开放式架构在美国国防部的崛起.docx

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1、开放式架构在美国国防部的崛起目录序言1?开放式架构与开放式系统2?开放式架构的定义3?开放程度4?开放式架构5?开放任务系统6?未来机载能力环境7?车辆集成C4ISR/EW互操作性7?重新承诺7?国会承诺7?国防部承诺7?成功的关键领域8?强大的基础9?开放式架构的数量/重点9?快速创新的能力10?清晰且可重复的测试10?强大的网络安全基础10?科学技术研究11?非专有、机器可读的服务合同11?第三方软件的快速互操作性11?性能表征12?政府拥有的参考架构12p)P92网络安全12序百十多年来，美国国防部一直在努力，通过向一个更敏捷、更灵敏的机构过度，来发展能力的部署方式。这项工作围绕开放式架

2、构展开，从2000年的软件通信架构(SCA)和2004年的开放系统联合特遣部队(OSJTF)到空军的开放任务系统(OMS)和海军的未来机载能力环境(FACE)开放式架构。这进一步得到了2014年更优购买力3.0,(BetterBuyingPower3.0)的开发和采用，以及最近海陆空三军秘书重申对开放式架构的承诺。美国国防部数十年来一直在探索开放式架构，并取得了不同程度的成功。OSJTF的成立是为了监督流行的开放标准的使用，目标是降低系统集成成本，直到其职能和职责转移到负责系统工程的助理国防部长。国防部系统的寿命要求比商业同类系统的寿命长得多，这巩固了开放式架构在国防部的重要性。虽然这些承诺强

3、调了利用开放式架构的必要性，以及这种方法将在国防部中发挥的作用，但仍然需要确保所选的开放式架构得到支持。这种支持确保了整个企业的成熟度、增长和可用性。不成熟、陈旧和不受支持的开放式架构会给武器系统带来风险，这些武器系统可能会发现开放式架构是一种障碍而不是推动因素。本文将通过简要讨论关键发展来探索国防部开放式架构的历史。强调了美国国会和国防部对支持、采用和转换作战人员能力交付的新承诺。还提出和讨论了开放式架构成功的关键领域。最后，本文将展示目前正在进行的活动，以支持成功的开放式架构的推广采用和过渡。开放式架构与开放式系统利用开放式系统方法进行系统设计并不是解决所有系统工程问题的万能钥匙。将适当的

4、系统工程应用于开放式系统的设计和开发中，管理集成工作和配置管理的复杂性是非常重要的。虽然开放式系统可以帮助增加竞争、降低成本和促进能力的快速发展，但重要的是要考虑：商用W开放；开源/开放式系统；开放互操作开放式架构和开放式系统之间是有区别的。开放式架构标准通过关注系统/模块之间的接口来替代黑盒或专有解决方案。接口必须是非专有的、易于理解并有明确记录的。这种黑匣子方法允许将系统/模块部署在航空电子平台中，而无需损害系统内部的宝贵IP地址。开放式系统通常会导致系统内部受到严格控制，从而导致敏感IP地址通过系统的设计和使用而被泄露。开放式架构（与开放式系统相反），鼓励私人投资，鼓励承包商展示他们最具

5、创新性的解决方案，并促进非传统和商业供应商竞争国防合同。开放式架构的定义形成开放式架构的通用定义可能很复杂，以下定义取自澳大利亚国防部，指的是开放式系统，但可用于定义开放式架构44：在军事信息和技术系统的背景下，开放架构可以定义为模块化组成的架构,其功能组件之间的关键接口根据开放标准定义。这样的架构必须能够被验证和确认，以确保通过非专有文档实现开放的架构目标。该定义明确表明了开放式架构的五个特征：模块化设计、识别关键接口、开放标准指定关键接口、访问相关文档以及确认和验证能力。该定义还表明了一个特征：以共识为基础。这些特征如图1所示。图1开放式架构的特征模块化设计模块化设计采用离散的、独立的模块

