Интеграция для инноваций
Из Отчёта целевой группы по оборонным технологиям Центра новой американской безопасности (CNAS), от 8 октября 2024 года:
В августе 2023 года заместитель министра обороны Кэтлин Хикс четко заявила, что Министерство обороны США должно лучше «создавать и использовать изменения в качестве военной возможности». Появление способных и динамичных конкурентов, а именно Китайской Народной Республики (КНР) и России, подрывает глобальные интересы США. Чтобы эффективно сдерживать конфликт и побеждать в случае провала сдерживания, более широкому сообществу национальной безопасности необходимо задействовать все элементы оборонной изобретательности США — от крупнейших оборонных подрядчиков до самых мелких новых коммерческих участников. Масштаб и глубина сегодняшних вызовов требуют не меньшего.
В то же время источники технологического прогресса для военных систем все чаще существуют за пределами устоявшейся оборонно-промышленной базы. Национальная оборонная научно-техническая стратегия 2023 года определяет 14 критических технологических областей: биотехнологии, квантовая наука, беспроводные технологии будущего поколения (futureG), передовые материалы, интегрированная сетевая система систем, надежный искусственный интеллект (ИИ) и автономность, возобновляемая генерация и хранение энергии, микроэлектроника, космические технологии, передовые вычисления и программное обеспечение, интерфейсы человек-машина, направленная энергия, гиперзвук, а также интегрированное зондирование и киберпространство. Из этих новых технологий 11 (80 процентов) инкубируются и разрабатываются рядом нетрадиционных поставщиков за пределами традиционной оборонно-промышленной базы.
Эта реальность не нова и не удивительна. Во время холодной войны правительство США было доминирующим источником финансирования исследований и разработок (НИОКР). Однако к середине-концу 1970-х годов эта тенденция изменилась, и расходы на НИОКР в бизнес-секторе превысили государственные расходы. Это ускорилось в конце 1980-х годов и продолжается сегодня. В 2022 году расходы бизнеса на финансирование НИОКР достигли исторического максимума, составив более 71 процента всех расходов США на НИОКР. Такая тенденция обусловлена не сокращением государственных расходов, а, скорее, массовым взрывом расходов бизнеса на прикладные НИОКР.
Наблюдая эту тенденцию, руководители Министерства обороны стремятся использовать и включать достижения частного сектора в военный потенциал. За последние 20 лет Министерство обороны создало новые организации для ускорения внедрения технологий и создания очагов инноваций, включая Подразделение оборонных инноваций (DIU), Управление стратегических возможностей (SCO), Управление стратегического капитала (OSC), Управление прорывных возможностей ВМС и AFWERX.
Задача состоит в том, чтобы масштабировать эту деятельность по всему министерству, чтобы инновации коммерческого сектора можно было использовать для военного потенциала, часто с небольшими изменениями для взаимодействия с существующими полевыми возможностями и киберзащитой.
Многие из этих усилий на сегодняшний день были действиями «снизу вверх», инициированными военными для решения конкретных тактических задач. Есть несколько случаев усилий «сверху вниз», инициированных лидерами на самых высоких уровнях Министерства обороны, которые используют свое звание, чтобы прорваться через бюрократию для быстрого масштабирования инноваций. На сегодняшний день наиболее успешные, масштабные нарушители, SpaceX и Palantir, развивались вне устаревшей системы закупок Министерства обороны. Каждому пришлось подать в суд на правительство США, чтобы изменить свой процесс заключения контрактов, что демонстрирует институциональное сопротивление разрушительным бизнес-моделям.
Несмотря на значительный прогресс, достигнутый в переводе многолетних полномочий Конгресса, предусмотренных в Законах о национальной обороне (NDAA), в политику и руководство по реализации, сохраняются препятствия и проблемы для внедрения технологических инноваций в масштабе.
Несмотря на эту отрезвляющую правду, промышленные компании стоят у пресловутых ворот Пентагона с инновационными решениями для неотложных операционных задач. Во многих случаях для таких компаний нет четких точек входа для взаимодействия с департаментом с целью получения значимых контрактов. Пентагон осознает эти проблемы по крайней мере 10 лет. Вышеупомянутые организации Министерства обороны осваивают новые пути взаимодействия и используют расширенные полномочия по приобретению для быстрого заключения контрактов с новыми организациями. Хотя был достигнут значительный прогресс с точки зрения организаций и полномочий, барьеры и проблемы остаются.
По этой причине Центр новой американской безопасности (CNAS) созвал в 2023 и 2024 годах целевую группу по оборонным технологиям. Эта разнообразная группа из представителей правительства, промышленности, академических кругов и инвестиционного сообщества изучала три основных вопроса:
Учитывая существующие полномочия, как необходимо изменить действующую систему Министерства обороны, чтобы реализовать потенциальную ценность инновационной экосистемы?
Какие конкретные изменения необходимы с точки зрения согласованности, скорости и масштаба, чтобы гарантировать, что необходимые возможности будут реализованы на местах в соответствующие сроки?
Какие уроки можно извлечь из успехов в сфере национальной безопасности в целом, которые можно применить к Министерству обороны?
После первых встреч группа быстро сузила фокус. В целом участники согласились, что у Министерства обороны США есть возможность внедрять оборудование, программное обеспечение и услуги гораздо быстрее, чем сейчас, используя только существующие полномочия. Одни только методы закупок не ускорят поставку возможностей. Министерство обороны выиграет от внедрения гибкости бюджета, рекомендованной в отчете Комиссии по планированию, программированию, бюджетированию и исполнению (PPBE) за март 2024 года (в котором один из трех председателей и авторов отчета Целевой группы по оборонным технологиям выполнял функции заместителя председателя).
Кроме того, хотя небольшие, высокопроизводительные и поддерживаемые руководством группы добились заметных успехов, их еще предстоит воспроизвести в Министерстве обороны, чтобы они стали общепринятой практикой.
В течение шести встреч Целевая группа по оборонным технологиям выслушала нынешних и прошлых практиков об их успехах и неудачах в области оборонных инноваций. Используя эти обсуждения, коллективные идеи целевой группы, анализ отдельных тематических исследований и дополнительные исследования, авторы пришли к выводу, что, хотя Министерство обороны способно быстро и масштабно предоставлять соответствующие, срочные возможности американским военным из традиционных и нетрадиционных источников с существующими полномочиями, политикой и процедурами, оно не может делать это регулярно, институционализированным образом из-за культуры неприятия риска, которая часто не использует существующие возможности, которые являются новыми, гибкими и отзывчивыми.
Сегодня Министерство обороны США ограничено нематериальными факторами, связанными с людьми и процессом. Эти ограничения не могут быть устранены прямым законодательным вмешательством или прерывистым вниманием высшего руководства. Скорее, культура Министерства обороны должна сместиться в сторону вознаграждения результатов скорости и масштаба в развитии возможностей вместо жесткого следования процессу.
В прошлом министерство демонстрировало избирательную способность быстро двигаться и достигать масштаба, особенно в военное время. Однако регулярное использование этих подходов во всем предприятии Министерства обороны требует изменения структур стимулирования для персонала, чтобы поощрять, а не наказывать за креативность и уместный риск.
На основе обсуждения Целевой группы по оборонным технологиям в отчете излагаются проблемы, с которыми сталкивается Министерство обороны при принятии инноваций, и определяются общие факторы, лежащие в основе успешных программ. Этот анализ сопровождается краткосрочными рекомендациями, которые могут помочь изменить и сформировать всеобъемлющую культуру Министерства обороны США для достижения большей гибкости и соответствия потребностям бойцов. Эти рекомендации включают в себя адаптацию политики и процессов, не требующую законодательных изменений.
У Министерства обороны есть инструменты для достижения этих целей. Неопределенная и все более опасная обстановка безопасности от Харькова до Тайбэя подчеркивает императив инноваций для Пентагона в различных временных рамках и театрах военных действий.
О программе обороны
За последние 15 лет CNAS определил будущее оборонной стратегии США. Опираясь на это наследие, команда оборонной программы CNAS продолжает разрабатывать концепции высокого уровня и конкретные рекомендации, чтобы обеспечить военное превосходство США в будущем и обратить вспять эрозию военных преимуществ США по отношению к Китаю и к России. Конкретные области исследования включают конкуренцию великих держав, разработку структуры сил и инновационных оперативных концепций, адаптированных к этой более сложной эпохе, и принятие трудных решений для осуществления необходимых изменений.
