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软件定义世界?

美军通用开放式架构浅析与启示

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引言

通用开放式系统架构的设计思想已经成为美军装备发展的共识，逐渐从最初的通信领域扩展到卫星、雷达、电子战等领域。必威体育精装版电子信息相关装备市场的发展趋势表明，实现下一代灵活且适应性强的电子系统无论是从技术、应用场景、还是经济成本上考虑，采用通用开放式系统架构进行软件定义系统的商业化都是必然的发展趋势。本文初步探讨对于众多的开放式体系架构，美军是如何继承和发展，并逐渐走向融合，以及这种发展趋势带来的一些启示。

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通用开放式架构的必要性

随着联合多域作战态势的逐渐成熟，传统单一体制的功能性装备面临越来越大的挑战。为了跟上新技术的不断发展并减少士兵受到的威胁，必须将已部署的平台转变为具有动态适应性的实体，将软硬件紧耦合的功能实体转变为软硬件解耦的软件定义智能系统；不仅能够满足复杂多变战场环境的技战术需求，也能实现新技术的快速插入，实现低成本下的迭代升级。

相关系统设计人员面临的主要挑战之一是，当技术在市场上可用时，保持技术与必威体育精装版创新保持同步需要花费巨大的费用和精力。此外，还希望具备能够快速引入新算法（即快速反应能力），并能够在多个系统之间轻松移植特定的任务能力。从单功能系统转向多元智能或多任务系统转变，可以根据备用固件或软件负载重新用于不同的功能。要想实现下一代灵活且适应性强的电子系统，还需要做更多的事情，其中最为重要的就是通用开放式系统架构的建立。

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典型的通用开放式架构简介

MORA、FACE、CMOSS、HOST、SCA等等诸如此类的名词令人眼花缭乱，各种标准规范的出现和其发展的方向总是在不断推动着整个行业的前进。创建标准往往是一个漫长而困难的过程，但它可以减小相关系统的尺寸、重量和功耗（SWaP），提升装备的综合化水平，并通过共享硬件和软件组件来确保跨多个平台的通用性。通用的开放式设计允许在这些标准之上构建其他标准，以提高互操作性，以及减少开发、部署和成本。最重要的是，开放式标准规范有助于使用必威体育精装版技术以实现更快地交付高级系统。

01基于模块的开放式系统方法MOSA

20世纪90年代，美国国防部(DoD)提出了基于模块的开放式系统方法(MOSA)。由于MOSA采用开放式的松耦合标准化模块，可选择的供应商多，新技术渗透快速，升级改造便利，同时又有效地控制和降低成本。因此，在商业和军事方面得到了重要的应用和推广。2019年1月7日，美国国防部（DoD）发布了一份由陆军、空军和海军部长签署的备忘录，要求使用模块化开放系统方法（MOSA）。该备忘录指出，“MOSA支持标准应尽可能纳入未来武器系统修改和新启动开发计划的所有要求，规划和开发活动中。事实上，MOSA的这一授权甚至被编纂成美国法律（Title10U.S.C.2446a.（b），Sec805），该法律规定所有主要的国防采购计划（MDAP）都将使用MOSA开放架构进行设计和开发。

事实上，MOSA并不像一个具体的技术规范，而更是一种装备建设的指令性思想。武器的标准化与开行系统可降低开发与整合的交易成本；把有限的国防预算专注投资于技术创新的发展路径更具优势、成本更低；MOSA将颠覆传统商业模式，该转型将对业界影响巨大。可以说，美军的通用开放式架构的装备建设思路正是遵循MOSA的基本原则发展起来的。

02软件通信体系结构SCA?

SCA（软件通信体系结构）继承了软件定义无线电SDR的核心设计思想，构造了一个具有开放性、标准化、模块化的通用软硬件平台。海湾战争后，美军发现自身无线电装备灵活性极低，导致战场上出现大量的“信息烟囱”和“信息孤岛”，为打破军用无线电装备的信息壁垒，指导未来军用通信体系建设，解决军事电子信息系统的互联互通和一体化问题，美国国防部倡议的联合战术无线电系统（JTRS）计划将开发一种适用于所有军种要求的软件定义无线电系统。为此，制定了SCA标准规范，其目的是建立独立于设备的软件框架，确保软件和硬件的可移植性和可配置性，并确保根据SCA开发的产品之间的互通，是一种开放式和模块化的顶层设计体系结构标准。

2012年SCA作为JTRS项目被国防部认可的最高成果，移交给联合战术网络中心（JTNC）进行管理；JTNC旨在整合更大的以网络为中心的无线电通信平台，同时承担持续发布SCA的更新版本的职责。目前，JTNC与WInnForum软件定义系统委员会一起对SCA及其相关标准规范进行管理和维护。

自2012年以来，美军还将SCA作为CMOSS体系、FACE标准体系等多个关键领域的核心标准支撑。

03硬件开放系统技术HOST

硬件开放系统技术HOST标准由美国海军海军航空系统司令部（NAVAIR）于2014年在帕图森特河发起。

HOST的主要针对航空电子处理，并主要关注系统管理架构。该硬件标准侧重于VM