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控创 Kontron - 控创Kontron社区

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    控创安全网络通信:五大密集型计算军事应用之一

    郑蕊 2010-04-13 15:47

    诸如旅级作战部队现代化项目(Brigade Combat Team Modernization)、联合战术无线电系统(Joint Tactical Radio System,JTRS)和作战人员战术信息网络(Warfighter Information Network-Tactical ,WIN-T)之类的新生和不断发展的技术创新很大程度上依赖安全通信。通过陆海空分享战场上的重要情报,让地面指挥中心与每个出动的士兵保持联系。应异常复杂的应用程序设置要求,同时鉴于军队的高安全性、高机动性,高灵活性和高耐久性要求,这些复杂系统通常要求更高的通信带宽,更完善的功能和更小的占地面积。

    此类系统设计已深植于VME和CompactPCI平台,同时也在满足更高带宽和更快速高性能的信号处理需求上取得了重大突破。设计人员并没有摒弃这些已成型的平台,而是纳入最新的可被兼容的架构,提供性能,使用最新技术更好的实现系统潜能。例如,在WIN-T程序的重要部分使用MicroTCA架构,提供基于互联网协议的网络互联的理想本地支持。诸如嵌入式计算机模块(Computer-on-Module,COM) 等平台最大程度地参照军事设计,按照小型机动且具有高功效的设计原则,提供耐久扩展的温度选项。VPX将旧有VME扩展为超出其自身固有信号处理能力,通过添加高频信号处理以及可靠网络解决方案使得板上检查和重传更方便。

    在为各种部署单位和地面指令提供更高级的网络化功能的应用中,WIN-T对定义和提高军事应用程序的安全网络通信具有重要作用。功能1,称为“停止时网络化”,是一个可快速部署系统,提供前进/退出机动性;从而依次将基于互联网的连接发送给作战人员,卫星和部队视界连接,并将DISN(国防信息系统网)服务发送到营级作战部队。功能2 称为“移动网络化”,这是发展战场上的移动基础设施的第一步,可将通信网络扩展到连级。“移动网络化”功能使用卫星和无线通讯,重点在于旅级作战部队,使其在移动中可进行操作。

    功能3,还处于初级阶段,可提供全面的网络机动性。这样就构成了一个由传统视距、无人机(Unmanned Aerial Vehicles,UAV)机载、其他机载平台和卫星组成的多层架构。以原有功能为建构基础,此功能通过声音,数据和实时视频启用全方位目标机动,C4ISR(指挥、控制、通信、计算机、情报,监测和侦查)自动化指挥系统战术网络分布。借助军用无线电、更高带宽的卫星通讯(SATCOM)、视距(LOS)波,无线(LOS机载中继)和整合网络操作启用电视会议和其他协作应用程序,士兵们可获得更稳健的连接和更快捷的网络访问。

    对于嵌入式设计人员,创建这种集可自定和网络化为一体的多功能组织意味着开发或升级功能,淘汰那些大小、重量和功率受限和限制性能的平台。设计人员面临的挑战是,发展带宽更高,体积更小和远远超出以前的军事行动中耐用性的技术。

    xTCA
    由于xTCA(ATCA和MicroTCA)具有兼容性高,耐久性好,高带宽性能而又占地小等优点,在高性能军事网络计算中得到了广泛应用。尤其对于战争安全网络管理的应用,以高处理能力,极高通信带宽和小体积高性能设计著称的ATCA和MicroTCA平台为最佳适配。

    例如,MicroTCA系统,在同时需要通信和处理的高带宽应用时,可在在同一个底板上集成多达12块刀锋板卡,每一块板卡都可以使用多核处理器。3U或4U系统最多可整合24核,设计在一套MicroTCA系统中节省空间。MicroTCA 设计还可以连接底板上多达21个高速序列式连接,每个连接的传送带宽为每秒2.5千兆位。通信带宽容量的范围可以很广泛,根据每个系统的实施情况,范围可从40Gbp到大于1Tbp。

    COMS
    强固型COM ExpressTM模块将最小尺寸的新技术引入到基于COTS的军事网络应用。无人机,现场设备(如单兵使用的软件定义无线电)和启用安全通信系统的嵌入式设备,均得益于这些小型元件提供的计算能力和可靠性能。

    基于小型Intel® Atom解决方案,COM可平衡对移动应用至关重要的SwaP(尺寸,重量和电源)及高性能处理间的关系,同时也适用于小型移动和高效能源设备(如人载系统)。应对极端条件, COM可提供-40°C至+85°C工作温度范围的产品,并且也可满足抗冲击与振动方面的需求。

    VPX
    作为强固型军事系统平台,VPX有着很好的前景,因为它能够提供高频处理和可靠光纤解决方案,帮助实现板载检验和转播的结构解决方案。以VME的处理能力为基础,通过背板实现高速带宽连接和快速处理不同信号,VPX集稳定性和卓越的EMC (VMEbus架构的基本功能)于一体;同时还通过冷却整合方案支持更广泛的操作温度范围。例如,10千兆的速度可以接纳快速的数据传输率,并将其分送到若干能够平行管理工作人物的处理器中。这种功能设计使VPX脱颖而出成为网络中心军事系统的理想平台,增加I/O每个插槽的输入输出量,提高处理器和芯片的计算密度。

    VPX将这些功能集于3U体积,特别适合在恶劣环境中实现可靠性能的新式的实时、数据密集型和网络中心应用程序。

    不断革新
    安全网络通信旨在装备士兵的同时确保他们在整个军事行动中的安全。设计人员通过不断发展军工技术来应对这一重大计算密集型挑战,有效增加 I/O每个插槽的输入输出量,提高可用处理器和芯片的计算密度,提供更佳的功效比来保障我们的现代化作战安全和技术领先地位。



    移动军事应用程序的数据和语音通信有特定要求。设备必须在规定温度范围和冲击振动环境中提供高带宽性能。




    控创OM5080将问题化繁为简,以高效,密集的设计降低成本。高效冷却通过推拉式双风扇来实现,直接由系统控制。通过与2U相组合,可在超出前端冷却1U或2U服务器范围的性能层级使用强大的散热性能。

    MicroTCA平台,适用于基于IP的网络应用程序, 通过高带宽和增强的计算能力,小规格尺寸,适用于可提供本地支持的网络中心应用。

    MicroTCA平台已为Lockheed和Boeing的P-8A项目采纳,并通过WIN-T 应用程序中的Harris和BAE进行有效部署。


    PrismTech与 Wind River共同研发的软件无线电装置,在其测试和应用后结果表明,Kontron nanoETXexpress-SP(基于Kontron Intel® Atom™的嵌入式计算机模块)在各种性能标准上都超出了预想的结果。



    超低功耗Kontron VX3230专为高带宽需求及要求序列交换网络结构的高性能处理设计,适合的强固型军事应用。


    撰稿人:
    Christine Van De Graaf,生产经理,嵌入式模组部门,控创
    David Pursley,应用工程师,MicroTCA、ATCA、cPCI生产线,控创

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