О Целевой группе по оборонным технологиям
Созванная в октябре 2023 года, целевая группа по оборонным технологиям Центра новой американской безопасности (CNAS) стремилась решить, как Министерство обороны может наилучшим образом предоставить соответствующие, срочные возможности американским военным быстро и масштабно из традиционных и нетрадиционных источников, используя существующие полномочия, политику и процедуры. Объединив экспертов из широкого оборонного ландшафта, включая правительство, промышленность, академические круги и инвестиции, целевая группа опиралась на прочный корпус существующей работы по экосистеме оборонных инноваций и извлекла ключевые уроки из разнообразного набора программ Министерства обороны и национальной безопасности.
Целевую группу по оборонным технологиям CNAS возглавили бывший заместитель министра обороны достопочтенный Роберт О. Уорк; бывший заместитель министра обороны по закупкам и обеспечению достопочтенная Эллен Лорд; бывший директор подразделения оборонных инноваций Майкл Браун.
Основные выводы
Чтобы эффективно сдерживать конфликт и побеждать в случае провала сдерживания, более широкому сообществу национальной безопасности необходимо задействовать все элементы оборонной изобретательности США — от крупнейших оборонных подрядчиков до самых мелких новых участников. Масштаб и глубина сегодняшних проблем требуют не меньшего.
Руководители Министерства обороны стремятся использовать и включать достижения частного сектора в военные возможности. Многие из этих усилий на сегодняшний день были «снизу вверх», действиями, инициированными бойцами, для решения конкретных тактических задач. Есть несколько случаев «сверху вниз», проектов, инициированных руководством, но эти случаи потребовали от руководителей на самых высоких уровнях департамента масштабирования и преодоления бюрократии. Хотя был достигнут значительный прогресс с точки зрения организации и полномочий, барьеры и проблемы остаются для внедрения новых возможностей в масштабе.
В то время как Министерство обороны США способно быстро и масштабно предоставлять соответствующие, срочные возможности американским военным из традиционных и нетрадиционных источников с существующими полномочиями, политикой и процедурами, оно не может делать это в регулярной, институционализированной манере из-за культуры неприятия риска, которая часто не использует существующие возможности, которые являются новыми, гибкими и отзывчивыми. В этом отчете определены семь интегрированных факторов, необходимых для достижения этой скорости и масштаба:
Поддержка высшего руководства: руководство в правительстве и промышленности должно создать поддерживающую культуру с соответствующим ресурсным обеспечением и необходимыми талантами. Поддержка руководства должна сочетаться с механизмами исполнения, которые могут преобразовывать входы в действия.
Уполномоченная команда по продукту: этот механизм управляет всеми усилиями, используя делегированные полномочия для интеграции междисциплинарных вкладов правительства и промышленности путем объединения операторов, технологов, инженеров, специалистов по закупкам, экспертов по безопасности и тех, кто занимается бюджетом, с руководством команды.
Определенная формулировка проблемы: краткое изложение того, какая проблема будет решена в контексте более крупной миссии и всеобъемлющего стратегического руководства требует достаточной конкретности для руководства процессом развития возможностей, не будучи при этом предписывающим. Такое изложение потребности в миссии позволяет уполномоченной команде по продукту исследовать и итерировать ряд решений.
Итерация с обратной связью конечного пользователя: ранняя итерация, эксперименты и тестирование приводят к лучшим результатам приобретения, производительности системы и принятию конечным пользователем. Использование подхода DevAcqOps, ориентированного на модульные системы и открытые архитектуры, приводит к сокращению сроков, созданию механизмов обратной связи и улучшению результатов для клиентов.
Acquisition Tradecraft: это ноу-хау в области контрактных транспортных средств и инструментов закупок, позволяющее постоянно оптимизировать систему закупок Министерства обороны с помощью индивидуальных подходов, которые приводят к эффективному результату закупок.
Определенный партнер по переходу: развертывание инновационного потенциала для бойцов требует перехода от разработки к приобретению и поддержанию с партнером по переходу. Поскольку технологии позволяют использовать больше аппаратно-управляемых и программно-определяемых систем, часто могут возникать проблемы, поскольку программное обеспечение становится движущей силой боевого потенциала, а традиционные парадигмы владения системой разрушаются. Переход к подходу с возможностью записи может обеспечить большую гибкость для определения партнеров по переходу для все более программно-определяемого будущего.
Постоянное финансирование: хорошее планирование и ответственное финансовое исполнение требуют стабильного финансирования. Постоянное финансирование представляет собой поддержку как со стороны более широких бюджетных управлений Департамента, так и Конгресса. Это высшая форма консенсуса заинтересованных сторон.
Из этих семи факторов вытекают четыре тематические и намеренно широкие рекомендации. Цель состоит в том, чтобы улучшить скорость и масштаб инноваций по всей широте Министерства обороны и сообщества национальной безопасности:
Улучшение инновационного лидерства: старшие руководители в Министерстве обороны должны нести личную ответственность за конкретные инновационные инициативы с четкими, публичными обновлениями и показателями успеха. Это действие послужит примером для руководителей на более низких уровнях для принятия аналогичных показателей ответственности и успеха.
Развивать таланты: военным службам необходимо создать пути управления талантами и карьерного роста для лидеров инноваций, которые ротируют перспективных людей, как минимум, через операционные, научно-исследовательские и опытно-конструкторские (НИОКР) и задания по приобретению. Подчеркивая кросс-функциональный опыт, признается основа успеха для многих лучших руководителей программ в Министерстве обороны сегодня.
Создание итеративных, гибких процессов: Министерство обороны должно принять культуру приобретения, которая стимулирует модульные, гибкие, итеративные и отзывчивые подходы в максимально широком спектре программ. Подход DevAcqOps, который снижает фундаментальный технический риск в жизни программы, охватывая итерацию и адаптацию, имеет жизненно важное значение для максимизации как общей производительности системы, так и соответствия миссии.
Увеличение скорости инноваций: Министерству обороны необходимо увеличить количество программ, которые принимают быстрые, итеративные подходы к развертыванию возможностей. Это действие возможно только в том случае, если Конгресс предоставит гибкое и своевременное финансирование, которое позволит Министерству обороны перемещать средства в год исполнения. Разрешение исполнительным офисам программ (PEO) заниматься искусством возможного, как с точки зрения приобретения навыков, так и доступных технологий, будет катализировать скорость инноваций в Министерстве обороны.
В случае внедрения эти общие рекомендации улучшат способность Министерства обороны быстро и масштабно внедрять новые возможности. В среде, характеризующейся множественными геополитическими угрозами мировому порядку, основанному на правилах, Министерство обороны обязано продолжать развивать свои бизнес-системы, чтобы позволить применять новые технологии для боевого потенциала в соответствующие сроки.
Пентагон представляет новую программу оценки технологий
В начале октября 2024 года Министерство обороны США запустило новую программу по тестированию и оценке устойчивых технологий, используемых в оперативных и учебных условиях как внутри, так и за пределами министерства.
Программа оценки и демонстрации устойчивых технологий (STED) Министерства обороны США позволяет военным, гражданским лицам Министерства обороны США и другим федеральным агентствам тестировать и оценивать критически важные технологии в этих условиях. Технологии оцениваются на основе их способности повышать производительность, сокращать затраты на жизненный цикл и повышать безопасность цепочки поставок с использованием отечественных материалов.
«Помимо преимуществ в плане эксплуатации и устойчивости, эти технологии улучшают здоровье и безопасность бойцов, помогают обеспечить столь необходимые воздушные, земельные, водные и энергетические ресурсы для объектов и учебных операций, сокращают отходы и защищают окружающую среду», — заявил Дэвид Асиелло, директор программы STED .
Министерство отметило недавние демонстрации в рамках программы STED, продемонстрировавшие несколько успешных устойчивых технологий.
Например, Army Materiel Command и Anniston Army Depot продемонстрировали биосорбенты, предназначенные для поглощения разлитой нефти и химикатов, заменив традиционные чистящие растворы, содержащие кристаллический кремний, известный канцероген. Если внедрить это решение в масштабах всего департамента, оно может сэкономить Министерству обороны 6,1 млн долларов в год, одновременно повышая производительность и защищая здоровье бойцов.
Федеральные агентства объединились с Министерством обороны для использования процесса тестирования программы STED.
Например, ФБР использовало программу для оценки новой технологии автомобильных шин, которая использует отечественное соевое масло в качестве основного ингредиента, заменяя материалы на основе нефти. После успешного тестирования ФБР начало использовать эти шины для своих полевых транспортных средств.
По словам Асиелло, Министерство обороны намерено расширить программу STED, привлекая основные командования. Оно также работает над дополнительными инициативами по ускорению передачи успешно продемонстрированных технологий по всему министерству и федеральным агентствам.
