以太網(wǎng)已成為軍用無人機(jī)（UAV）系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員的首選連接平臺。

固定翼和旋轉(zhuǎn)翼無人機(jī)（UAV）被軍方廣泛用于偵察，搜索和救援，反恐和戰(zhàn)斗。無人機(jī)在派遣飛行員太危險(xiǎn)，太困難或要求太高的任務(wù)中發(fā)揮作用，無論任務(wù)是在無法進(jìn)入的地形還是戰(zhàn)區(qū)，無論目標(biāo)是秘密監(jiān)視，長途飛行還是連續(xù)擴(kuò)展觀察。

固定翼和旋轉(zhuǎn)翼無人機(jī)（UAV）被軍方廣泛用于偵察，搜索和救援，反恐和戰(zhàn)斗。無人機(jī)在派遣飛行員太危險(xiǎn)，太困難或要求太高的任務(wù)中發(fā)揮作用，無論任務(wù)是在無法進(jìn)入的地形還是戰(zhàn)區(qū)，無論目標(biāo)是秘密監(jiān)視，長途飛行還是連續(xù)擴(kuò)展觀察。

無人駕駛飛機(jī)需要使用機(jī)載計(jì)算機(jī)和關(guān)鍵任務(wù)設(shè)備，以支持任務(wù)概況。它們使用多個(gè)傳感器，包括視覺、紅外、近紅外、輻射、生物和化學(xué)。該設(shè)備使用多個(gè)視覺攝像頭，為遠(yuǎn)程飛行員提供180度的前進(jìn)和向下視圖，并記錄任務(wù)數(shù)據(jù)。無人機(jī)上還可能還有短程無線電，衛(wèi)星鏈路，雷達(dá)和其他戰(zhàn)術(shù)通信設(shè)備，以與集中式指揮進(jìn)行通信。所有這些設(shè)備都需要可靠、靈活和快速的連接，以產(chǎn)生一個(gè)和諧工作的機(jī)載系統(tǒng)，并使任務(wù)保持在正軌上。

以太網(wǎng)是政府和商業(yè)應(yīng)用中有線連接技術(shù)的成熟標(biāo)準(zhǔn)，由于其經(jīng)過驗(yàn)證的互操作性、可靠性和速度，現(xiàn)在正迅速成為軍事和其他堅(jiān)固型應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)。專用總線架構(gòu)傳統(tǒng)上用于軍事應(yīng)用，包括無人機(jī)，但過去曾導(dǎo)致更重，專有和不靈活的系統(tǒng)。

為什么選擇無人機(jī)以太網(wǎng)？

以太網(wǎng)已被證明是軍用無人機(jī)應(yīng)用的可行替代方案，原因如下：

以太網(wǎng)和 IP 技術(shù)無處不在

以太網(wǎng)設(shè)備本質(zhì)上是可互操作的，鼓勵(lì)模塊化

堅(jiān)固耐用的商用現(xiàn)貨 （COTS） 組件一應(yīng)俱全

以太網(wǎng)繼續(xù)獲得大量技術(shù)投資

以太網(wǎng)使用已建立的基礎(chǔ)設(shè)施在全球跨距離運(yùn)行

軍方使用的無人機(jī)中越來越多的部件現(xiàn)在被模塊化并通過以太網(wǎng)連接。

無人機(jī)以太網(wǎng)連接的優(yōu)勢

首先，以太網(wǎng)是健壯的。前幾代連接容易受到無人機(jī)在正常條件下面臨的因素的影響。污垢、潮濕、溫度偏差和振動(dòng)都會降低標(biāo)準(zhǔn)總線架構(gòu)連接的效率和效率。以太網(wǎng)是一個(gè)更可靠和可靠的連接平臺;此外，交換機(jī)之間的互連性可以使這些連接更加可靠。例如，可以在無人機(jī)中使用多個(gè)交換機(jī)來提供冗余并消除單點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)故障的可能性。交換機(jī)相互連接，因此可以通過圍繞故障進(jìn)行路由來避免交換機(jī)故障或交換機(jī)之間的鏈路故障。

