החיבורים הפנימיים של מערכות כלי הרכב הצבאיים של היום עוברים למהירויות של ג’יגה סיביות בשנייה בתנאי סביבה קשים

Stephen Webte, Molex

כיום משתמשים בכלי רכב טקטיים, המתוכננים במיוחד לשימוש קצה בתחום הצבאי, בין אם גלגליים או זחליים, באופן גובר והולך, תוך כדי תנועה במערכות SATCOM (תקשורת לוויינית), בחיבורי נתונים מהירים ובמערכות מחשוב בריבוי משימות. בעתיד הקרוב, ייראו בתחומינו כלי רכב להובלת מטענים בלתי מאויישים, עם מערכות נהיגה אוטונומיות, שמנווטות באמצעות אותות וידיאו בזרם רציף ברזולוציה גבוהה. אי לכך, מתרחב, ובקצב לא מבוטל, הצורך בחיבורים פנימיים עמידים בעלי ביצועים גבוהים במערכות המותקנות בכלי רכב צבאיים.
רבים מבינינו זוכרים את הזמנים שבהם ההתקן החשמלי המורכב ביותר בכלי רכב טקטיים להובלת מטענים היה מתג האיתות. לפני שנים רבות היו גם מערכות בסיסיות של בקרת אש בטנקים, אך אלו היו מערכות עצמאיות ומכשירי הרדיו של הימים הרחוקים האלו שימשו לצורך תקשורת קולית בלבד. כוחות צבא הסתמכו על מערכות תקשורת פנימית, אבל רשתות תקשורת נתונים היו בזמן ההוא רק ניסויי מעבדה, והמחשבים במידה רבה היו מחשבים שנחשבו מהסוג של מחשבים ראשיים. המחברים שתמכו ביישומים אלו היו מהסוג העגול בתקן צבאי המחמיר

, כמו למשל Mil-C-5015 ו-Mil-C-38999.
צפיפות החיבורים הפנימיים גדלה בסדרי גודל במהלך השנים, ואם נעבור לימינו אלה, טכנולוגיית הרשתות משובצת כיום כמעט בכל מערכת שמותקנת בכלי רכב. לכן אין כל הפתעה בכך שכלי רכב צבאיים הופכים להיות משופעים יותר ויותר ברשתות תקשורת.
רשת אחת, הפרושה בדרך כלל לצורכי תקינות ותחזוקת כלי הרכב, מבוססת על טכנולוגיית אפיק (CAN) ופותחה עבור עולם כלי הרכב האזרחי. בתלות במימוש, נשלחים באופן אוטומטי, מדי פרק זמן, דוחות הנוגעים למצב כלי הרכב דרך קישור הנתונים או שאנשי צוות תחזוקה מורידים אותם. מערכות אלו משמשות לצורך תחזוקה חזויה, על מנת למנוע תקלות באמצעות בחינת מגמות במצב הרכיבים.
ניקח למשל משאבת דלק: היא יכולה לפעול בטווח נתוני המפרט שלה, אך ייתכן ששלושת הדוחות האחרונים הראו מגמה קבועה של ירידה בלחץ הדלק. תוכנה, אשר משמשת לניתוח, יכולה לאסוף את הנתונים האלו ולהפיק התרעה, וכך אנשי צוות התחזוקה יכולים לענות לבעיה, בטרם תתרחש תקלה.
רשת תקשורת נוספת שנמצאת כיום, בדרך כלל, בכלי רכב היא רשת מבצעית או רשת למשימה. זו הרשת שמקשרת בכלי הרכב את המחשבים, חיבורי הנתונים, מכשירי הרדיו, מערכות הראיה ומערכות הניווט, אשר מעורבים באופן ישיר בביצוע המשימות. טכנולוגיית הרישות היא Ethernet, ורוב המערכות מסתמכות כיום על מערכות של 100 מגה ביית. ואולם, gigabit Ethernet החלה אף היא להופיע, והפכה להיות סטנדרטית עבור כלי רכב הנמצאים כיום על שולחנות השרטוט.
קו החזית הופך גם להיות עמוס עם נתונים עם וידיאו בזרם נתונים רציף ברזולוציה גבוהה, עם נתוני חיישנים של כלי רכב בלתי מאויישים ועם מעקב אחר כלי רכב. קיים אפילו פיתוח מתקדם של כלי רכב ללא נהג, אשר מסתמכים על הכרת וידיאו ברזולוציה גבוהה, על מנת לעקוב ולנוע בנתיבים מוגדרים. למערכות יהיה יתרון ממשי ממהירויות של 10gigabit Ethernet אשר יאפשרו לכלי רכב קרביים המקושרים באמצעות קישורי נתונים לאתר במדויק את מיקומם בינם לבין עצמם, למען קבלת מודעות סביבתית מצוינת.
כל היישומים האלו כבר נמצאים כאן והם כבר מותאמים כיום לכלי רכב, על אף שקיימות בעיות הקשורות להספקים ולמקום עבור מערכות אלו. כלי רכב חדשים יתוכננו כך שיתמכו במערכות האלה מתחילת התכנון.
אם כך מהו האתגר בחיבורים הפנימיים של מערכות? למרבה הפליאה, מחברים שפותחו לפני שלושים שנה, עודם נמצאים בשימוש, גם כיום. הסיבה לכך טמונה אולי בעובדה שעד עתה הם נותרו מתאימים לתפקידם. אותות אנלוגיים ואותות ספרתיים במהירויות נמוכות פועלים באופן מצוין במכלולי הכבלים הצבאיים עם מחברי 38999 העגולים, ומתכנני המערכות יכולים להיות בטוחים בהמשך קיומן של תמיכה וזמינות. מעבר לכך, שמשתמשי הקצה מרגישים בנוח עם העיצוב שלהם.
ואולם, עם הרחבת הצורך במהירויות של ג’יגה סיביות בשנייה, הבעיות רק מתחילות להופיע. המבנה המעגלי הצבאי התקני אינו מתוכנן למהירות גבוהה, ואם מציידים אותו במגעים מיוחדים, נדרש למבנה המעגלי מקום רב בלוח הפיקוד. סביר להניח שעם התכנון של מחברי
RJ-45, יופיעו בעיות דומות הקשורות למקום.
על מנת להתמודד עם האתגר הזה, יצרני מערכות צריכים לשקול את השימוש במערכות תעשייתיות של חיבורים פנימיים המתוכננות לביצועי Cat6A ומתאפיינות בגדלים קומפקטיים המשולבים בביצועים סביבתיים של עמידות לפי IP69. בנוסף לעובדה שהן מספקות ביצועים של מהירויות בג’יגה סיביות בשנייה ועמידה בתנאי סביבה קשים, מערכות החיבורים הפנימיים חייבות גם להציע תכונות מתקדמות בתחומי ההספק, ת”ר (RF) ותקשורת אלחוטית – אשר תאפשר שימוש בתקשורת Bluetooth בתוך תא הצוות באמצעות מערכות ראש אלחוטיות.
מאחר שאין גבול לשימוש הבלתי ראוי במערכות בסביבות של כלי רכב טקטיים, לכל היישומים של מערכות בכלי רכב צבאיים נדרשים מפרטים מחמירים ביותר, בכל הנוגע לביצועים בתנאי הסביבה והם חייבים להיות עמידים מבחינה מכנית. בעת בחירה בחיבורים פנימיים של מערכת, הטוב ביותר הוא לבחור בדגמים שמציעים את רוב התכונות הבאות, אם לא את כולן:
טווחים נרחבים של טמפרטורות פעולה, עם יכולת לפזר חום פנימי וחום של הסביבה.
עמידות גבוהה בהלמים, ברעידות ובאבק.