Разведывательное управление Министерства обороны США (DIA) завершает «техническое обновление» своей всемирной системы разведывательной связи (JWICS)
Сеть JWICS, запущенная в 1990-х годах, изначально обеспечивала видеоконференции между штаб-квартирой DIA и Пентагоном. Сегодня она расширилась и охватывает сотни тысяч пользователей, поддерживая электронную почту и различные типы данных, одновременно защищая наиболее конфиденциальную разведывательную информацию Министерства обороны и разведывательного сообщества.
С 2022 года DIA проводит «техническое обновление» JWICS, уделяя особое внимание обновлению оборудования, созданию инструментов кибербезопасности и оптимизации вариантов использования.
«Мы почти закончили техническое обновление… Это было в центре внимания в течение последних двух лет с момента запуска программы, реальной замены устаревшей инфраструктуры, особенно там, где у нас есть критически важные узлы», — сказал директор по информационным технологиям DIA Даг Косса во время вебинара Альянса по разведке и национальной безопасности 8 октября 2024 года.
Косса объяснил, что в течение последних нескольких лет DIA работало над «улучшением мониторинга сетевого трафика и подключения JWICS, а затем, конечно, автоматизацией управления этим, когда мы начинаем видеть аномалии. И затем, особенно с точки зрения кибербезопасности, как нам изолировать части сети, которые не работают в соответствии со своей нормой?»
Он пояснил, что модернизация JWICS подразумевает переход к «программно-определяемым сетям» для раннего выявления ошибок или проблем и предотвращения сбоев до их возникновения.
Кроме того, в рамках модернизации JWICS DIA планирует улучшить возможности кибербезопасности и автоматизации системы. По словам Коссы, эти возможности автоматизации в конечном итоге позволят выявить эти ошибки — с помощью искусственного интеллекта — до того, как произойдет какой-либо серьезный ущерб.
Он также пояснил, что модернизация включает в себя «все, что связано с обеспечением связи» и повышением устойчивости JWICS.
«Техническое обновление» не обязательно заключается только в обновлении JWICS на уровне устройств — маршрутизаторов, коммутаторов и шифрования — цель состоит в том, чтобы устранить «единые точки отказа» и создать «модульную эффективную сеть», сказал ИТ-директор.
«Это ячеистая сеть, в которой, если одна точка выходит из строя, у вас есть альтернативные маршруты, как в системе автомагистралей, верно?» — сказал Косса. «Вы не хотите иметь только один съезд. Вам нужно несколько въездов и съездов. Вот где мы находимся в самом конце завершения».
Эксперимент Центрального командования вооруженных сил США (CENTCOM) по быстрому созданию многосенсорной панели управления для борьбы с дронами
Добавление нового приложения на телефон занимает всего лишь мгновение, но добавление датчика на дисплей военного радара занимает годы. Вот почему войска ПВО должны переключаться между несколькими системами, теряя драгоценные секунды, пытаясь идентифицировать приближающиеся беспилотники.
Однако, согласно недавнему эксперименту, проведенному Центральным командованием США, так быть не должно.
Всего за две недели частным компаниям удалось интегрировать несколько датчиков на одном дисплее, который армейские войска протестировали в северной части штата Нью-Йорк — отчасти благодаря офицерам CENTCOM, которые проложили путь, обойдя бюрократические препоны и успокоив руководителей компаний, обеспокоенных правами интеллектуальной собственности. Хотя технология пока не будет отправлена на Ближний Восток, чиновники надеются, что она послужит строительным блоком для будущих усилий.
Мероприятие началось с недели, в течение которой компании отрабатывали, как их устройства будут обмениваться данными с дисплеем. Затем, с 30 сентября по 4 октября 2024 года, солдаты 10-й горной дивизии испытывали установку в Форт-Драме против «противостоящих» беспилотников. Подразделение было выбрано для тестирования комплекта, поскольку в настоящее время оно обеспечивает поддержку борьбы с беспилотниками на Ближнем Востоке.
Руководители армейских подразделений ПВО заявили , что для обнаружения вражеских беспилотников требуется множество датчиков, которые могут приближаться к дружественным силам в разных направлениях, на разных скоростях и курсах.
По словам старшего сержанта Кларка Дэвиса, старшего унтер-офицера главного технологического управления Центрального командования вооруженных сил США, размещение всех этих датчиков на одной платформе обычно является трудоемким процессом.
«Если рассматривать системы программного обеспечения с точки зрения сроков приобретения и разработки программного обеспечения, то большинству систем требуется от 18 до 24 месяцев для интеграции чего-либо — и это быстро» — для Министерства обороны, сказал Дэвис.
Майор Брайан Серси, работающий с Дэвисом, добавил, что предыдущая попытка интегрировать датчик компании в существующий радар системы защиты высотного терминала заняла 24 месяца.
В принципе, интеграция нескольких дисплеев на одном экране должна быть простой, сказала Шайлер Мур, главный технический директор CENTCOM. Частные компании делают такие вещи постоянно, например, когда разработчики мобильных устройств делятся своими приложениями в операционной системе телефона.
Однако Министерство обороны к такому не привыкло, сказала Мур.
«Министерству не всегда приходилось напрягать мускулы, чтобы делать это действительно быстро, как это приходится делать технологическому сектору», — сказала она.
Одним из препятствий может быть технический талант. Возраст — еще одна проблема, поскольку некоторые датчики были созданы десятилетия назад, прежде чем это стало стандартом, чтобы облегчить обмен данными, сказал полковник Нейт Хьюстон, директор по инновациям CENTCOM. Заставить их взаимодействовать с совершенно новым дисплеем — это как «пытаться использовать свой iPhone первого поколения в современном мире», сказал он.
Чтобы изменить это, Министерству обороны нужно лучше поощрять компании разрабатывать продукты, которые можно заменить, сказал Хьюстон. «Нам просто нужно все более и более креативно думать о том, как мы стимулируем совместимость».
Еще одним фактором стали бюрократические препоны, а также нежелание компаний делиться данными из-за страха потерять интеллектуальную собственность.
«Мы работали над множеством проблем», — сказал Серси.
Он отметил, что сосредоточенность высшего руководства армии на этой проблеме помогла привлечь компании к решению этой проблемы.
Получившаяся система пока не будет развернута на Ближнем Востоке, сказала Мур. Однако она закладывает основу для второго усилия, которое будет сосредоточено на том, чтобы помочь солдатам быстрее определять угрозы среди множества сигналов, поступающих на их экраны. Это своего рода усилие, которое может помочь предотвратить смертельные атаки, подобные январской (2024 года), в результате которой погибли трое американских солдат и десятки получили ранения в Иордании. The Wall Street Journal сообщила, что войска ПВО ошибочно идентифицировали вражеский беспилотник как дружественный.
«Второй этап — взять все данные, которые мы собрали за эту неделю, и начать работать над более быстрой маркировкой «враждебный» или «невраждебный»», — сказала она.
Мур добавила, что хотя сенсорные системы, которые Центральное командование опробовало в ходе недавнего эксперимента, предназначены для более крупных беспилотников, с которыми солдаты сталкиваются на Ближнем Востоке, платформа для совместного использования сенсоров в конечном итоге может также интегрировать сенсоры для более мелких беспилотников с видом от первого лица, распространенных на Украине.
«В ходе бесед со многими поставщиками мы выяснили, что они могут перейти на меньшие размеры, если мы дадим им такую возможность», — сказала она.
Мур заявила, что ее команда также внимательно следит за действиями Украины по борьбе с беспилотниками и неоднократно общалась с Security Group Assistance Ukraine — возглавляемой США организацией, которая координирует помощь Украине.
Преодоление технологических проблем управления электромагнитным спектром в военных целях
Military Embedded Systems (08.10.2024) пишет:
Для армии США и ее союзников господство в электромагнитном спектре станет способом выиграть будущие битвы. Обеспечение этого превосходства будет зависеть от того, насколько хорошо эти силы управляют совместным использованием спектра и способствуют инновациям в области радиочастот, обработки сигналов и тестовых решений.
Поля сражений принимают множество форм — наземная война с танками и войсками, воздушная война с истребителями и бомбардировщиками, космическая война с ракетами, морские сражения с подводными лодками и сражения кораблей, даже в Интернете с кибервоинами. Но, возможно, самым важным полем битвы для США сегодня является электромагнитный (ЭМ) спектр.
Успех США и их союзников в этих более традиционных областях будет зависеть от того, насколько хорошо они управляют спектром и в какой степени они смогут использовать технологии, чтобы опережать сложные угрозы противника.
«Мы наблюдаем растущую потребность интеграторов в создании систем, которые могут работать в высокоплотных и динамичных средах ЭМ против известных и неизвестных угроз», — говорит Хейдн Нельсон, менеджер по развитию бизнеса — Radar, EW, EOIR и SDR Solutions в NI, Emerson's Test & Measurement Business (Остин, Техас). «Проблема заключается в неизвестных угрозах и меняющихся средах: будет ли система работать в определенной плотной среде, в городских или морских условиях? И нужно ли нам перепрограммировать систему, чтобы адаптироваться к новым угрозам?».
