בתחום הצבאי קיימת דרישה תמידית לעליה בצפיפות ההספק, בביצועים, בנצילות ובאמינות, ומנגד למארזים ולעלויות קטנים יותר. התעשייה בתחום עוברת לטכנולוגיות ירוקות עם צפיפות אנרגיה גבוהה יותר וממערכות בתקן צבאי מלא למערכות מסחריות. מעל לכל, הגודל והמשקל הופכים להיות המניע העיקרי בתחום.

כלי רכב קרביים
המגמה העיקרית כיום היא חשמול כלי רכב ואוטומציה של חלקם. חלק גדול מהמערכות ההידראוליות מוחלפות בחשמליות ולאלה נדרשות מערכות הספק. פלטפורמות קיימות, משודרגות עם אלקטרוניקה ולמעשה כל הפלטפורמות החדשות מכילות מערכות הספק רבות מתמיד של אלקטרוניקה.
פלטפורמות חדשות רבות מנצלות את טכנולוגיית ההספק שפותחה עבור תוכנית FCS. למשל, רכב הקרב החטיבתי של הצבא (GCV) יכול להשתמש בבקרים למנועי סרוו שפותחו עבור כל כלי הרכב בתוכנית. בקרים אלו משמשים לכמה פונקציות שונות, בהן הנעת הצריח והצבתו, מערכת הטיפול בתחמושת, מניפות ומשאבות ברכב ופתיחה אוטומטית של דלתות ופתחים.
הבקרים החדשים עברו בדיקות באבי טיפוס של כלי רכב לתוכנית FCS, במיוחד בתותח לירי מחוץ לקו הראיה (NLOS–C), שהוא כלי הרכב המוביל בתוכנית FCS מבחינת לוחות הזמנים. כלי רכב קרביים רבים יותר משתמשים בטכנולוגיית מתח גבוה הדורשת גישה שונה לאלקטרוניקה. טכנולוגיית המתח הנמוך (28 וולט) משתמשת בדרך כלל ברכיבי MOSFET ולעומתה משתמשת טכנולוגיית המתח הגבוה (610 וולט) ברכיבי IGBT. יתרונות המתח הגבוה כוללים צפיפות הספק והעברת הספק גבוהות יותר ונצילות מוגברת.
מגמה זו, שבה מציידים את כלי הרכב הקרביים ביותר מערכות אלקטרוניקה לרכב, תמשיך ככל הנראה, עובדה שתוסיף גם מערכות הספק אלקטרוניות שבתחומן מתחוללת מהפיכה: החברות יוצאות לשוק בקביעות עם התקני הספק והתקני בקרה הקשורים למערכות הספק אלקטרוניות.

מחומצה ועופרת אל הליתיום
בכלי רכב קרביים וברכב טקטי רך משולבים מצברים המשמשים להפעלה עצמאית של התקנים, כדוגמת מערכות כיבוי אש ומפעילים להנעת דלתות. מקורות הכוח למערכות אלו ולמערכות רדיו, GPS ויישומים נישאים אחרים לכוחות לוחמים ביבשה היו בעבר מצברי עופרת והיום משמשים עבורם מצברי זרחת ליתיום–ברזל.
ההבדלים בין מצברים אלו לסוללות תחמוצת ליתיום–קובאלט, המשמשות כמעט בכל מחשב נייד ובכל טלפון סלולרי, טמונים ביכולת אספקת הזרם ובטווח טמפרטורות העבודה – שניהם גדולים יותר במצברי הזרחה. יכולת הזרם מאפשרת יצירת מצברי זרחה שווי ערך למצברי עופרת אבל קטנים מעט יותר, קלים הרבה יותר ורגישים הרבה פחות לבעיות של אוורור ונזילות. בתעשייה צופים שבשנים הקרובות יהיו שיפורים בקיבולת הכוללת של מצברים עם עליה בדרישה למצברי זרחת ליתיום–ברזל כשיצרני OEM יחפשו חלופות לטכנולוגיית העופרת.