以太網(wǎng)還提供診斷功能。管理型以太網(wǎng)交換機(jī)可以提高 UAV 內(nèi)部通信的彈性。該系統(tǒng)可以設(shè)置為自我檢測和自我管理模塊，從而增加無人機(jī)的正常運(yùn)行時(shí)間。

在某些總線架構(gòu)中，如果一個(gè)模塊發(fā)生故障，通過直接電氣連接相互通信的模塊可能會使整個(gè)系統(tǒng)崩潰。然而，在以太網(wǎng)架構(gòu)中，模塊是電氣隔離的，因此如果一個(gè)模塊發(fā)生故障，損失僅限于該模塊的損失。

以太網(wǎng)組件的模塊化還使無人機(jī)具有設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的靈活性。由于以太網(wǎng)組件的靈活性，無人機(jī)可以用于多種功能，并且現(xiàn)場的無人機(jī)可以在現(xiàn)場進(jìn)行改裝和裝備以滿足特定需求。

以太網(wǎng)還可以幫助解決尺寸、重量、功耗和成本（SWaP-C）問題。每減少一盎司的重量就意味著無人機(jī)的飛行時(shí)間更長，因此每一盎司的部件重量都必須提供并保持最佳的系統(tǒng)性能。每平方英寸必須承載盡可能多的功能。電源管理也是一個(gè)挑戰(zhàn)，為部署的無人機(jī)找到平衡至關(guān)重要。輕巧、堅(jiān)固的以太網(wǎng)交換機(jī)是充分利用SWaP-C壓力和約束的絕佳組合，因?yàn)樗鼈優(yōu)槠渌O(shè)備節(jié)省了無人機(jī)上的空間空間。

以太網(wǎng)供電

SWaP 的電源部分可以通過稱為以太網(wǎng)供電或 POE 的概念來啟用。該技術(shù)使單根電纜能夠?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)設(shè)備（如傳感器、IP 攝像機(jī)甚至無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)）提供數(shù)據(jù)連接和電力。POE 通過標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)布線（即 CAT5）工作，直接從聯(lián)網(wǎng)設(shè)備所連接的數(shù)據(jù)端口供電。

在傳統(tǒng)的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中，POE已經(jīng)實(shí)施了多年，以幫助簡化網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的布線 - 特別是在運(yùn)行電氣和CAT5電纜可能既麻煩又昂貴的情況下。在戰(zhàn)場和航空電子通信網(wǎng)絡(luò)中，使用 POE 交換機(jī)可以在單個(gè)設(shè)備上提供數(shù)據(jù)連接和電源，從而大幅降低這些移動(dòng)平臺上的空間需求和布線復(fù)雜性。通過在單個(gè)移動(dòng)平臺中消除電源和相關(guān)布線，這些空間受限的平臺可以利用急需的空間來支持新設(shè)備，以增強(qiáng)通信和戰(zhàn)場效率。

如今，IEEE 有兩種通用的 POE 標(biāo)準(zhǔn)，支持兩個(gè)級別的功率分類。這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)可確保所有使用 POE 的設(shè)備都兼容，并且將相互互操作。原始的 802.3af POE 標(biāo)準(zhǔn)為使用 48 V 的每個(gè)設(shè)備提供高達(dá) 15.4 W 的直流電源。在大多數(shù)情況下，供電設(shè)備僅提供12.95 W，因?yàn)殡娎|中會消耗一些功率。僅需要這種較低功率的設(shè)備示例包括標(biāo)準(zhǔn) IP 攝像機(jī)、大多數(shù) WLAN 接入點(diǎn)和 IP 電話。

隨著遠(yuǎn)程設(shè)備變得越來越復(fù)雜，并且設(shè)備需要更多的計(jì)算能力，運(yùn)行它們所需的電力也隨之增加。其中一些設(shè)備包括水平轉(zhuǎn)動(dòng)傾斜變焦 （PTZ） 攝像機(jī)和高功率無線通信設(shè)備。最近，IEEE將該標(biāo)準(zhǔn)更新為802.3at-2009 POE標(biāo)準(zhǔn)，也稱為POE +或POE plus，可為這些增加的功率要求提供高達(dá)25.5 W的功率。為設(shè)備供電必須支持 30 W 的直流電源，以補(bǔ)償電纜中的耗散。

