基于开放标准的车辆战术网络的分布式和远程管理案例

作者：David Gregory and Jeff Nelson

为了在战术边缘的移动平台上利用人工智能 （AI）、机器人、视频分析、物联网 （IoT）、增强现实和虚拟现实等新技术以及其他创新技术的潜在优势，国防部 （DoD） 通信计划必须有效部署先进的 IT 基础设施、连接和计算资源。陆军了解这一需求：它正在投资研究、标准化和演示，以确保未来的车辆网络提供这些好处，同时最大限度地降低成本，实现快速部署，并促进持续的现代化。这些举措还利用了模块化、基于开放标准的 COTS ［商用现货］ 技术。

陆军的下一代战车（NGCV）跨职能团队创建了任务支持技术演示器（MET-D），作为部署先进移动IT基础设施工作的一部分。MET-D是一种尖端的车辆实验系统，旨在帮助陆军领导人确定如何最好地将无人机器人车辆，先进的网络技术和未来的传感器功能集成到地面作战编队中。MET-D展望了未来10到20年的军事行动，其主要目标是降低士兵的风险。

例如，MET-D 平台利用最新的传感器技术、数据显示、整合功能、模块化开放标准、创新的图形用户界面、线控驾驶功能、无人机 （UAV） 监控视频和先进的通信系统。MET-D载人战车（MFV）可以远程操作机器人战车（RCV），旨在在士兵之前与敌人接触，同时提供对其他操作环境威胁的超配。

NGCV和陆军地面车辆系统中心（GVSC）已经开始实验以证明和完善概念。根据美国陆军提供的信息，2020年初进行的士兵作战实验说明了这种方法，该实验旨在“观察、收集和分析士兵的反馈，以评估将无人驾驶车辆集成到地面作战编队中的可行性”，并确定是否可以通过机器人战车提高地面作战单位的杀伤力。

这些新平台还旨在围绕网络弹性等其他变化进行实验和开发，网络弹性定义为预测、承受、恢复和适应不利电子战 （EW） 条件、攻击或妥协的能力。这些网络的中断 - 无论是攻击还是简单的人为错误 - 都将代价高昂，并对越来越依赖先进技术执行任务的作战人员产生不利影响。

下一代技术肯定会增加跨战场域的底层网络的带宽需求，对通信链路的可靠性提出额外的需求，并推动陆军尝试许多新型数据传输。

技术进步推动对开放标准的需求

这些新技术有望为作战人员提供更高的安全性和杀伤力，并为指挥官提供新的机动选择。然而，陆军面临着整合大量快速发展的技术的艰巨过程。陆军认为，目前的技术集成方法已经到了其实用性的尽头，不会扩展，负担不起，并且未来需要太多的空间，重量和功率 - 特别是随着一系列新技术上线并需要部署。

陆军还明白，为了“面向未来”新一代车辆，以及随着技术的不断进步使现有平台可升级，它需要实施基于开放标准的架构。这种方法支持单个技术的增量升级，同时保持互操作性、功能性和网络安全。

为此，陆军正在与工业和其他军种合作，努力开发全面的“基于标准的通信”，以克服硬件和软件互操作性问题，定义模块化标准，表征数据总线功能，并标准化互连系统组件的消息服务。2019 年，陆军、海军和空军签署了一份备忘录，以开发模块化开放系统方法 （MOSA），其中包括许多关键子集，例如：

传感器开放系统架构 （SOSA）：用于雷达、EO/IR ［电光/红外］、SIGINT、电子战和通信的统一技术开放系统架构标准。

C4ISR/EW 模块化开放标准套件 （CMOSS）：一套行业开放架构和美国陆军标准，旨在减小 C5ISR 系统尺寸、重量和功耗 （SWaP），并确保跨不同平台的通用性。

用于 C4ISR/EW 互操作性 （VICTORY） 的车辆集成：使用位置和时间等共享服务提供基于网络的互操作性。

OpenVPX：一种硬件外形，用于在公共机箱中部署插件卡等功能。

模块化开放式射频架构 （MORA）：驱动功能分解，以便共享资源，例如天线和放大器。

软件框架：包括 REDHAWK、软件通信架构 （SCA） 和未来机载能力环境 （FACE），以实现软件可移植性。

这些标准的目标是创建一个模块化电子和软件组件系统，以减少SWaP，使多个行业合作伙伴能够互操作，允许组件的增量现代化，降低成本，并部署新的先进技术，而无需重新设计整个系统。

这种模块化电子方法旨在将车辆从使用单独的烟囱盒过渡到采用具有标准化接口的集成式高密度底盘，从而提高可维护性（使升级功能更容易、更具成本效益），减少复杂的集成挑战，并加剧行业竞争。

日益快速的现场和技术密度导致管理复杂性

上述开发标准将使组织能够在较小的平台上部署更多技术。这一现实将推动解决一个关键的副作用的需求：增加复杂性、维护和培训。

这些新技术，再加上战术边缘已经越来越难以管理的IT基础设施，仅仅由于其复杂性而面临无法使用的风险。这种动态在努力集中、标准化和自动化复杂管理、监视和配置任务的企业 IT 组织中得到了很好的理解。在动态环境中的临时、分布式、间歇性或连接不良的网络中，这些挑战要困难得多。

此外，随着原型和概念验证过渡到生产网络，可维护性的负担从未变得更便宜或笨拙。随着创新生命周期不断引入更多功能，维护尾部需要更多的培训、配置管理和测试;所有这些都等于需要管理的额外流程。

降低基于开放标准的车辆网络的管理复杂性

随着系统功能和复杂性的发展，MET-D实验架构的管理挑战可能会不断增加，所有这些都意味着明确的现代化和可用性挑战。

维持 MET-D 现代化工作的解决方案是将 MET-D 的网络可视化、设备集成和车辆配置管理（使用开放标准软件和网络管理界面）整合到一个用户界面中，以便能够定制访问适合使用系统的操作员类型的配置项目和信息。这种解决方案可以整合数十个甚至数百个不同的屏幕，否则这些屏幕将通过由不同供应商开发的底层技术呈现给运营商和管理员。它还可以让程序试验新技术，同时保持一致的用户界面，即使在升级过程中也是如此。

演示还应包括为MET-D的相关战术网络启用远程操作和管理（ROAM）的功能，以确保这些系统在实际范围内的可管理性。多平台远程管理需要网络可视化、节点状态和管理、网络安全管理支持、配置管理和聚合节点上报。这种方法将支持高层提供强大的运营支持，并有助于态势感知，同时降低复杂性、停机时间和配置错误。

分布式软件管理技术 - 在每个节点上本地运行 - 对于有效实现ROAM功能和整合网络管理平面是必要的。这种意识必须从上层延伸到战术网络的边缘;该技术必须在断开连接、间歇性和受限 （DIL） 环境中无缝运行。部署在每个节点上的强大ROAM解决方案可以支持本地平台，轻度培训或未经培训的机组人员之间的协同管理;平台管理员;以及可能处于 DIL 情况的训练有素的远程管理员。

总之，在提高边缘技术能力的同时，有必要同时考虑用于远程操作和管理的强大通信管理软件解决方案，以最大限度地提高MET-D网络的有效性。此举将把网络的管理平面整合到一个统一的接口上，而不管技术或供应商的类型如何。它将能够为网络连接节点提供分布式、分层和高效的管理。

审核编辑：郭婷