Açık Mimariler-3: Askeri Araçlar İçin Yazılım Mimarisi
Askeri araçlar için Açık mimari yaklaşımı öncelikle İngilizlerin “Def Stan 23–009 Generic Vehicle Architecture” isimli standardı ile başlamıştır. Bu standart askeri kara araçlarının elektronik cihazlar, güç, ve kullanıcı arayüzleri için arayüz standartları ve tasarım kısıtları koyarak açık mimari yaklaşımını benimsemiştir.
İngilizlerin bu yaklaşımı daha sonraları ABD, NATO ve Avustralya’da da ilgi görmüştür. NATO bu kapsamda Nato Generic Vehicle Architecture (NGVA) standardını yayımlamıştır. Benzer şekilde Australian Generic Vehicle Architecture (AS GVA) oluşturulmuştur. ABD’nin bu alandaki standardı VICTORY olarak bilinmektedir. VICTORY standardı veri yolu için VDB diye kendi tanımladıkları bir protokol ve veri modeli kullanmaktadır. Diğer standartlar İngiliz standardını temel alarak DDS ara katmanı temelli bir mimariyi benimsemişlerdir. En yeni standart olduğu için bu yazıda NATO Askeri Araç standardı detaylı incelenecektir.
Nato Askeri Araç Mimarisi
Nato Generic Vehicle Architecture (STANAG 4754) sadece yazılım değil sistem açık mimari felsefesini benimsemiştir. Askeri araç elektronik ekipmanlarının verisini dağıtmak üzere DDS ara katmanı standart olarak seçilmiştir. DDS ara katmanı yayımla abone ol mimarisi ve gerçek zamanlı sistemlerin ihtiyacı olan servis kalitesi özelliklerini sağlaması sebebiyle tercih edilmektedir. Bunun dışında Video ve ses için yine standart IP tabanlı protokoller önerilmiştir.
NGVA yaklaşımını tetikleyen kritik iş hedefleri aşağıda verilmiştir:
- Farklı görevlere uyarlanabilirlik için çevik bir yaklaşım
- Yenilikçi ve yeni teknolojilerin daha sık şekilde platformlara entegrasyonu
- Sistemlerin sistemi yaklaşımı ile birlikte çalışabilirlik
4. Entegrasyon risklerini azaltma ve hızlı kullanıma alma
5. Ömür boyu toplam maliyeti düşürme
6. Kullanıcıdan bakım personeline kadar tüm paydaşlar için karmaşıklığı azaltma
Özellikle birinci madde farklı görev ihtiyaçlarını dikkate almayı önermektedir. Askeri araçların konvansiyonel savaşlarda kullanımı dışında isyanlar, barışı koruma, yaygın afet durumlarında da kullanılabilmesi için esneklik önerilmektedir.
Mimari Yaklaşım
NGVA yazılım mimarisi olarak referans bir mimari doğrudan ortaya koymamıştır. Bunun yerine tasarım prensipleri belirlenmiştir. Bu prensipler yazılım ve donanım ara yüzlerinde açık standartların kullanılmasını temel almaktadır. Bunu sağlarken de güvenlik, emniyet ve birlikte çalışabilirlik kalite faktörlerini dikkate almaktadır.
Askeri araçlara entegre olacak elektro optik kamera, radar, GPS gibi alt sistemlerin veri ve güç bağlantıları standart hale getirilmiştir. Veri bağlantısında DDS ara katmanı üzerinden yayımlanacak ve abone olunacak veri tipleri standart olarak belirlenmiştir. Bu ortak veri modeli ile farklı alt sistemler ilgili arayüzü kullanarak askeri araçlara entegre olabilmektedir.
NGVA veri ve video paylaşım altyapısı ethernet olarak öngörülmüştür. Askeri araçta gerçek zamanlı, gerçek zamanlı olmayan verilerin ve de videonun farklı fiziksel ya da sanal ağlarda dolaşması öngörülmüştür.
Video ve ses iletimi için başka NATO standartların referans verilmiş olup temelde SNMP, SIP/RTP, RTSP, MPEG-4 gibi açık standartlar öngörülmektedir.
Askeri araç içindeki CAN-BUS gibi araç özel ağlardaki veriler adaptör yazılımları ile DDS verisine çevrilip ilgili bileşenlere iletilmektedir.
Diğer askeri araçlar, Üs, askeri personel ile ses ve veri iletiminin uyumlandırma yazılımları ile yapılması öngörülmüştür. Benzer şekilde askeri araçta yer alacak komuta kontrol (C4I) ile veri alışverişi de aracı yazılımlar (gateway) ile yapılacaktır. İleride bu komuta kontrol sistemlerini NGVA ile ortak altyapı ve panelleri kullanabileceği ve daha entegre yapıda olacağı öngörülmektedir.