評估 POE 交換機(jī)時(shí)，需要評估這些交換機(jī)中可用的真實(shí)功率。例如，盡管交換機(jī)上可能有八個(gè)端口，但該交換機(jī)的總體 POE 功率預(yù)算可能不足以支持每個(gè)端口上的 POE+。需要計(jì)算和規(guī)劃對設(shè)備類型及其功耗進(jìn)行全面評估。

使用壽命長

最后，以太網(wǎng)擁有較長的設(shè)計(jì)壽命：以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)存在了很長時(shí)間 - 超過40年 - 這意味著無人機(jī)設(shè)計(jì)人員可以減少設(shè)計(jì)過時(shí)。采用它的系統(tǒng)可以享受較長的生命周期。

無人機(jī)正在擴(kuò)展任務(wù)潛力，降低風(fēng)險(xiǎn)，提高效率，使現(xiàn)代軍隊(duì)能夠以前所未有的方式開展前所未有的行動(dòng)。隨著無人機(jī)所需功能的增長，無人機(jī)技術(shù)不斷面臨新的要求和任務(wù)，這就要求改變設(shè)計(jì)和系統(tǒng)的方法。板載以太網(wǎng)連接有助于實(shí)現(xiàn)很大的設(shè)計(jì)靈活性，以滿足無人機(jī)不斷變化的需求。

標(biāo)準(zhǔn)和速度方面的進(jìn)展

為了跟上對數(shù)據(jù)的指數(shù)級需求和共享，以太網(wǎng)在過去五年中在速度上取得了一些巨大的飛躍。2010年，IEEE邁出了前所未有的一步，同時(shí)批準(zhǔn)了兩個(gè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) - 本地服務(wù)器應(yīng)用的40 GbE標(biāo)準(zhǔn)和互聯(lián)網(wǎng)骨干網(wǎng)的100 GbE速率。這些標(biāo)準(zhǔn)一起被稱為高速以太網(wǎng);40 GbE 整合了 4 條 10 GbE 的通道，100 GbE 整合了 4 條 25 GbE 的通道（一項(xiàng)全新的技術(shù)）。40 GbE實(shí)施在數(shù)據(jù)中心內(nèi)將服務(wù)器和路由器相互連接（東/西流量）方面正在獲得動(dòng)力，而服務(wù)提供商正在其網(wǎng)絡(luò)骨干網(wǎng)（北/南流量）中實(shí)施100 GbE。這兩種標(biāo)準(zhǔn)都需要更高速的光纖來建立連接。

去年早些時(shí)候，IEEE開始組建工作組工作組，以創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)，以實(shí)現(xiàn)25 GbE（為支持100 GbE而開發(fā)的四個(gè)25-GbE通道中的單個(gè)通道）和400 GbE（四個(gè)100-GbE鏈路的合并）。

隨著以太網(wǎng)作為連接設(shè)備以及通過有線和無線網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備、從個(gè)人到桌面再到家庭再到汽車的數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖走x技術(shù)變得越來越普遍，它將繼續(xù)發(fā)展。以太網(wǎng)的美妙之處在于，作為標(biāo)準(zhǔn)，無論設(shè)備支持什么速度，所有速度都通過交換機(jī)和路由器向后兼容;此外，使用以太網(wǎng)作為標(biāo)準(zhǔn)連接的設(shè)備將始終能夠相互通信。

對于軍用嵌入式和非嵌入式系統(tǒng)來說，這是一個(gè)激動(dòng)人心的時(shí)刻。政府對COTS和標(biāo)準(zhǔn)化的要求使我們更接近于向軍事應(yīng)用提供相同的商業(yè)應(yīng)用采用率，這將使我們能夠保護(hù)和拯救生命。

審核編輯：郭婷