軍事嵌入式計(jì)算應(yīng)用傾向于避開(kāi)電信設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)，為嵌入式計(jì)算制造商創(chuàng)造了兩個(gè)主要市場(chǎng)。電信標(biāo)準(zhǔn)適用于靜態(tài)、溫度受控的環(huán)境，使用大模塊尺寸，特別是在增值服務(wù)提供商的情況下，采用快速技術(shù)流失來(lái)實(shí)現(xiàn)其服務(wù)的同比成本效益。在這種快速的技術(shù)發(fā)展中，以高級(jí)電信計(jì)算架構(gòu)（AdvancedTCA）及其相關(guān)高級(jí)夾層卡（AdvancedMC）標(biāo)準(zhǔn)的形式出現(xiàn)了面向電信的嵌入式計(jì)算的新標(biāo)準(zhǔn)。MicroTCA使AdvancedMC更進(jìn)一步，從中創(chuàng)建了一種小型，基于結(jié)構(gòu)的嵌入式計(jì)算架構(gòu)，該架構(gòu)將在比其電信前身更多的市場(chǎng)中具有廣泛的吸引力，包括許多傳統(tǒng)和新的軍事應(yīng)用。

高級(jí)MC可以生產(chǎn)兩種基本尺寸，并可選擇寬度：約3“ x 7”的單個(gè)模塊和約6“ x 7”的雙尺寸模塊。它們安裝在插入 AdvancedTCA 機(jī)架系統(tǒng)的托架上，使用高速串行連接（如 PCI Express 或以太網(wǎng)）與機(jī)架中的 AdvancedTCA 模塊互連。AdvancedMC

通常用于提供電信系統(tǒng)中的大量外部連接和協(xié)議，提供了一種非常靈活的方式來(lái)混合和匹配AdvancedTCA系統(tǒng)以滿(mǎn)足用戶(hù)的要求。

MicroTCA省去了笨重的AdvancedTCA設(shè)備實(shí)踐，而是將AdvancedMC模塊直接插入安裝在300毫米實(shí)踐貨架系統(tǒng)中的背板中，該系統(tǒng)支持從單個(gè)或兩個(gè)單一尺寸AdvancedMC到單尺寸和雙尺寸模塊的大型混合配置的尺寸和復(fù)雜性級(jí)別。如果沒(méi)有AdvancedTCA的支持環(huán)境，MicroTCA需要自己的電源和系統(tǒng)管理形式以及由MicroTCA運(yùn)營(yíng)商集線(xiàn)器（MCH）提供的高速結(jié)構(gòu)交換機(jī)。MCH 占用單個(gè)背板插槽，最多支持 12 個(gè) MicroTCA 背板插槽。MicroTCA 成功的關(guān)鍵包括其大小、性能、可擴(kuò)展性、對(duì)不同結(jié)構(gòu)（PCI Express、以太網(wǎng)和串行 RapidIO）的支持以及高可用性功能，例如具有模塊、電源和冷卻熱插拔的多個(gè)冗余。圖 1 說(shuō)明了 MicroTCA 的主要架構(gòu)特性。

到目前為止，對(duì)軍事

VME以及CompactPCI產(chǎn)品的重要性在嵌入式計(jì)算的COTS時(shí)代占據(jù)了主導(dǎo)地位。其中許多已經(jīng)進(jìn)入了主戰(zhàn)坦克、裝甲車(chē)、戰(zhàn)斗機(jī)、直升機(jī)、無(wú)人機(jī) （UAV） 和多種武器系統(tǒng)中備受矚目的、非常堅(jiān)固的應(yīng)用。經(jīng)驗(yàn)表明，VME和CompactPCI的6U外形為許多軍事應(yīng)用提供了尺寸、功率容量、性能、功能和耐用性的理想平衡，這使得MicroTCA的雙尺寸格式對(duì)這些應(yīng)用具有潛在的吸引力。新面料的引入以及對(duì)更高性能和連接性的需求已將當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)推向極限，迎來(lái)了重新評(píng)估和技術(shù)逐步變革以保持領(lǐng)先地位的時(shí)代。就VME而言，出現(xiàn)了兩個(gè)新標(biāo)準(zhǔn)：VITA 41（VXS）和更堅(jiān)固的應(yīng)用，VITA 46（VPX）。這些新標(biāo)準(zhǔn)為VME產(chǎn)品引入了類(lèi)似于MicroTCA的以結(jié)構(gòu)為中心的功能，使VME能夠在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)繼續(xù)為堅(jiān)固耐用的軍事市場(chǎng)提供所需的性能和專(zhuān)用連接。