Преодоление проблем управления электромагнитным спектром — это не только проблема радиоэлектронной борьбы (РЭБ)
«Это повлияет на любую систему, использующую спектр, будь то для связи, анализа спектра, разведки сигналов/РЭБ, в частности, на системы, которые используют или контролируют любые диапазоны, которые осуществляют совместное использование спектра», — говорит Мануэль Ум, директор по маркетингу кремния AMD (Сан-Хосе, Калифорния) и председатель совета директоров Wireless Innovation Forum (WInnForum — Бивертон, Орегон). «Увеличение использования также приводит к увеличению шума, что может создавать технические проблемы для связи или мониторинга».
Сложные враждебные угрозы также стимулируют требования и инновации. «Текущие угрозы, такие как низкая вероятность перехвата (POI), шумовые радары и широкополосные излучатели с быстрой перестройкой частоты, расширяют границы возможностей в разработке приемников и антенных технологий мониторинга», — говорит Тим Фонтейн, менеджер сегмента глобального рынка, EMSO, Radar & EW, Aerospace & Defense Market Segment, Rohde & Schwarz France (Медон, Франция). «Кроме того, желание отстраниться от угроз на театре военных действий и контролировать свой спектральный след обуславливает потребность в решениях с малыми размерами, весом, мощностью и стоимостью (SWaP-C), которые можно объединить в сеть и автоматизировать».
В США все правительство, а не только Министерство обороны, уделяет особое внимание стратегии использования спектра.
«В мире управления спектром в наши дни происходит много событий, начиная с Национальной стратегии США по спектру NTIA, которая в общих чертах описала четыре ключевых столпа для обеспечения лидерства США в поддержании спектрального трубопровода и инноваций в спектре», — говорит Ум. Эта стратегия будет стимулировать ряд инициатив из исследований спектра, многосторонних групп, динамического доступа к спектру исследований и разработок и развития рабочей силы».
Согласно стратегии NTIA, этими четырьмя столпами являются:
Столп первый: спектральный трубопровод для обеспечения лидерства США в передовых и новых технологиях;
Второй столп: совместное долгосрочное планирование для поддержки меняющихся потребностей страны в спектре;
Третий столп: беспрецедентные инновации в области спектра, доступ и управление посредством развития технологий;
Четвертый столп: расширенный спектр экспертизы и повышение национальной осведомленности.
Организация Ума, WInnForum, уделяет большое внимание совместному использованию спектра, выступая в качестве носителя стандартов для CBRS (Citizen’s Broadband Radio Service), первого внедрения технологии совместного использования спектра.
«Мы активно продвигали разработку фреймворков и систем AFC (автоматизированной координации частот), чтобы обеспечить совместное использование спектра в диапазоне 6 ГГц», — говорит Ум. «Оба сценария требовали, чтобы WInnForum объединил несколько разрозненных сообществ заинтересованных сторон из коммерческой и оборонной отраслей», — говорит Ум. «Кроме того, мы сейчас запустили целевую группу Highly Dynamic Spectrum Sharing (HDSS), которая начала исследования совместного использования в других диапазонах, таких как 3,1 ГГц и 7/8 ГГц. Естественно, каждый диапазон имеет свой собственный набор проблем, что усиливает необходимость объединения всех затронутых заинтересованных сторон».
Разделение спектра
Спектр не является исключительной компетенцией военных. Многие организации в коммерческом и гражданском правительственном мире используют его, поэтому правильное распределение спектра имеет решающее значение.
«WInnForum доказал, что различные технологические подходы могут успешно использоваться для управления общим спектром», — говорит Ум. «Это было доказано впервые с помощью возможностей зондирования окружающей среды CBRS, которая использует сеть датчиков по всему побережью США для определения того, когда активны действующие радары ВМС, и на основе нашей одобренной модели распространения отключает или перемещает в спектре любые устройства CBRS (CBSD), которые могут создавать помехи этим радарам. Затем это было снова доказано с помощью автоматизированной системы координации частот 6 ГГц, которая зависит от того, сообщают ли действующие пользователи, где будет использоваться спектр, что может вызвать помехи».
У каждого игрока, использующего спектр, разные цели и методы использования, подобно тому, как у стран разные интересы, но им нужно найти способ сосуществовать.
«Главное в том, что разные диапазоны спектра имеют разных заинтересованных лиц с разными вариантами использования, поэтому гибкость имеет решающее значение», — объясняет Ум. «Например, диапазон 3,1 ГГц сталкивается с гораздо более сложными сценариями совместного использования спектра, учитывая, что он должен поддерживать действующие бортовые системы, которые находятся в движении (а также судовые и наземные системы), что создает новые проблемы за пределами CBRS и 6 ГГц. Поэтому потребуются новые технологии и подходы для поддержки совместного использования спектра без помех для действующих пользователей Министерства обороны. Стоит отметить, что эти пользователи предпочли бы делить диапазон с коммерческими пользователями, а не переходить на другой диапазон, что было бы очень дорого и заняло бы много времени».
Технологическая основа
Совместное использование спектра при одновременном предоставлении военным возможности добиваться доминирования в конечном итоге будет возможно благодаря технологическим инновациям, а не политике. Часть этих технологий уже существует: «Реальность такова, что аппаратная технология, позволяющая совместно использовать спектр, доступна уже довольно давно», — говорит Ум. «Нормативная среда и политика были скорее вопросом пропускания, а затем необходимо было разработать системное программное обеспечение для обеспечения систем совместного использования спектра».
Технологическая основа управления спектром лежит в области радиочастотных и микроволновых технологий, а также в вычислительной мощности коммерческих процессоров и ПЛИС (программируемых пользователем вентильных матриц).
«Все эти системы и решения для распределения спектра и управления в значительной степени опираются на встроенные процессоры и решения RF», — говорит Ум. «Некоторые опираются на дискретные аналоговые компоненты в сочетании со встроенными процессорами, такими как ПЛИС, ЦП и ГП, но некоторые также выигрывают от меньшего SWaP (размера, веса и мощности) однокристального аналогового и цифрового процессора, такого как AMD Zynq Ultrascale RFSoC».
Проектировщики систем также используют АЦП (аналого-цифровые преобразователи) с более высокой частотой дискретизации с прямым преобразованием для некоторых диапазонов и интегрированным ПЛИС/ЦСП (цифровым сигнальным процессором), например RFSoC (система RF-on-chip), отмечает Фонтейн. «Кроме того, усилители мощности на основе GaN (нитрид галлия) позволяют использовать системы с низким SWaP».
«Необходимость цифровой потоковой передачи данных на высоких скоростях расширяет границы», — продолжает Фонтейн. «Теперь стало возможным полностью насытить шину PCIe высокоскоростными АЦП и ЦАП (цифро-аналоговыми преобразователями)».
Чтобы разгадать загадки спектра, радиочастотные решения не могут быть односложными. Они должны быть способны решать различные задачи для различных приложений в спектре.
«Многие электромагнитные системы разрабатываются как многофункциональные, адаптивные и доступные», — говорит Нельсон. Многофункциональность означает, что система может работать как электронный вспомогательный актив, а затем, возможно, как система связи или датчик.
«Адаптивность позволяет перепрограммировать новые возможности для соответствия требованиям миссии после поставки системы», — продолжает он. «Системы, которые можно адаптировать в короткие сроки миссии, довольно разрушительны для того, как системы использовались и проектировались в прошлом — дни коробочных/фиксированных решений прошли».
MOSA и электромагнитный спектр
Для более быстрого развертывания спектральных решений, использующих коммерческие инновации в обработке, критически важным будет проектирование открытой архитектуры. «Решение сводится к двум словам: модульность и простота перепрограммирования», — говорит Нельсон. «Существует множество инициатив по стандартизации, таких как модульный подход открытых систем Министерства обороны США (MOSA), который предлагается для решения проблемы доступности и адаптивности. «Идея о том, что систему можно перепрограммировать или заменить модуль для получения новых возможностей, очевидно привлекательна и прорывна», — добавляет он.
Однако добавление новых возможностей за счет стоимости может стать препятствием в сегодняшнем Министерстве обороны. «Технологии RF и DSP постоянно развиваются, и всегда интересно поговорить о новейших устройствах RF и DSP или возможностях», — говорит Нельсон. «Однако не каждая система требует самых передовых технологий RF и DSP.
Он отмечает, что наивысшая производительность имеет свою цену. «Решение заключается в использовании правильного инструмента для работы модульным экономически эффективным способом. Индустрия испытаний и измерений пережила аналогичный переход от коробок к модулям десятилетия назад».