6、或功能块，具有明确定义的接口来分离系统内的功能。虽然模块可以组合起来，但它们在操作方面是独立的。这允许元件交换和替换为附加功能，从而支持给定系统的快速集成和升级。这种设计原则降低了过时和昂贵且耗时的升级风险。确定关键接口关键接口是正常操作和与第三方独立模块集成所需的关键数据或信息传递的模块之间的边界。不要求模块内部和模块之间的所有接口都是开放的，只要求存在快速变化/升级、高故障率或更换率、淘汰成本高昂的接口。?开放标准指定关键接口在开放式架构中，有必要使用开放标准指定关键接口。这种方法允许提供通用的集成指南，以降低开发、维护和修改/升级期间的成本/风险。?访问相关文档为了支持快速升级并避免过时

7、，有必要访问非专有的、不受限制的文档。该文档支持交换和替换元素以实现快速集成和关键系统的升级。文档是非专有的，通过使其更容易用于未来的集成、验证、确认和升级工作，可以避免供应商锁定和过时。?验证的能力验证的能力确保关键接口满足开放式架构，即使对标准的解释可能会有所不同，或标准可能为创新提供灵活性。验证需要非专有的、不受限制的文档来证明规范满足开放式架构的所有要求。?基于共识基于共识的标准/架构由行业公认的领导者/团体发布和维护。这确保它得到广泛支持，以确保采用和生命周期维护。共识避免专有解决方案被称为开放或解决方案仅适用于有限的方式。开放程度美国海军大力推动定义和量化新开放式架构(OA)实施的

8、“开放性”。这项工作使得通过美国海军计划执行办公室濒海战斗舰(PEO1CS)创建了9个开放式架构级别。在。A级别中，有三个主要类别：封闭、部分开放和开放，如表1所示。这些类别中的每一个都有3个应用程度。表1开放式架构级别开放式架构(OA)级别1封闭系统是一种特定于设计的系统，不支持对系统进行更改2部分封闭的系统是限制使用文档化接口的系统，它抑制了影响更改的能力。3由于支持的接口，此级别的系统具有部分启用更改的能力。4具有开放接口的系统使用被认为是明确定义、管理和支持的标准，以支持第三方开发。5部分开放式系统兼具开放和封闭系统的特点，部分支持第三方开发。6开放架构系统对系统内的关键接口采用开放标

9、准，以最少的开发实现更改。7该级别的系统支持以集成为核心的开发，以促进第三方的工作。8系统可重新配置，以最少的集成工作支持变更。9一个开放式系统完全支持通过广泛的第三方开发实现快速技术嵌入。这些级别为用户提供了一种量化体系结构的开放性的方法，有助于根据方案目标选择架构。包括用户量化其方案的需求，以便利用开放架构或标准所有者，为其架构分配一个级别以确定量化时架构的开放程度。每个项目可能有不同的目标，需要不同程度的开放。使用美国海军概述的方法，提供了一种通过采用项目量化开放架构以供使用的清晰方法。开放式架构随着BetterBuyerPower3.0的发展，模块化的开放系统架构成为一种观念上的转变，

10、因为它能够促进快速集成以及可承受的能力发展。表2列出了整个国防部的开放式架构，并简要描述了每个架构的目标。此列表并不完整，但显示了项目空间的多样性和复杂性。表2其他开放式架构开放式架构机构描述软件通信架构(SCA)I,美国国防部，联合战术网络中心创建基于标准化软件的无线电基础设施和体系架构闺政府参考架构(GRA)U为美国陆军CERDEC缩短A2G通信终端的开发交付周期,降低全生命周期成本的目标未来的机载能力环境(FACE)由NAVAIR帙助的开放集团武少航空软件开发中的交付周期长、繁琐的改进过程、缺乏重复使用、平台独特设计和大量测试需求硬件开放式系统技术(HOST)美国空军、陆军和海军硬件组件