3U CompactPCI 最近在堅(jiān)固耐用的軍事應(yīng)用中取得的成功突顯了對(duì)空間和重量至關(guān)重要的更小外形尺寸的需求不斷增長(zhǎng)。為現(xiàn)有武器平臺(tái)增加額外功能以及開(kāi)發(fā)更小、更輕的無(wú)人機(jī)是當(dāng)今 3U CompactPCI 的主要應(yīng)用領(lǐng)域。但是，VME和CompactPCI擅長(zhǎng)的這些應(yīng)用領(lǐng)域在環(huán)境范圍內(nèi)處于非常堅(jiān)固的一端。開(kāi)發(fā)MicroTCA以滿(mǎn)足這些苛刻的條件將非常昂貴，其主要好處可能不會(huì)增加任何可感知的運(yùn)營(yíng)價(jià)值。外形尺寸和架構(gòu)對(duì)堅(jiān)固耐用的嵌入式計(jì)算機(jī)的價(jià)格影響最小;磅對(duì)磅或立方英尺對(duì)立方英尺，如果需要相同級(jí)別的性能、功能和功耗，則經(jīng)常性購(gòu)買(mǎi)價(jià)格將相同。

MicroTCA的高可用性為許多堅(jiān)固耐用的應(yīng)用程序提供了很少的額外好處。例如，戰(zhàn)斗機(jī)的任務(wù)可能不超過(guò)幾個(gè)小時(shí)，但在此期間，100%的可靠性至關(guān)重要。設(shè)備必須在整個(gè)平臺(tái)的運(yùn)行范圍內(nèi)始終完美運(yùn)行。在這種情況下，可靠性比高可用性更重要，因?yàn)槿绻霈F(xiàn)問(wèn)題，無(wú)法停止和重新配置硬件和應(yīng)用程序軟件。此外，某些類(lèi)別的應(yīng)用程序比其他應(yīng)用程序類(lèi)別更適合高可用性和冗余。硬件冗余適用于表驅(qū)動(dòng)應(yīng)用，如交換機(jī)、路由器、網(wǎng)關(guān)和集中器，但對(duì)于智能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（如任務(wù)計(jì)算機(jī)、飛行控制系統(tǒng)和人工智能應(yīng)用）來(lái)說(shuō)過(guò)于復(fù)雜。這些需要在操作系統(tǒng)級(jí)別重復(fù)執(zhí)行和同步，并定期比較檢查結(jié)果。

軍事應(yīng)用潛力

MicroTCA不必與這些崎嶇市場(chǎng)中的老牌領(lǐng)導(dǎo)者競(jìng)爭(zhēng)即可取得成功。存在或正在出現(xiàn)許多其他更直接合適的市場(chǎng)，VME和CompactPCI將無(wú)法有效地解決?，F(xiàn)有市場(chǎng)包括用于潛艇和水面艦艇的海軍作戰(zhàn)系統(tǒng)，以及帶有加壓工作區(qū)的載人監(jiān)視飛機(jī)。這些系統(tǒng)的首要產(chǎn)品選擇標(biāo)準(zhǔn)是合理的產(chǎn)品壽命、嚴(yán)格控制的配置管理和長(zhǎng)期的演進(jìn)路線(xiàn)圖。