Operatör Terminali Yazılım Mimarisi
Operatör Terminali Yazılım mimari tasarımı bu yazılımın farklı platformlarda yeniden kullanılabilirliği sağlamak amacıyla tasarlanmıştır. Yeniden kullanılabilir bileşenler geliştirebilmek için bileşenler arası arayüzler, işletim sistemi arayüzü, grafik arayüzü, platform özel servisler, programlama dili servisleri, altyapı yazılımları (frameworks) ve donanım bileşen ara yüzlerinin standardının belirlenmesi gerekmektedir. NGVA bu seviye bir standartlaşmaya gitmemiş bunu ülkelerin kendi projelerinde yapmalarını bunu yapar iken de FACE mimarisini veya European Component Oriented Architecture (ECOA) standardını referans alabileceklerini belirtmiştir. Bu kapsamda NGVA sadece bileşenler arası DDS veri arayüzünü tanımlamaktadır. Bu kapsamda bileşenleri, Girdi Çıktı Sürücü Bileşeni, Kullanıcı Arayüzü Bileşeni ve Çekirdek Bileşen ve Görev Bileşeni olarak tanımlamıştır.
Girdi Çıktı Bileşenleri tuşlar, kumanda kolu, pedal, dokunabilir ekran, anahtarlar, klavye, mikrofon, giyilebilir gözlük veya kask gibi girdi cihazları ile ekranlar, artırılmış gerçeklik ekipmanları, sesli ve görsel uyarı bileşenleri gibi cihazlar olabilmektedir. Bu cihazların verileri Girdi Çıktı Bileşeni tarafından DDS verisine çevrilebileceği gibi bu cihazlar doğrudan DDS verisi ile iletişim kurabilirler.
Çekirdek Yazılım, diğer yazılımları başlatıp, durdurma, izleme, göreve özel ekranları tanımlama, ekran görüntülerini gelen girdilere göre yönetme işlevlerini sağlar.
Kullanıcı Arayüzü uygulamaları göreve özel ekranları oluşturup kullanıcıya sergileme ve kullanıcıdan aldığı girdileri görev sistemine iletmekten sorumludur.
Görev Yazılımı araç entegratörü tarafından tanımlanmakta ve geliştirilmektedir
Veri Mimarisi
NGVA model tabanlı tanımlama yaklaşımını izlemiştir. Platform bağımsız veri modeli UML ile tanımlanmıştır. Bu veri modeli daha sonra DDS teknolojisine özel şekilde platform özel modele çevrilir. Burada veri tipleri (type)ve konular (topic) belirlenir. Bu platform özel model daha sonra farklı dillerde kod üretmek üzere IDL’e çevrilmiştir.
Veri modeli ortak tipler ve modüller olarak sınıflandırılmıştır. Alarmlar, Silahlar, Fren, Kullanıcı Arayüzü tanımı, Kullanıcı Girdi cihazları, Lazer mesafe ölçücü, Seyir, Güç, Video, Video izleme, Taktik Sensör ve Taktik Silah bu modüllerin başında gelmektedir. Bu ortak veri modeli IBM Rhapsody ve Enterprise Architect UML ürünleri tarafından açılabilmektedir. (https://www.natogva.org/data-model/)
NGVA veri modellemesini diğer açık mimarilerden bir seviye ileri götürerek her bir veri tipinin kullanacağı servis kalitelerini tasarım kalıpları olarak tanımlamıştır. Örneğin algılayıcılardan periyodik olarak okunan ölçüm verileri sürekli veri tasarım kalıbı ile iletilir. Sürekli Veri kalıbına uyan konular için DDS servis kalitesi ayarları aşağıdaki gibi olacaktır: Veri abonelere iletilirken kaybolduysa tekrar iletilmeyecektir. ( Güvenirlik (Reliability)= İyi niyetli (Best Effort). Bazı aboneler veriyi alırken bazıları alamamış olabilir. Kalıcılık (Durability) Uçucu (Volatile) olacak yani veri o anda abone olmuş abonelere iletilecektir. Her bir kayıtın son durumu tutulacaktır.
Sistemlerin Sistemleri Entegrasyonu
İngilizlerin açık mimari yaklaşımı sistemlerin sistemi yaklaşımını desteklemek üzere ortak kara veri modeli üzerinden üslerin, askeri araçların ve askerlerin bir arada operasyon yapmalarını hedeflemiştir (Land Open system Architectures-LOSA). Bu kapsamda üs ve asker için de standart mimariler öngörülmüştür.