באשר לחיבורים פנימיים עתידיים במערכות צבאיות, יש להעדיף שימוש רב יותר בפתרונות סיב אופטיים, כתוצאה מהדרישות לרוחב פס גדול יותר ועמידות טובה יותר להפרעות ולשיבוש. דרישות להספק גבוה ימשיכו להתגבר, ולכן השימוש באנרגיה חלופית יהפוך להיות בעל חשיבות מאחר שבאספקת אנרגיה טמונים הן עלות גבוהה וגם סיכון גבוה.
פתרונות עמידים של חיבורים פנימיים, חיוניים כיום להצלחתם של יישומי אנרגיה חלופית. בניסיון להוסיף פתרונות מותאמים אישית מהמדף למערכות רישות, החברות מחפשות גרסאות מוקשחות של יישומים מסחריים מסורתיים, שיש בהם כניסות ויציאות מהירות. בשוק הצבאי קיימת כיום דרישה לביצועים חשמליים גבוהים וגם לביצועים עמידים בתנאי סביבה. במקרים רבים למערכות של חיבורים פנימיים יש חסרון בהיבט כזה או אחר.
היצרנים של מערכות לכלי רכב צבאיים חייבים להבטיח שהם מסתמכים על חיבורים פנימיים אשר מציעים איכות בשתי התכונות. התוצאה הסופית תהיה מערכות המשמשות למשימה אשר יספקו יותר נתונים במהירות גבוהה יותר לאנשי צוות שדה במערכות צבאיות, על מנת שהם יוכלו להיות יעילים.

על ידי כך שהם מסתמכים על חיבורים פנימיים מהירים יותר, קטנים יותר קלים יותר וכדאיים יותר מבחינת העלות, אשר גם פועלים היטב בתנאי סביבה קשים, אותם יצרנים של מערכות המיועדות לשימוש בכלי רכב, מציעים לצבא גם טווח רחב יותר של טכנולוגיה ויכולת המצאתיות. פתרונות משולבים בהתאמה אישית יכולים לסייע בהשגת מטרות של ביצועים מבצעיים – עם איכות יעילות ואמינות – על מנת להבטיח קישוריות חלקה ביישומים שהם קריטיים לביצוע המשימה.

אודות המחבר
סטיב עובד בתעשיית המחברים מאז שנת 1992 במגוון של תפקידי הנדסה, מכירות ושיווק. כמי שהוא אחראי לניהול תעשייתי אסטרטגי בשווקים בתחום הצבאי, התעופתי ובתחום החלל, הוא מוצב כיום מחוץ לבריטניה ב-Molex אירופה.