Стратегия MOSA позволяет военным системам идти в ногу с коммерческими технологическими инновациями, разумно интегрируя технологии для условий поля боя.
«Военные встраиваемые системы имеют много уникальных проблем, таких как прочность и жесткие ограничения окружающей среды», — говорит Нельсон. «Модульность позволяет инженерам масштабировать решение стандартным образом, чтобы соответствовать требованиям, контролировать расходы и быстро адаптироваться».
Тестирование спектральных решений
Решения по управлению спектром в значительной степени опираются на точные системы тестирования и измерений для проверки каждого компонента в системе.
«Если мы хотим, чтобы системы соответствовали идее быстрой адаптации, тестирование является важнейшей частью этого процесса», — говорит Нельсон.
Тестирование проводится не только на системном уровне, но и на уровне тестирования отдельных компонентов и плат.
«Тест разбивается на компонентный тест, например, микшер или усилитель, функциональный тест на уровне платы и, наконец, проверку на уровне системы», — объясняет Фонтейн. «Каждый уровень теста имеет разные требования: от параметрической проверки через функциональный тест до системной совместимости и проверки соответствия».
Нельсон из NI говорит, что он возвращается к двум своим вопросам, заданным выше, когда говорил о тестировании спектральных решений — об окружающей среде и неизвестной угрозе — «Будет ли система работать в определенной плотной среде? И нужно ли нам перепрограммировать систему, чтобы адаптироваться к новым угрозам?
«Многие лаборатории и интеграторы стремятся решить две проблемы, связанные с тестированием», — объясняет Нельсон. «Как я могу предоставить систему, которая обеспечивает проверенные возможности сегодня и адаптироваться с проверенными возможностями против неизвестных угроз в будущем».
Тестовые системы также должны быть ориентированы на будущее и иметь модульную природу. «Проблема тестирования заключается в проектировании для будущей адаптации: если встроенная система доставки перепрограммируется в масштабе времени в несколько дней, тестовое оборудование также должно быть адаптивным», — отмечает Нельсон. «Это больше, чем просто тестовые сценарии; по мере того, как электромагнитные среды становятся плотнее, нам нужно проводить тестирование в соответствии с этими развивающимися сценариями. Решение, которое добавляет еще один блок на излучатель, может очень быстро выйти из-под контроля с точки зрения затрат».
Армия США заменяет боевую машину пехоты M2 Bradley на «цифровую» боевую механизированную пехотную машину XM30
Ранее известная как опционально пилотируемая боевая машина, XM30 в последнее время следует за наземной боевой машиной армии, а до этого она была частью программы Future Combat System, но на самом деле является шестой попыткой армии заменить Bradley, сказал 9 октября 2024 ода полковник Джеффри Джуранд, руководитель проекта XM30 на симпозиуме по инженерным и технологическим вопросам систем наземных транспортных средств и обновлению модернизации Национальной оборонно-промышленной ассоциации
M2 Bradley используется с 1981 года в качестве боевой машины, используемой для транспортировки пехоты на поле боя и оказания поддержки спешенным войскам. Более 40 лет спустя стареющая машина больше не может соответствовать требованиям современной войны, но ее замена оказалась столь же бурной, как и ее первоначальная разработка.
В интервью Джуранд сказал, что программы будут испытывать трудности, если не будут согласованы четыре фактора: требования, финансирование, технологии и график.
Программа XM30 выровнена по всем четырем, сказал он. И они связаны нитью — цифровой нитью.
двойной клик - редактировать изображение
Машина будет оснащена гибридно-электрическим двигателем, 50-миллиметровой пушкой, противотанковыми управляемыми ракетами, пулеметами и системой воздушной защиты и будет работать с экипажем из двух человек — вместо трех, необходимых для Bradley. Но ее самое большое отличие от ее устаревшего предшественника заложено в ее слогане: «Рожденный цифровым».
Платформа — это не просто эволюционная замена Bradley, сказал Джуранд. Это трансформационная платформа и программа, которая изменит способ, которым армия строит и поставляет системы.
Например, цифровая инженерия позволила программе сделать требования более достижимыми — именно это, по словам Джуранда, было в центре внимания программы с самого начала.
По его словам, для XM30 армия потратила $300 млн, чтобы избежать этих ошибок, привлекая пять подрядчиков для выполнения цифровых проектов. Каждому подрядчику было предоставлено около $60 млн и 15–18-месячная фаза проектирования для предоставления представлений транспортных средств, которые соответствовали требованиям проекта, выпущенным армией.
Требования были уточнены в ходе трех или четырех итераций в пространстве цифровой модели для пяти поставщиков, сказал Джуранд.
Майк Милнер, вице-президент по развитию бизнеса и стратегии компании American Rheinmetall Vehicles — одного из двух поставщиков, отобранных для контрактов на прототипы в июне 2023 года, — сказал, что армия проделала «невероятную работу» с программой, и ее открытость для промышленности «станет решающим фактором, который сделает программу успешной».
Армия «очень чутко реагирует» на отзывы поставщиков. «Если мы можем показать им фактами, почему что-то работает не так, они говорят: «О, хорошо. Понял». И они адаптировали требования к этому», — сказал он.
Ён Бэнг, первый заместитель помощника секретаря армии по закупкам, логистике и технологиям, согласился, что улучшение коммуникации с промышленностью будет иметь решающее значение для успеха программы.
«Министерство обороны в целом и армия раньше просто отправляли запрос информации, который представлял собой проект отчета о результатах работы, а промышленность задавала по нему очень конкретные вопросы, а затем сразу переходила к запросу расценок», — рассказал Бэнг.
«Мы дополняем это, просто говоря: «Эй, мы думаем об этой стратегии. Что вы скажете?» или «Мы думаем об этом стандарте. Что вы скажете?» И мы включаем эти типы отзывов еще до того, как они попадут в черновик», — сказал он.
«У нас лучше коммуникации и переговоры» с промышленностью. «Я думаю, мы учимся вместе. Я думаю, что это большая разница», — сказал Бэнг.
Совместное изучение цифрового мира стало одновременно и силой, и вызовом для программы. Джеймс Мейсон, инженер группы разработки прототипа XM30, назвал эту цифровую среду «дивным новым миром» с иностранными системами для изучения и рабочей силой, нуждающейся в обучении.
Армия США и промышленность «работают вместе над этим смелым новым миром, и, эй, у нас нет шаблона, на который можно было бы ссылаться. У нас нет стандарта, поэтому мы работаем над этим вместе», — сказал Мейсон во время дискуссии. «Это не один класс. Вы должны продолжать работать над этим. В этом есть много разных аспектов. Есть язык моделирования систем, есть системная инженерия на основе моделей, есть цифровые потоки, и все это работает вместе, и вам нужна хорошая подготовка, чтобы работать со всем этим».
XM30 — одна из шести программ-следопытов, названных в недавно опубликованной стратегии армии, призванной продемонстрировать преимущества цифровой инженерии. Другие программы включают Future Long-Range Assault Aircraft и M113 Armored Personnel Carrier.
Джуранд сообщил, что программа приняла термин «цифровая троица», имея в виду использование в ней системной инженерии на основе моделей, цифровой инженерии и разработки, безопасности и эксплуатации, или DevSecOps.
По его словам, оба подрядчика получили задание разработать программное обеспечение в государственной среде DevSecOps — фреймворке, который интегрирует безопасность на всех этапах жизненного цикла разработки программного обеспечения.
Системная инженерия на основе моделей — это метод цифровой инженерии, который использует визуальные модели для представления требований, дизайна и архитектуры системы на протяжении всего жизненного цикла ее разработки.
Фрэнк Войчик, руководитель инженерного подразделения по разработке прототипа XM30, заявил в ходе заседания, что системное проектирование на основе моделей позволило программе объединить то, что ранее представляло собой презентации PowerPoint, электронные таблицы и файлы PDF, в онлайн-модель с одним большим преимуществом: прослеживаемостью.
«Системная инженерия на основе моделей позволила нам создать эти связи внутри модели, а затем другие люди могут прийти позже, просмотреть их и быстро понять, на каком этапе находится программа и куда она движется», — сказал он.
Мейсон добавил, что «прослеживаемость — вот где действительно проявляется сила этого подхода», устраняя необходимость тратить часы на изучение документов и слайдов в поисках слабого звена в проваленном тесте.
Джуранд сказал, что методология на основе моделей также «позволяет вам предоставлять дополнительный контекст в поведенческих диаграммах, что, безусловно, будет иметь значение в разработке программного обеспечения. Благодаря подходу на основе моделей и результатам, которые мы получаем каждые три недели от обоих наших подрядчиков, мы смогли обнаружить ошибки… до того, как были выданы заказы на закупку».
