基于開放標(biāo)準(zhǔn)的車輛戰(zhàn)術(shù)網(wǎng)絡(luò)的分布式和遠(yuǎn)程管理案例

作者：David Gregory and Jeff Nelson

為了在戰(zhàn)術(shù)邊緣的移動(dòng)平臺(tái)上利用人工智能 （AI）、機(jī)器人、視頻分析、物聯(lián)網(wǎng) （IoT）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)等新技術(shù)以及其他創(chuàng)新技術(shù)的潛在優(yōu)勢(shì)，國(guó)防部 （DoD） 通信計(jì)劃必須有效部署先進(jìn)的 IT 基礎(chǔ)設(shè)施、連接和計(jì)算資源。陸軍了解這一需求：它正在投資研究、標(biāo)準(zhǔn)化和演示，以確保未來(lái)的車輛網(wǎng)絡(luò)提供這些好處，同時(shí)最大限度地降低成本，實(shí)現(xiàn)快速部署，并促進(jìn)持續(xù)的現(xiàn)代化。這些舉措還利用了模塊化、基于開放標(biāo)準(zhǔn)的 COTS ［商用現(xiàn)貨］ 技術(shù)。

陸軍的下一代戰(zhàn)車（NGCV）跨職能團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了任務(wù)支持技術(shù)演示器（MET-D），作為部署先進(jìn)移動(dòng)IT基礎(chǔ)設(shè)施工作的一部分。MET-D是一種尖端的車輛實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，旨在幫助陸軍領(lǐng)導(dǎo)人確定如何最好地將無(wú)人機(jī)器人車輛，先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和未來(lái)的傳感器功能集成到地面作戰(zhàn)編隊(duì)中。MET-D展望了未來(lái)10到20年的軍事行動(dòng)，其主要目標(biāo)是降低士兵的風(fēng)險(xiǎn)。

例如，MET-D 平臺(tái)利用最新的傳感器技術(shù)、數(shù)據(jù)顯示、整合功能、模塊化開放標(biāo)準(zhǔn)、創(chuàng)新的圖形用戶界面、線控駕駛功能、無(wú)人機(jī) （UAV） 監(jiān)控視頻和先進(jìn)的通信系統(tǒng)。MET-D載人戰(zhàn)車（MFV）可以遠(yuǎn)程操作機(jī)器人戰(zhàn)車（RCV），旨在在士兵之前與敵人接觸，同時(shí)提供對(duì)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(jīng)開始實(shí)驗(yàn)以證明和完善概念。根據(jù)美國(guó)陸軍提供的信息，2020年初進(jìn)行的士兵作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了這種方法，該實(shí)驗(yàn)旨在“觀察、收集和分析士兵的反饋，以評(píng)估將無(wú)人駕駛車輛集成到地面作戰(zhàn)編隊(duì)中的可行性”，并確定是否可以通過(guò)機(jī)器人戰(zhàn)車提高地面作戰(zhàn)單位的殺傷力。

這些新平臺(tái)還旨在圍繞網(wǎng)絡(luò)彈性等其他變化進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和開發(fā)，網(wǎng)絡(luò)彈性定義為預(yù)測(cè)、承受、恢復(fù)和適應(yīng)不利電子戰(zhàn) （EW） 條件、攻擊或妥協(xié)的能力。這些網(wǎng)絡(luò)的中斷 - 無(wú)論是攻擊還是簡(jiǎn)單的人為錯(cuò)誤 - 都將代價(jià)高昂，并對(duì)越來(lái)越依賴先進(jìn)技術(shù)執(zhí)行任務(wù)的作戰(zhàn)人員產(chǎn)生不利影響。

下一代技術(shù)肯定會(huì)增加跨戰(zhàn)場(chǎng)域的底層網(wǎng)絡(luò)的帶寬需求，對(duì)通信鏈路的可靠性提出額外的需求，并推動(dòng)陸軍嘗試許多新型數(shù)據(jù)傳輸。

技術(shù)進(jìn)步推動(dòng)對(duì)開放標(biāo)準(zhǔn)的需求

這些新技術(shù)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(jī)動(dòng)選擇。然而，陸軍面臨著整合大量快速發(fā)展的技術(shù)的艱巨過(guò)程。陸軍認(rèn)為，目前的技術(shù)集成方法已經(jīng)到了其實(shí)用性的盡頭，不會(huì)擴(kuò)展，負(fù)擔(dān)不起，并且未來(lái)需要太多的空間，重量和功率 - 特別是隨著一系列新技術(shù)上線并需要部署。

陸軍還明白，為了“面向未來(lái)”新一代車輛，以及隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步使現(xiàn)有平臺(tái)可升級(jí)，它需要實(shí)施基于開放標(biāo)準(zhǔn)的架構(gòu)。這種方法支持單個(gè)技術(shù)的增量升級(jí)，同時(shí)保持互操作性、功能性和網(wǎng)絡(luò)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(biāo)準(zhǔn)的通信”，以克服硬件和軟件互操作性問題，定義模塊化標(biāo)準(zhǔn)，表征數(shù)據(jù)總線功能，并標(biāo)準(zhǔn)化互連系統(tǒng)組件的消息服務(wù)。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(guān)鍵子集，例如：

傳感器開放系統(tǒng)架構(gòu) （SOSA）：用于雷達(dá)、EO/IR ［電光/紅外］、SIGINT、電子戰(zhàn)和通信的統(tǒng)一技術(shù)開放系統(tǒng)架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)。