海軍艦艇的任務(wù)時(shí)間可以延長(zhǎng)到數(shù)月，在此期間必須以最小的中斷進(jìn)行維護(hù)和維修活動(dòng)，因此可維護(hù)性和可用性是關(guān)鍵特征。這些系統(tǒng)主要可以使用商業(yè)級(jí)產(chǎn)品，因?yàn)樗鼈兊沫h(huán)境受到精心控制。開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于將作戰(zhàn)系統(tǒng)與這些平臺(tái)上的許多其他系統(tǒng)集成至關(guān)重要，包括傳感器、武器、電子戰(zhàn) （EW）、自衛(wèi)、通信、推進(jìn)和導(dǎo)航。如今，VME 在這個(gè)市場(chǎng)上被廣泛使用，因?yàn)樗c PC 或盒裝服務(wù)器相比具有許多操作優(yōu)勢(shì)。MicroTCA可以提供這些相同的優(yōu)勢(shì)以及高可用性和預(yù)計(jì)的價(jià)格點(diǎn)優(yōu)勢(shì)。

隨著螺旋式開(kāi)發(fā)原則的出現(xiàn)和有計(jì)劃的定期技術(shù)更新的引入，許多在受保護(hù)環(huán)境中運(yùn)行的程序正在學(xué)習(xí)利用最新的商業(yè)技術(shù)來(lái)發(fā)揮自己的優(yōu)勢(shì)。國(guó)防政策旨在使技術(shù)優(yōu)勢(shì)成為最終優(yōu)勢(shì)，但運(yùn)營(yíng)考慮往往阻礙了最新硬件的部署。排除戰(zhàn)斗系統(tǒng)的專(zhuān)業(yè)顯示要求，嵌入式計(jì)算元素可以使用商業(yè)級(jí)PC和服務(wù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)，這些PC和服務(wù)器定期更新最新的高街產(chǎn)品。成本是技術(shù)更新的一大推動(dòng)力。憑借其批量電信市場(chǎng)所支持的高水平的功能和性能，MicroTCA預(yù)計(jì)將提供快速的技術(shù)周期和有競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)格點(diǎn)，這將使更一致的技術(shù)更新成為必要且負(fù)擔(dān)得起的現(xiàn)實(shí)。

全球信息網(wǎng)格（GIG）的發(fā)展和未來(lái)類(lèi)似互聯(lián)網(wǎng)的信息戰(zhàn)場(chǎng)凸顯了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)更多帶寬的需求，以及整合來(lái)自所有軍種的許多不同的戰(zhàn)斗和情報(bào)收集平臺(tái)。陸軍未來(lái)的指揮結(jié)構(gòu)將能夠從多種來(lái)源獲得前所未有的數(shù)字語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和視頻形式的信息量。MicroTCA非常適合陸軍發(fā)展其通信基礎(chǔ)設(shè)施的需求，并滿(mǎn)足其通過(guò)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)增加帶寬的渴望?？ㄜ?chē)、集裝箱和悍馬（如指揮所、無(wú)人機(jī)地面站和衛(wèi)星終端）上的移動(dòng)安裝都是候選應(yīng)用。AdvancedMC 為電信市場(chǎng)提供廣泛的現(xiàn)成功能，使用經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的構(gòu)建模塊和軟件即可輕松實(shí)現(xiàn)。圖2顯示了GE Fanuc Embedded Systems生產(chǎn)的一系列AdvancedMC模塊，這些模塊可用于移動(dòng)軍事通信應(yīng)用。MicroTCA的小尺寸意味著它可以通過(guò)作繭來(lái)保護(hù)它免受外部環(huán)境的影響，而無(wú)需完全加固，使其可以大量實(shí)施。

部署之路 當(dāng)然，MicroTCA不能走出線(xiàn)材中心直接走向部署

。對(duì)于許多細(xì)分市場(chǎng)，將需要專(zhuān)門(mén)的接口以及環(huán)境評(píng)估和增強(qiáng)包裝。PCI Express和Serial RapidIO將成為應(yīng)對(duì)軍用界面和圖形顯示性能挑戰(zhàn)的關(guān)鍵推動(dòng)因素。MicroTCA有望成為彌合電信和軍事市場(chǎng)之間差距的第一個(gè)有力競(jìng)爭(zhēng)者，并可能為基于標(biāo)準(zhǔn)的嵌入式計(jì)算提供突破，進(jìn)入軍事通信基礎(chǔ)設(shè)施，這將成為數(shù)字戰(zhàn)場(chǎng)和GIG的支柱。

審核編輯：郭婷