MOSA 探讨国防模块化系统趋势

模块化开放系统架构 (MOSA) 解决了国防模块化系统的趋势

在过去两年中，国防部、政府机构和行业的共同努力促成了通过开发开放标准采用共同平台的共同努力。这项新计划的流程始于政府表达他们对嵌入式系统公司的需求，以及所有相关各方共同努力实现这些目标。首要目标是为常见系统指定基础系统架构，例如选择硬件标准（在本例中为现有的 OpenVPX 标准）和系统互操作性。这项工作被称为 “开放群组传感器开放系统架构™” 或 “SOSA™”，它促进了以前无法实现的跨行业边界的协作。但是跨模块的互操作性问题仍然存在。限制使用和具体使用 OpenVPX 插槽配置文件有助于推动这项工作向前发展。正如VITA 46.11所规定，机箱监控和管理虽然早已包含在其他开放标准中，但现在已成为OpenVPX的一项要求。（要简要了解 SOSA 及其发展，请访问我们的 Alphabet Soup 博客）功能的增加往往意味着功率要求的增加。这就需要使用新技术来冷却模块。电源接口定义已标准化，以简化电源并使其在系统级别上更具互操作性。系统管理是另一个正在改变网络基础设施的领域，尤其是在电力系统的标准化领域。

嵌入式平台提供基础架构

封装供应商设计的平台是构建坚固耐用的嵌入式系统所需的基础架构。因此，这是自然而然的进展，随着应用程序需求的发展，系统本身的框架也在变化。例如，在许多较新的系统中，正在背板上实现高速信道，以满足整个网络基础设施的数据需求。为了满足计时需求，引入了径向计时。

模块化开放标准要求博客-图 1

图 1：随着系统功能的提高，基础架构的需求也必须不断变化。

极品背板速度

那么，这些接口提高速度会带来哪些影响？首先，现在背板的运行速度快了两倍半，从 10 G 到 25 G。这需要出色的信号完整性建模和仿真来验证设计假设。更高的信道速度推动了对能够更好地处理损耗但成本更高的新型高速材料的需求。接下来，需要更好的连接器，这就是嵌入式社区一段时间以来一直将精力集中在高速VPX连接器上的原因，这些连接器现已上市，并且向后兼容的吞吐量从10 G到25 G不等。

以太网接口的速度一直在提高；如今，我们主要通过背板使用 10 Gbps 以太网，未来将趋向于 40 和 100 Gbps。同样，我们看到 PCIe 从 8 Gt/s 的第 3 代移动到每秒 16 Gt/s 的第 4 代。

那冷却和电源呢？

随着系统能力和处理能力的提高，冷却技术也受到影响。使用传统的 VITA 48.1 空气冷却标准和 48.2 的传导冷却标准，系统设计人员遇到了大约 60 W 至 75 W 的困境，需要采用新的技术来缓解更高的散热，例如通过冷却的气流，或者 48.8，即通过模块侧面向上压过散热片，然后排出机箱。这允许模块散发多达两倍的热量，这意味着可以轻松处理介于 60 W 和 130 W 之间的范围内。VITA 48.4 通过液体流通 (LFT) 技术提供更好的冷却效果。电子封装的发展还必须与不断变化的热缓解技术保持同步。例如，简单卡片指南中的改进技术为空气流动提供了新的渠道。系统模块的开发人员将需要效仿，采用复杂的散热器，这些散热器可能需要新的制造技术，但可以帮助设计人员满足必要的冷却要求。（图 2）

模块化开放系统需求博客-图 2

图 2：新的冷却方法正在增加高密度嵌入式系统的耗散功率。努力简化来自电源的导轨数量也有助于解决电源挑战。在典型的电源中，我们会有 +12 V、+5 V、+3 V 和 +/-12 V。为了标准化和简化背板电源接口，功率降低到 12 V，仅使用 3.3 V AUX，这就要求重新设计电源模块。伴随着这一变化，电源模块变得智能化，VITA 46.11 嵌入了管理功能。现在，通过 IPMB、IPMC 和平台管理模块，系统可以查询电源和电路板模块，以获取持续的系统运行状况监控信息。

射频和光学助您一臂之力

接口的速度显示出向射频和光纤发展的明显趋势。在背板和模块上，连接器都在变化。模块上的光纤连接器可以通过背板上的配对连接器接收 I/O。同样，射频带宽在增加，密度需求也越来越高，我们看到了新的射频连接器模块。

合作是游戏的名称

随着能力的提高和互操作性越来越成为规范，明确定义的开放标准可确保所有相关方都能高效、有效地朝着共同的目标努力。这种制衡系统还有助于为更新、更好的创新铺平道路，使耐用型应用能够适应技术标准的变化。