模块化开放系统架构计划的重要性
MOSA的目标——提高系统功能、兼容性和成本——的前提是政府与行业之间的紧密合作。尽管军队的每个服务部门都对生产所需系统的标准有模型或看法，但在过去几年中，互操作性这一共同目标重塑了军用电子格局。
当希望通过用于构建嵌入式系统的硬件在执行计算过程中获得优势时，互操作性是一个重要的概念。
我们需要什么才能在国防部可能使用的系统中连接事物？主要元素包括网络系统基础设施和通过高速以太网驱动的通信。但是，架构中还嵌入了其他几个元素需要考虑。其中可能包括用于导航的同步和精确定时信号、用于监控健康模块的系统管理以及使模块能够运行的电力系统。
开放组传感器开放系统架构™（SOSA）是使用其他开放标准的管理标准，这些标准属于SOSA的范畴，并且都遵循MOSA方法。其中之一，即OpenVPX或VITA 65，本质上是符合SOSA的国防部模块的硬件标准。
快速回顾 OpenVPX 的主要元素
让我们来看看 OpenVPX 的幕后花絮。它由VITA管理，是一系列久经考验的、基于Vita的开放标准。首先要注意的是，它定义了特定的插槽模块配置文件，以限制组件的连接方式，从而减少潜在的不兼容性。系统管理通过 VITA 46.11 进行处理，该标准涵盖了机箱和系统管理概念。
同样，定义了一种向系统供电的常用方法，允许使用可以同时满足 3U 和 6U 系统需求的标准 PSU 模块。OpenVPX 通过子组 VITA 62 对电源模块接口定义进行标准化，因此各个 LRU 之间保持了一致性。
通过新的冷却技术支持更高功率的模块也是 OpenVPX 的一部分。通过SOSA硬件标准，这些模块还与CMOSS和HOST保持一致，涵盖了陆军、海军和空军的需求。
OpenVPX 紧跟行业变化
市场的需求不会停滞不前。以以太网和 PCIe 为例。从 1980 年到 2020 年，随着对更快速度的需求不断增加，以太网从 10 MB 增长到 1 GB，然后从 10 MB 增加到 25 GB，再到 100 GB。（图 2）
PCIe 是我们在模块和系统之间移动数据的方式。它最初是2.5 Gigatransfers，然后是 5 个，现在是 8 个，并且正在进入每秒 16 个 Gigatransfers 的领域。这两种趋势使嵌入式设计人员能够在 OpenVPX 中实现更快的设计。该行业正在通过采用标准和实施建造先进军事系统所需的背板技术来做到这一点。
为了将不同的卡插在一起并确保互操作性，需要采用一致的方法将它们引出并映射，这样才能与信号保持一致，最终使电路板通过背板互连。OpenVPX 提供了一种以一致的方式将卡片通信或连接在一起的方法，因此无需将时间花在使元素协同工作上。相反，开发工作可以集中在构建系统功能上。
让我们考虑一下在过去几年中塑造OpenVPX的其他一些作品。根据美国陆军的一项倡议，形成了一种硬件融合架构，该架构为网络连接通信带来了新的概念，例如更快的互连。新的光纤和射频连接器的使用、用于计时的无线电绘图方案以及对模块中更高功率密度的研究也被引入了VPX领域。
应对系统设计趋势
另外两个趋势包括系统变得越来越复杂，以及越来越需要同步以标准化卡之间的计时方式。OpenVPX 接受了这一挑战，并定义了径向时钟策略和时段。该计时卡生成定时信息并生成可以向下分布在背板上的时钟信号。
更高的带宽要求给系统背板带来了压力，现在系统背板的运行速度需要比一两年前快2.5倍。这已演变为新的高速背板实现，它利用了新的信号完整性和仿真模型以及从 10 Gb 到 25 Gb 的连接器，连接器支持切换速度。（图 3）
随着时间的推移，模块已从 40 W 变为 60 W，最高可达 130 W，具体取决于每个模块的需求。以传导冷却的方式做到这一点很困难，这使我们不得不考虑其他方法。气流 (AFT)，VITA 48.8，通过将空气带过模块，排出卡片并带走热量，将更多的空气推入模块，从而能够以改进的传导冷却方式对其进行冷却。液体流通 (LFT)，即 VITA 48.4，是另一项新的冷却标准，它为允许需要更多功率的解决方案使用液体冷却功能提供了路线图。
开放标准架构的持续发展
OpenVPX 是一种生活标准，随着军事平台技术需求的发展，它面临着新的挑战，不断探讨如何将新技术整合到坚固耐用的系统中以实现国防部规定的要求。
总而言之，未来的国防部系统正受到模块化开放系统架构方法和对当前技术的需求的影响或驱动。这些正在影响新系统，并将影响未来的设计、机箱、背板、电源要求等。对OpenVPX所提供内容的简要介绍表明，它是一个受支持的活跃标准，现已问世，并将不断发展以满足国防部未来的系统需求。它非常符合MOSA和SOSA、CMOSS和HOST的更高级别标准，并且提供了允许MOSA实现其目标的硬件标准。
