器開放系統(tǒng)架構 （SOSA）：用于雷達、EO/IR ［電光/紅外］、SIGINT、電子戰(zhàn)和通信的統(tǒng)一技術開放系統(tǒng)架構標準。

C4ISR/EW 模塊化開放標準套件 （CMOSS）：一套行業(yè)開放架構和美國陸軍標準，旨在減小 C5ISR 系統(tǒng)尺寸、重量和功耗 （SWaP），并確?？绮煌脚_的通用性。

用于 C4ISR/EW 互操作性 （VICTORY） 的車輛集成：使用位置和時間等共享服務提供基于網絡的互操作性。

OpenVPX：一種硬件外形，用于在公共機箱中部署插件卡等功能。

模塊化開放式射頻架構 （MORA）：驅動功能分解，以便共享資源，例如天線和放大器。

軟件框架：包括 REDHAWK、軟件通信架構 （SCA） 和未來機載能力環(huán)境 （FACE），以實現(xiàn)軟件可移植性。

這些標準的目標是創(chuàng)建一個模塊化電子和軟件組件系統(tǒng)，以減少SWaP，使多個行業(yè)合作伙伴能夠互操作，允許組件的增量現(xiàn)代化，降低成本，并部署新的先進技術，而無需重新設計整個系統(tǒng)。

這種模塊化電子方法旨在將車輛從使用單獨的煙囪盒過渡到采用具有標準化接口的集成式高密度底盤，從而提高可維護性（使升級功能更容易、更具成本效益），減少復雜的集成挑戰(zhàn)，并加劇行業(yè)競爭。

日益快速的現(xiàn)場和技術密度導致管理復雜性

上述開發(fā)標準將使組織能夠在較小的平臺上部署更多技術。這一現(xiàn)實將推動解決一個關鍵的副作用的需求：增加復雜性、維護和培訓。

這些新技術，再加上戰(zhàn)術邊緣已經越來越難以管理的IT基礎設施，僅僅由于其復雜性而面臨無法使用的風險。這種動態(tài)在努力集中、標準化和自動化復雜管理、監(jiān)視和配置任務的企業(yè) IT 組織中得到了很好的理解。在動態(tài)環(huán)境中的臨時、分布式、間歇性或連接不良的網絡中，這些挑戰(zhàn)要困難得多。

此外，隨著原型和概念驗證過渡到生產網絡，可維護性的負擔從未變得更便宜或笨拙。隨著創(chuàng)新生命周期不斷引入更多功能，維護尾部需要更多的培訓、配置管理和測試;所有這些都等于需要管理的額外流程。

降低基于開放標準的車輛網絡的管理復雜性

隨著系統(tǒng)功能和復雜性的發(fā)展，MET-D實驗架構的管理挑戰(zhàn)可能會不斷增加，所有這些都意味著明確的現(xiàn)代化和可用性挑戰(zhàn)。

維持 MET-D 現(xiàn)代化工作的解決方案是將 MET-D 的網絡可視化、設備集成和車輛配置管理（使用開放標準軟件和網絡管理界面）整合到一個用戶界面中，以便能夠定制訪問適合使用系統(tǒng)的操作員類型的配置項目和信息。這種解決方案可以整合數(shù)十個甚至數(shù)百個不同的屏幕，否則這些屏幕將通過由不同供應商開發(fā)的底層技術呈現(xiàn)給運營商和管理員。它還可以讓程序試驗新技術，同時保持一致的用戶界面，即使在升級過程中也是如此。

演示還應包括為MET-D的相關戰(zhàn)術網絡啟用遠程操作和管理（ROAM）的功能，以確保這些系統(tǒng)在實際范圍內的可管理性。多平臺遠程管理需要網絡可視化、節(jié)點狀態(tài)和管理、網絡安全管理支持、配置管理和聚合節(jié)點上報。這種方法將支持高層提供強大的運營支持，并有助于態(tài)勢感知，同時降低復雜性、停機時間和配置錯誤。

分布式軟件管理技術 - 在每個節(jié)點上本地運行 - 對于有效實現(xiàn)ROAM功能和整合網絡管理平面是必要的。這種意識必須從上層延伸到戰(zhàn)術網絡的邊緣;該技術必須在斷開連接、間歇性和受限 （DIL） 環(huán)境中無縫運行。部署在每個節(jié)點上的強大ROAM解決方案可以支持本地平臺，輕度培訓或未經培訓的機組人員之間的協(xié)同管理;平臺管理員;以及可能處于 DIL 情況的訓練有素的遠程管理員。

總之，在提高邊緣技術能力的同時，有必要同時考慮用于遠程操作和管理的強大通信管理軟件解決方案，以最大限度地提高MET-D網絡的有效性。此舉將把網絡的管理平面整合到一個統(tǒng)一的接口上，而不管技術或供應商的類型如何。它將能夠為網絡連接節(jié)點提供分布式、分層和高效的管理。

審核編輯：郭婷