«Если программы способны двигаться в направлении более открытой архитектуры, и вы объединяете это с подходом, основанным на моделях, вы получаете знания, необходимые для фактической интеграции программного обеспечения на платформу или возможности, которые мы никогда не могли сделать раньше», — сказал он.
Дженнифер Суонсон, заместитель помощника главы армии США по данным, проектированию и программному обеспечению, сказала, что цифровая среда также «многое привносит» с точки зрения поддержания. «Устаревание — это проблема для каждой программы. Цифровая инженерия действительно сможет помочь нам опередить это». Аддитивное производство — это то, что «мы действительно хотим ускорить, и цифровая инженерная среда поможет нам сделать это. Поэтому я думаю, что есть огромное увеличение фактора успеха», — сказала она.
Цифровые корни программы также принесли уверенность в область, которая оказалась ловушкой для предыдущих программ: финансирование. Джуранд сказал, что он «очень доволен тем, где мы находимся».
Старшие армейские руководители «понимают ее важность, не только для замены Bradley, но и открытую архитектуру, которую она приносит, что в будущем позволит сэкономить средства, и тот факт, что мы являемся одной из программ цифровых первопроходцев, помогающих армии перейти к тому, как мы делаем все эти цифровые вещи», — сказал он. Руководители служб «осознают ценность программы и выделили необходимые ресурсы, чтобы довести ее до конца».
Джуранд сказал, что он «очень воодушевлен на данном этапе», но программе необходимо будет и дальше попадать в цель и выполнять свои обещания, чтобы сохранить поддержку высшего руководства и Конгресса.
Следующим этапом станет критический обзор дизайна, и в настоящее время программа находится на третьем этапе из пяти этапов. Оставшиеся два поставщика — American Rheinmetall Vehicles и General Dynamics Land Systems — недавно завершили предварительные обзоры дизайна, и оба намерены предоставить критические обзоры дизайна к концу 2024 года.
Армия проведет критические обзоры дизайна в первой половине 2025 финансового года, сказал Джуранд, «где мы фиксируем то, что называется базовой линией продукта. Все чертежи завершены, и мы почти готовы приступить к созданию прототипов», что «завершает основную проектную деятельность по программе».
По его словам, после критических проверок проекта наступит 18-месячный период, в течение которого поставщики создадут прототипы, которые будут поставляться «начиная с четвертого квартала 2026 года» для тестирования и оценки.
Что касается того, когда будет выбран единый поставщик, Джуранд сказал, что текущий план заключается в том, чтобы направить окончательный запрос предложений по производственным контрактам двум поставщикам после начала испытаний, «и в этом контракте будут содержаться критерии отбора, касающиеся того, как мы собираемся определить победителя», а решение будет принято «примерно в первом квартале 2028 финансового года».
«XM30 — это трансформация во многих отношениях», — сказал Джуранд. «Мы с нетерпением ждем возможности увидеть его».
Пентагон модернизирует военные командные пункты
Необходимость обеспечения возможностей быстрого развертывания для бойцов обуславливает повышенный спрос на устойчивые и безопасные системы связи в динамичных средах. Военный конфликт на Украине и в других местах подтвердили то, что руководители Министерства обороны США знали в течение нескольких лет: командные пункты должны быть мобильными, чтобы быть выживаемыми. Они должны быть распределены по разным областям и иметь возможность быстро настраиваться для обмена информацией и поддержки принятия решений, не подвергая при этом пост опасности как легко идентифицируемую цель на карте. Возможность сейчас: развертывание готовых, простых в использовании унифицированных сетевых операций, которые оптимально работают на ходу в самых сложных условиях развертывания, пишет Defense One (09.10.2024).
В будущем, хотя, безусловно, все еще будут существовать некоторые более крупные командные пункты с фиксированной инфраструктурой, они не будут располагаться в непосредственной близости от тактического края, как это было в предыдущих операциях. Американские военные выходят за рамки создания и проектирования фиксированной сети и вместо этого строить мобильные сети. Армия США развертывает мобильные сетевые системы, интегрирует их в платформы транспортных средств, а также тестирует и проверяет их работу в движении, не только на устаревших платформах, но и на современных и планируемых платформах.
Новые мобильные командные пункты на тактическом краю обеспечат многочисленные преимущества, такие как устранение необходимости строительства зданий, временных сооружений и палаток. Помимо использования на платформах наземных транспортных средств, мобильная сеть будет работать на авиационных, военно-морских и солдатских платформах, обеспечивая связь, сетевое взаимодействие и обработку данных на тактическом краю во время движения. Больше не нужно будет оставаться статичными командными пунктами.
Независимо от того, насколько низка вероятность перехвата и обнаружения (LPI/LPD), включение электроники в статическом месте похоже на запуск сигнальной ракеты для опытных противников. Хотя противники не могут расшифровать трафик данных, они могут нацелиться на электронную подпись со статического командного пункта.
Ключевым препятствием мобильности, быстрой установки и демонтажа командных центров является кабельная разводка. Это почти универсальный закон, что любая сеть с более чем 10 сетевыми кабелями быстро скатится в хаос. Хотя большинство людей видели фотографии стерильных центров обработки данных с милями аккуратно стянутых кабелей, секрет в том, что этим центрам обработки данных не нужно перемещаться. В статическом центре обработки данных, когда оборудование необходимо обновить или добавить, это делается с тщательным планированием и процедурами контроля изменений, что не всегда возможно или практично в менее стерильных условиях.
В развернутых операциях критически важно уметь быстро реагировать на изменения. Один пример: на тактическом фронте командир нередко приказывает сетевым операторам как можно скорее подключить новую систему. К сожалению, замена оборудования, соединенного кабелями, может быстро привести к образованию большого запутанного клубка проводов.
Эта проблема смягчается использованием беспроводных сетей. Транспортные технологии на основе радиочастот могут варьироваться от коммерческих технологий, таких как 5G и Wi-Fi, до технологий, ориентированных на оборону, таких как MANET (мобильная одноранговая сеть), микроволновая печь и TRILOS (армейский форм-фактор наземной передающей линии прямой видимости радио), или новых технологий, таких как 60 ГГц. Кроме того, беспроводные технологии могут быть интегрированы в более крупную программно-определяемую сеть для создания более устойчивой сети, чем любая отдельная технология могла бы обеспечить сама по себе.
Одной из важных технологий, которые сейчас используются для того, чтобы помочь армии США и другим клиентам избежать прокладки миль кабелей, является использование программы NSA (Агентство национальной безопасности) Commercial Solutions for Classified (CSfC), которая одобрена для передачи секретной информации с использованием двух уровней коммерческого шифрования. CSfC позволяет передавать секретную информацию по доверенным проводным, беспроводным и даже публичным сетям.
В прошлом единственным вариантом шифрования на периферии было использование дорогостоящего и контролируемого военного оборудования COMSEC, такого как KG-250 и другие криптографические устройства черного ящика. CSfC позволяет использовать два различных коммерческих решения для шифрования, например, Cisco VPN, внутри которого находится туннель Aruba VPN. CSfC позволяет одновременно запускать и подключать к сети большое количество устройств конечных пользователей — буквально за считанные минуты — поскольку не нужно тратить много часов на прокладку и подключение кабелей. Кроме того, поскольку CSfC использует коммерческое оборудование, партнеры по коалиции могут получать доступ к этим сетям без использования оборудования COMSEC.
CSfC также упрощает управление ключами шифрования, поскольку он разработан вокруг PKI (Public Key Encryption), где «публичная» половина ключа шифрования (часто называемая сертификатом) не должна быть защищена, а «частная» половина ключа шифрования может быть легко удаленно отозвана в случае компрометации. Давно прошли дни считывания предварительных общих ключей по радиостанциям Type 1.
Решения CSfC могут даже включать квантово-устойчивые алгоритмы из CNSA 2.0, такие как CRYSTALS-Kyber, CRYSTALS-Dilithium и другие. Более того, поскольку CSfC использует коммерческое оборудование, он может снизить затраты на оборудование. Он также может, в некоторых случаях, поддерживать виртуализированные сетевые устройства, что устраняет необходимость в дорогостоящем и проприетарном правительственном оборудовании, доступном только для полки (GOTS). Наконец, поскольку оборудование CSfC не является COMSEC, оно требует гораздо меньшего обращения и меньше процедур безопасности.
При проектировании сетей для мобильности крайне важно учитывать требования к размеру, весу и мощности (SWaP) и прочности. Все оборудование, которое будет использоваться для сетей на ходу на тактическом краю, должно иметь определенный уровень прочности. Также важно оценить условия, в которых будет работать оборудование, и соответствующим образом его специфицировать. Наземное, морское, воздушное, космическое и переносимое персоналом оборудование имеет уникальные экологические проблемы; проектирование для наихудшего сценария обременит другие платформы дополнительным размером и весом.