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

用于 C4ISR/EW 互操作性 （VICTORY） 的車輛集成：使用位置和時(shí)間等共享服務(wù)提供基于網(wǎng)絡(luò)的互操作性。

OpenVPX：一種硬件外形，用于在公共機(jī)箱中部署插件卡等功能。

模塊化開放式射頻架構(gòu) （MORA）：驅(qū)動(dòng)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(gòu) （SCA） 和未來(lái)機(jī)載能力環(huán)境 （FACE），以實(shí)現(xiàn)軟件可移植性。

這些標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)是創(chuàng)建一個(gè)模塊化電子和軟件組件系統(tǒng)，以減少SWaP，使多個(gè)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(jìn)技術(shù)，而無(wú)需重新設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)。

這種模塊化電子方法旨在將車輛從使用單獨(dú)的煙囪盒過(guò)渡到采用具有標(biāo)準(zhǔn)化接口的集成式高密度底盤，從而提高可維護(hù)性（使升級(jí)功能更容易、更具成本效益），減少?gòu)?fù)雜的集成挑戰(zhàn)，并加劇行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)。

日益快速的現(xiàn)場(chǎng)和技術(shù)密度導(dǎo)致管理復(fù)雜性

上述開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)將使組織能夠在較小的平臺(tái)上部署更多技術(shù)。這一現(xiàn)實(shí)將推動(dòng)解決一個(gè)關(guān)鍵的副作用的需求：增加復(fù)雜性、維護(hù)和培訓(xùn)。

這些新技術(shù)，再加上戰(zhàn)術(shù)邊緣已經(jīng)越來(lái)越難以管理的IT基礎(chǔ)設(shè)施，僅僅由于其復(fù)雜性而面臨無(wú)法使用的風(fēng)險(xiǎn)。這種動(dòng)態(tài)在努力集中、標(biāo)準(zhǔn)化和自動(dòng)化復(fù)雜管理、監(jiān)視和配置任務(wù)的企業(yè) IT 組織中得到了很好的理解。在動(dòng)態(tài)環(huán)境中的臨時(shí)、分布式、間歇性或連接不良的網(wǎng)絡(luò)中，這些挑戰(zhàn)要困難得多。

此外，隨著原型和概念驗(yàn)證過(guò)渡到生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)，可維護(hù)性的負(fù)擔(dān)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(hù)尾部需要更多的培訓(xùn)、配置管理和測(cè)試;所有這些都等于需要管理的額外流程。

降低基于開放標(biāo)準(zhǔn)的車輛網(wǎng)絡(luò)的管理復(fù)雜性

隨著系統(tǒng)功能和復(fù)雜性的發(fā)展，MET-D實(shí)驗(yàn)架構(gòu)的管理挑戰(zhàn)可能會(huì)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(wǎng)絡(luò)可視化、設(shè)備集成和車輛配置管理（使用開放標(biāo)準(zhǔn)軟件和網(wǎng)絡(luò)管理界面）整合到一個(gè)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(xiàng)目和信息。這種解決方案可以整合數(shù)十個(gè)甚至數(shù)百個(gè)不同的屏幕，否則這些屏幕將通過(guò)由不同供應(yīng)商開發(fā)的底層技術(shù)呈現(xiàn)給運(yùn)營(yíng)商和管理員。它還可以讓程序試驗(yàn)新技術(shù)，同時(shí)保持一致的用戶界面，即使在升級(jí)過(guò)程中也是如此。

演示還應(yīng)包括為MET-D的相關(guān)戰(zhàn)術(shù)網(wǎng)絡(luò)啟用遠(yuǎn)程操作和管理（ROAM）的功能，以確保這些系統(tǒng)在實(shí)際范圍內(nèi)的可管理性。多平臺(tái)遠(yuǎn)程管理需要網(wǎng)絡(luò)可視化、節(jié)點(diǎn)狀態(tài)和管理、網(wǎng)絡(luò)安全管理支持、配置管理和聚合節(jié)點(diǎn)上報(bào)。這種方法將支持高層提供強(qiáng)大的運(yùn)營(yíng)支持，并有助于態(tài)勢(shì)感知，同時(shí)降低復(fù)雜性、停機(jī)時(shí)間和配置錯(cuò)誤。

分布式軟件管理技術(shù) - 在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上本地運(yùn)行 - 對(duì)于有效實(shí)現(xiàn)ROAM功能和整合網(wǎng)絡(luò)管理平面是必要的。這種意識(shí)必須從上層延伸到戰(zhàn)術(shù)網(wǎng)絡(luò)的邊緣;該技術(shù)必須在斷開連接、間歇性和受限 （DIL） 環(huán)境中無(wú)縫運(yùn)行。部署在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上的強(qiáng)大ROAM解決方案可以支持本地平臺(tái)，輕度培訓(xùn)或未經(jīng)培訓(xùn)的機(jī)組人員之間的協(xié)同管理;平臺(tái)管理員;以及可能處于 DIL 情況的訓(xùn)練有素的遠(yuǎn)程管理員。

總之，在提高邊緣技術(shù)能力的同時(shí)，有必要同時(shí)考慮用于遠(yuǎn)程操作和管理的強(qiáng)大通信管理軟件解決方案，以最大限度地提高M(jìn)ET-D網(wǎng)絡(luò)的有效性。此舉將把網(wǎng)絡(luò)的管理平面整合到一個(gè)統(tǒng)一的接口上，而不管技術(shù)或供應(yīng)商的類型如何。它將能夠?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)連接節(jié)點(diǎn)提供分布式、分層和高效的管理。

審核編輯：郭婷