11、级开放式架构，描述嵌入式电子卡如何通过标准机电接口Un插入接口开放式任务系统(OMS)&通用指挥控制接口(UCI)美国空军和工业界的合作努力通过基于共识的开放式架构，实现平台中子系统和服务的敏捷集成Hw战略重用的功能性架构(FASTR)美国空军、陆军和海军专注于将平台任务级别的能力分解为较低级别的通用功能模块,以便在多个平台/产品线中使用USM传感器开放式系统架构(SOSA)美国空军、海军、陆军、国防部(DoD)和工业界之间的协作努力种技术开放式系统架构标准，旨在最大限度地提高C41SR/系统、系统和平台的可承受性、可重新配置性和硬件/软件/固件重用性旧C4ISR/EW模块化开放标准套件(CM

12、OSS)美国陆军为跨多个C4ISR平台的通用性而开发的标准集合，通过共享硬件和软件组件网来减小系统尺寸、重量和功耗(SWaP)通用开放式架构雷达计划规范(COARPs)美国空军雷达传感器子系统【网之间的便携式雷达处理模式标准模块化主动防护系统(MAPS)美国陆军用于车辆防护系统画中传感器和对抗系统的开放式架构模块化开放式射频架构(MoRA)美国陆军CERDEC通过开放式架构简化无线电系统，提供快速嵌入和更广泛的互操作性，同时减少未来地面车辆可的SWaP标准化协议(STANAG)北约成员国实施标准化以促进北约成员国之间互操作性的协议Ia通用武器接口(UAI)美国国防部和北约倡议目标是将存储器集成

13、与平台的软件升级周期分离PM用于C4ISREW互操作性的车我集成(VICTORY)美国陆军和工业界的合作：VICTORY标准支持办公室(VSSO)旨在纠正在美国陆军车辆上部署新装备的“栓接”方法冈WOSAAFR1.DARPA和开放式系统联合工作组的共同努力在传统嵌入式任务系统和非车毂C3I源和系统之间提供开放式系统“桥梁”31261开放任务系统开放任务系统(OMS)是由美国空军生命周期管理中心(AF1CMC)牵头的行业主导计划，旨在为机载平台的子系统和服务接口开发非专有开放架构。OMS与行业和政府合作伙伴达成共识，推动业务模式，以降低采购和生命周期成本。OMS还旨在降低关键武器系统任务系统架构

14、内的开发、维护、技术更新和能力升级期间的风险。OMS由子系统(即有效载荷和传感器)和通过抽象服务总线(ASB)连接的服务之间的关键系统接口定义。OMS已经被一些武器系统平台采用，更多的正在考虑采用。OMS已用于培训和实验室实验以演示快速集成、专有数据分离以及情报、监视和侦察(ISR)演示。未来机载能力环境机载能力环境(FACE刃技术标准概述了标准航空电子平台计算架构。虽然OMS并不专注于飞行关键系统，但FACE刑寻求将开放架构引入通用、安全甚至可能是安全系统。正确实施FACEn可以降低成本并更快地直接与作战人员集成。最终目标是通过推动仅FACE叫共应商中立产品的采购来促进航空电子行业内的创新和

15、竞争。FACETM由政府和行业合作伙伴OpenGroupFACEnI联盟管理。车辆集成C4ISR/EW互操作性车辆集成C4ISR/EW互操作性(VICToRY)旨在校正在美国陆军车辆上部署新装备的方法。利用这种开放式架构的车辆可以减少组件的SWaP,向作战人员提供更具凝聚力的信息图，并实现未来技术的集成，而无需进行基本的重新设计。与OMS一样，V1CTORY采用以总线为中心的数据传输视图。连接各种组件的共享数据总线使用相同的、基于开放标准的逻辑接口，但也增加了物理连接和共享硬件组件的标准。基本框架定义了用于架构中标准技术规范集的共识，以及参考设计。目前，VICTORY标准支持办公室(VSSO)是由政府和行业标准组织联合策划的。?.重新承诺在过去几年中，美国国会和国防部都重申了在关键武器系统中识别、利用和部署开放式架构的承诺。这些承诺受到了关键开放架构的鼓励，这