Платформы, подверженные более высоким уровням вибрации и ударов или требующие водонепроницаемого оборудования, должны гарантировать, что модули и шасси будут спроектированы для соответствия самым высоким уровням ударов, вибрации и экстремальных температур. Это чрезвычайно прочное оборудование предназначено для использования в сложных условиях, таких как ударные вертолеты и наземные транспортные средства, перевозящие боеприпасы, а также включает оборудование, предназначенное для использования в космосе, где необходимо учитывать герметизацию и потенциальное воздействие радиации.
Развертывание правильного оборудования — это только начало. Это связано с тем, что каждая часть коммуникационного оборудования, которая внедряется в систему, будь то программное обеспечение или оборудование, скорее всего, будет иметь другой интерфейс. Изучение и управление этими интерфейсами может оказаться слишком большой нагрузкой для обычного солдата. Даже в отрасли сетевых коммуникаций редко можно найти персонал с опытом работы более чем с двумя или тремя из этих различных интерфейсов.
Программное обеспечение IQ-Core — это простое приложение, которое функционирует как единое окно, предназначенное для ежедневной работы солдата. Приложение полностью настраивается и использует панели мониторинга, которые могут визуализировать отслеживаемые данные различными способами. Этот инструмент управления сетью обеспечивает иерархическое представление типа центра сетевых операций, которое позволяет пользователю эффективно управлять всеми сетевыми узлами, предоставляя при этом операторам периферии необходимый им локальный контроль. Эта парадигма отличается от большинства корпоративных инструментов, которые напрямую управляют всеми активами без учета объема используемой полосы пропускания.
Управление сетью также важно для отслеживания и постоянного мониторинга сетевой безопасности. Подача и регистрация решения CSfC в АНБ может столкнуться со многими сложностями, особенно с управлением генерацией и использованием сертификатов. С помощью инструментов управления сетью пользователи могут автоматизировать процесс управления сертификатами и отслеживать даты истечения срока действия сертификатов. Помощник по настройке конечной точки проводит сетевого менеджера через процесс генерации сертификатов на устройствах конечного пользователя для полного соответствия требованиям АНБ. Кроме того, инструменты упрощают для пользователя процесс управления VPN, чтобы гарантировать, что они настроены в соответствии со стандартами АНБ. Автоматизация этого процесса устраняет необходимость настраивать VPN с помощью командной строки или веб-интерфейса, что может быть сложной и подверженной ошибкам задачей.
Цель состоит в том, чтобы создать бесшовные решения, которые можно использовать без высокого уровня сетевых знаний и которые можно эксплуатировать с помощью надежного, проверенного в бою оборудования. Возможность заключается в том, чтобы вывести на поле готовые, простые в использовании унифицированные сетевые операции, которые оптимально работают на ходу в самых сложных условиях развертывания. Будущее командного пункта на периферии — это мобильность.
Радиочастоты и микроволны улучшают военную технологию 5G
В ближайшем будущем американские солдаты будут использовать смарт-часы для вызова 3D-карт, рои дронов будут выполнять идеальные разведывательные миссии, а автономные транспортные парки будут перемещаться по опасной местности в идеальной синхронизации. Это обещание технологии 5G: усиление военной связи с беспрецедентной скоростью, емкостью и надежностью.
«Для того чтобы революция 5G на поле боя произошла, необходимо реализовать быстрое развитие радиочастотных (РЧ) и микроволновых технологий. От миниатюрных антенн, которые изгибают сигналы, как свет, до усилителей мощности, которые упаковывают много оборудования в легкий корпус, эти инновации в области РЧ являются невоспетыми героями эпохи 5G», пишет Military Embedded Systems (08.10.2024).
Однако вопросов предостаточно: как инженеры могут вместить больше мощности во все более мелкие радиочастотные компоненты? Как они гарантируют, что эти плотно упакованные компоненты будут хорошо работать вместе в жестких условиях? И как отрасль может раздвинуть границы технологии усилителей мощности, чтобы удовлетворить постоянно растущие потребности военных?
Радиочастоты и микроволны: невидимая сила, стоящая за 5G
Технологии RF и СВЧ позволяют отправлять сообщения по всему миру в сети 5G. Эти технологии действуют как невидимые магистрали, которые переносят огромные объемы данных с беспрецедентной скоростью и с минимальной задержкой, позволяя все: от потокового видео в реальном времени до удаленных роботизированных движений.
Арт Агуайо, руководитель отдела технического развития бизнеса компании Benchmark (Темпе, Аризона), говорит, что сети 5G используют электромагнитные (ЭМ) сигналы в диапазоне от 450 МГц до более 50 ГГц для передачи голоса, данных, изображений и видео на значительные расстояния без проводов.
«Поскольку сети 5G используют более широкую мгновенную полосу пропускания по сравнению с предыдущими поколениями беспроводных сотовых сетей, они могут отправлять и получать больше информации безопасно и одновременно, с более высокой скоростью передачи данных и меньшей задержкой, чем предыдущие поколения сотовых сетей», — продолжает он. «Эта технология хорошо подходит для критически важной связи для вооруженных сил в районах с доступом к инфраструктуре или сотам 5G».
Сети 5G могут отправлять и получать гораздо больше информации одновременно, и делать это быстрее и безопаснее — как переход с проселочной дороги на супермагистраль с экспресс-полосами. Однако эта сверхзаряженная сеть — это не просто одна большая антенна; это сложная сеть ячеек разного размера, работающих вместе.
«Базовые станции макросвязи могут напрямую взаимодействовать с сотовыми телефонами пользовательского оборудования или с малыми сотами, которые в свою очередь взаимодействуют с мобильными устройствами пользовательского оборудования, обеспечивая связь последней мили», — говорит Балджит Чандхок, менеджер по продукции RF компании Microchip Technology (Чандлер, Аризона).
В некотором смысле это похоже на эстафету: макробазовая станция передает данные более мелким ячейкам, которые доставляют их на последний отрезок пути к устройству. Эти более мелкие ячейки бывают разных типов: фемтосоты — это как персональные мини-вышки для отдельного местоположения, а пикосоты покрывают до 300 метров и могут поддерживать 100 пользователей, отмечает Чандхок.
«Эта технология не просто теоретическая — она уже используется сегодня», — говорит Керем Ок, директор по линейке продуктов компании Analog Devices (Уилмингтон, Массачусетс).
По его словам, операторы «используют преимущества улучшений в линейности радиочастот и энергоэффективности для увеличения дальности и пропускной способности своих радиостанций, одновременно снижая затраты на установку, обслуживание и эксплуатацию сети».
Результатом является гибкая, мощная сеть, которая может обеспечить молниеносную связь, находитесь ли вы в центре города или в глуши. Для военных это означает беспрецедентные возможности подключения и обмена данными, потенциально меняющие все, от логистики до тактики боя.
Достижения в области радиочастотных и микроволновых технологий
Представьте себе, что громоздкое радио можно уменьшить до размеров, которые помещаются в кармане, но работают еще лучше. Именно этим сейчас и занимается промышленность, говорит Агуайо. «Военные электронные приложения подчеркивают необходимость решений с меньшими размерами, весом и мощностью (SWaP) для повышения мобильности и портативности», — отмечает он.
Ученые также подключаются к более высоким диапазонам частот, что похоже на открытие новой полосы на загруженном шоссе.
«Разработка доступных по цене компонентов миллиметрового диапазона упрощает расширение сетей 5G в частотный спектр миллиметровых волн с его широкой доступной полосой пропускания», — говорит Агуайо.
По словам Чандхоука, эти новые решения для связи на основе миллиметровых волн 5G «существенно увеличивают объем информации, которой можно обмениваться для поддержки принятия решений в режиме реального времени».
Для этих решений также существует множество приложений. «5G обеспечивает разнообразные возможности интеллектуального склада, телемедицины, сбора данных для командования и управления, отображения дополненной реальности, решения виртуальной реальности для удаленного управления транспортными средствами в воздушных, наземных и морских миссиях», — говорит он.
Инженеры не просто улучшают существующие технологии – они полностью переосмысливают, как они построены, говорит Ок. Он предсказывает большие изменения в том, как эти системы проектируются в течение следующих нескольких лет.
Даже крупные оборонные подрядчики, которые напрямую не производят детали 5G, подключаются к этой технологии. Например, Raytheon работает над смежными технологиями, такими как усовершенствованные антенны и усилители мощности.
«Есть некоторые общие черты между радиочастотными компонентами, которые используются в коммерческих развертываниях и оборонных системах, которые производит Raytheon», — говорится в заявлении компании. «В целом, они включают системы с фазированной решеткой, которые поддерживаются технологией кремниевого формирователя луча, высокомощные и высокоэффективные усилители мощности GaN (нитрид галлия), передовую упаковку и управление температурой».
Проектирование радиочастотных компонентов 5G
При проектировании радиочастотных компонентов для систем 5G инженеры по сути пытаются построить микроскопический город с идеальным транспортным потоком посреди землетрясения. По мере того, как отрасль продвигается во все более высокие диапазоны частот, может возникнуть целый ряд новых проблем. В частности, военные хотят, чтобы промышленность нашла способы втиснуть больше мощности в более мелкие пространства, говорит Агуайо.
«Поскольку 5G расширяет использование частотного спектра до диапазона миллиметровых волн, к числу основных проблем относится обеспечение повышенной функциональности и производительности в меньших корпусах, таких как интегральные схемы (ИС) и плотно упакованные печатные платы (ПП)», — добавляет он.
Но дело не только в том, чтобы сделать вещи меньше. Эти компоненты также должны работать друг с другом в жестких условиях, продолжает Агуайо. «Из-за такого близкого размещения компоненты и устройства должны быть тщательно указаны для электрической, механической и термической совместимости в течение длительных периодов эксплуатации и в агрессивных условиях окружающей среды».
Другая проблема заключается в том, что высокочастотные сигналы не распространяются далеко и с трудом проходят сквозь стены, отмечает Агуайо. Это означает, что сетям 5G нужно больше базовых станций, особенно в застроенных районах.
Также при проектировании фазированных решеток, ключевой части систем 5G, сложно добиться их синхронной работы, говорит Ок. «Фазированные решетки, как известно, трудно сделать правильно, особенно для больших размеров решеток, которым необходимо передавать сложные формы сигналов, такие как 64/256QAM», — говорит он.
«Подход с использованием оборудования нескольких поставщиков предъявляет к инженерам дополнительные требования к тестированию и квалификации, поскольку ключевые элементы интеллектуальной собственности должны работать согласованно, чтобы обеспечить максимально возможную производительность в этих сложных системах», — говорит Ок.
Усилители мощности: повышение производительности 5G
Улучшение производительности 5G означает большую мощность, достичь которой без громоздкого силового оборудования сложно. Это задача, с которой сталкиваются инженеры, работающие над усилителями мощности (PA) для систем 5G. Эти крошечные электростанции — мускулы, которые делают сигналы 5G достаточно сильными для передачи на большие расстояния, и они являются основным фокусом для инженеров.
«Поскольку военные пользователи стремятся сократить SWaP, усилители мощности для сетей 5G должны быть спроектированы с повышенной плотностью мощности, обеспечивая повышенное усиление и выходную мощность при меньших размерах», — говорит Агуайо.
Но дело не только в чистой мощности. Усилители также должны быть умными.
«Более высокая эффективность также является ключевым требованием, поскольку усилители мощности 5G часто необходимы для усиления сигналов низкого уровня, например, от фазированной антенной решетки, в неблагоприятных или ухудшенных условиях эксплуатации», — говорит он.
Секрет в нитриде галлия на карбиде кремния (GaN на SiC). Благодаря этому суперматериалу эти усилители достигают гораздо большей мощности, чем предполагает их небольшой размер, говорит Чандхок.
Усилители мощности GaN на SiC могут работать на высоких частотах в диапазоне Ka-, Ku-диапазона от 12 ГГц до 40 ГГц и иметь широкую полосу пропускания, объясняет он. Такая установка обеспечивает «высокий коэффициент усиления с лучшими тепловыми свойствами, соответствующими требованиям приложений 5G», добавляет Чандхок.
Как и в случае с любой передовой технологией, есть свои препятствия. Ок отмечает, что по мере того, как чипы уменьшаются, чтобы вместить больше функций, становится сложнее поддерживать производительность.
Чтобы справиться с меньшими размерами упаковки, исследователи придумывают новые конструкции, чтобы выжать каждую унцию эффективности из этих усилителей. Ок говорит, что он считает, что эти инновации являются ключом к созданию систем 5G, которые могут конкурировать на мировой арене.
Компания Red Cat Holdings предоставит Таможенной и пограничной службе США беспилотные разведывательные трикоптеры
Компания Red Cat Holdings выиграла контракты на сумму 1,6 млн долларов на поставку своих беспилотников Edge 130 Blue, которые будут доставлены в Службу таможенного и пограничного контроля США (CBP), говорится в заявлении компании от 8 октября 2024 года.
Контракт, организованный дистрибьютором Darley, был организован через Агентство логистики Министерства обороны США для закупок CBP. Edge 130 Blue, изначально разработанный FlightWave, является одобренным Blue UAS трикоптером, предназначенным для картографирования, наблюдения и разведки на больших расстояниях, говорится в заявлении.
двойной клик - редактировать изображение
Red Cat приобрела FlightWave в сентябре 2024 года, и это последний из серии контрактов с CBP, которая уже использует беспилотники Red Cat Teal 2, сообщает компания. Edge 130 Blue предназначен для правительственных и военных операций, обладает возможностями вертикального взлета и временем полета более 60 минут.
Прототипы беспилотных наземных транспортных средств S-MET Increment II для армии США будут разработаны двумя компаниями
Компании American Rheinmetall Vehicles и HDT Expeditionary Systems, Inc. выиграли два контракта на общую сумму 22 миллиона долларов в рамках программы малогабаритных многоцелевых транспортных средств (S-MET) Increment II армии США, говорится в заявлении армии от 8 октября 2024 года.
Обе компании предоставят по восемь прототипов своих транспортных средств S-MET для испытаний и оценки. Вторая часть программы S-MET направлена на улучшение первой итерации путем удвоения грузоподъемности до 2000 фунтов, добавления более высокой экспортируемой мощности, улучшенного снижения звуковой сигнатуры и модульной архитектуры, говорится в заявлении. Эти обновления предназначены для повышения возможностей небольших боевых подразделений за счет снижения физических нагрузок и обеспечения полунезависимых операций.
Ожидается, что успешные испытания прототипов S-MET Increment II приведут к заключению контракта на производство в конце 2027 финансового года с потенциальным приобретением до 2195 систем, говорится в заявлении.
Anduril представляет новый квадрокоптер «Bolt» для разведывательных и ударных миссий Корпуса морской пехоты США
10 октября 2024 года стартап в сфере оборонных технологий Anduril Industries продолжил серию запусков новых продуктов, представив квадрокоптер с вертикальным взлетом и посадкой под названием «Bolt», который уже заказан Корпусом морской пехоты.
двойной клик - редактировать изображение
Небольшой портативный дрон весом от 12 до 15 фунтов в зависимости от конфигурации может быть запущен вручную и пролететь около 20 километров, а его продолжительность полета составляет более 40 минут. Базовая конфигурация Bolt может выполнять разведывательные, наблюдательные и рекогносцировочные миссии или поисково-спасательные операции, в то время как вооруженный Bolt-M может доставлять взрывчатую полезную нагрузку весом до трех фунтов.
Мы не просто впервые выкатываем это из лаборатории», — заявил Крис Броуз, директор по стратегии Anduril, журналистам в среду перед объявлением. «Это то, что клиенты видели, оценивали, тестировали и использовали».
Bolt специально разработан по контракту для программы Корпуса морской пехоты Organic Precision Fires-Light (OPF-L), являясь одной из «нескольких» систем, которые оцениваются службой, сказал Броуз. Он добавил, что Bolt будет испытан в течение следующих шести месяцев, чтобы дать информацию о потенциальном приобретении и развертывании в финансовом году 2025.
Указывая на распространение относительно дешевых, коммерческих дронов от первого лица в современных конфликтах, Броуз утверждает, что Bolt помогает удовлетворить потребность США в аналогичном оружии с помощью программного обеспечения компании Lattice. Квадрокоптер Bolt может летать автономно и управляться вручную в условиях отсутствия GPS, с такими функциями, как настраиваемые боевые действия.
В режиме сбора данных платформа может обмениваться информацией с другими платформами Anduril и платформами сторонних поставщиков для повышения осведомленности о боевом пространстве, согласно компании. И если оператор, использующий конфигурацию Bolt-M, решает нанести удар, оружие может само направить себя на цель, даже если оно потеряет связь с оператором. Bolt-M также может вернуться назад, если оператор решит не атаковать цель.
«То, что мы делаем с Lattice, — это предоставление как можно большей автономии по всей этой цепочке убийств, чтобы включить этого человека в курс дела, чтобы он мог быстрее принимать более обоснованные решения», — сказал Броуз. «Это обработка и объединение данных датчиков, которые поступают с этих датчиков или этих транспортных средств, независимо от того, будет ли их строить Anduril или другие. Это фактическая оркестровка этих систем».