ניהול הספקים
מערכות ניהול הספקים זוכות לתשומת לב בדומה לספקי הכוח. כוחות המארינס של ארה”ב מתוכננים להעריך בקיץ הקרוב מערכות ניהול הספקים לרכב במטרה לשפר את ביצועי הכוחות על ידי הגדלת אספקת החשמל לכוחות היבשה. מערכת ניהול הספקים שנמצאת כיום בפיתוח ותותקן ברכב השטח הצבאי האמר (HMMWV), תגדיל ביותר מפי שלושה את תפוקת החשמל שלו ותאפשר אספקת חשמל לתמיכה במתקנים כגון חפ”ק, ובתי חולים שדה. המערכת תאפשר גם לספק חשמל בחרום במקרים של אסונות טבע. שילוב של מערכות ברכב האמר ירחיב בו את יכולת ההפקה הרציפה של חשמל נייד ל–30 קילו–וואט לצורך תמיכה ביחידות משלוח של כוחות המארינס.
המערכת המשולבת מפיקה חשמל ומנהלת אותו לשימוש בכלי הרכב וכמקור חשמל לשימוש חיצוני, מבטלת את הצורך במחוללי חשמל נגררים ומשפרת את הניידות של רכב ההאמר. פתרון הניהול משמש גם לניהול אביזרים ברכב המופעלים בחשמל כדוגמת משאבות מים, מאווררי מנוע, משאבות להגה כוח ומיזוג אוויר.

תגובה ראשונה
יישומים אחרים לכלי רכב צבאיים מתבססים יותר ויותר על רכיבים אזרחיים מהמדף. שילוב של ממירים ממתח ישר למתח ישר עם ממירים ממתח חילופין למתח ישר, מאפשר הקטנה של 25 אחוז בגודל המארז. מערכת זו שולבה במקלטים ניידים טקטיים המשמשים כוחות לתגובה ראשונה והיא נבחרה בזכות מפרטי העמידה בהלמים וברעידות ובזכות טווח טמפרטורות העבודה הרחב שלה. תחום נוסף שבו הדרישה גוברת הוא ספקי כוח מקוררים בהולכה או בהסעת חום.

תת מימי ובאוויר
מערכת צבאית מוקשחת להמרת מתח ישר למתח ישר, מבוססת רכיבי COTS עם מתח כניסה של 28 וולט, הותאמה לשימוש בכלי רכב קרקעיים וביישומים מוטסים, אם כי היא משמשת גם במערכת סונר אקטיבי תת מימי. סונר אקטיבי יכול לגלות צוללות מסוגים שקטים מידי לגילוי באמצעות סונר פסיבי ויונקים ימיים גדולים הנמצאים באזורים רועשים כדוגמת אזורי תמרונים צבאיים. היישום של ממיר המתח שימש במערכת סונר אקטיבי להגנה על נמלים.
מערכת הסונר, המורכבת מגליל תת מימי עם מתמרים הידרופוניים, משדרת אות וקולטת את האות המוחזר. הקולות הנקלטים מנותחים כדי לזהות את העצם או התוקף, בין אם מדובר בשחיין, בלויתן או בכלי רכב תת ימי. התכנון דרש פתרון בעל אמינות גבוהה, קטן ממדים, מפיק רעש נמוך, פועל בהספק של 1 קילו–וואט ועם פיזור הספק נמוך.

צורכי האספקה של מל”טים
מודולי הספק בגלי מיקרו משמשים ביישומים מוטסים, כמו למשל הדמיה של איומי לוחמה אלקטרונית, במערכות אלקטרוניות של אמצעי נגד (ECM) ובמכ”מים רב–אופניים בחריר סינתטי (SAR). מודולי ההספק מסנכרנים את תדירות המיתוג של ספק הכוח לאות השעון של המכ”ם ומשתתקים בזמן האות כדי להבטיח שלא יאבד כל אות.
מגברי TWTA משמשים כמגברי משיבים בלוויינים שלהם נדרש שימוש בפס Ku ותדירויות גבוהות יותר. היחס בין הספק תפוקת ת”ר (RF) של המגברים לבין כניסת ההספק (הנצילות האמיתית) גדול כיום מ–60 אחוזים ומהר מאוד יגיע ל–70 אחוזים.

ארגונים צבאיים כדוגמת חיל האוויר האמריקאי ממליצים כיום לפתח ספינות אוויר לגובה רב (HAA). מגברי TWTA יוכלו לשמש היטב בספינות כאלה בזכות יכולתם לעמוד בתנאים הקיצוניים כמו לחץ, רעידות וטמפרטורה הכרוכים בטיסה בגבהים גדולים. נראה שבעשור הקרוב, ישמשו מגברים אלו בטווח רחב של יישומים צבאיים שבהם נדרשת תפוקה של ת”ר בהספק מוצא רציף של 2.5 קילו–וואט ושל 25 קילו–וואט בפולסים בתדירות של עד 95 ג’יגה–הרץ. כיום, בטכנולוגיה של מוליכים למחצה לא קיים מגבר שיכול לספק רמה כזו של הספקים ורוחב פס. בו בזמן, יצטרכו מגברי ההספק להיות קלים וקומפקטיים יותר ולהשגת מטרה זו ישולבו מגברי TWTA עם מגברי מצב מוצק.ממתח ישר למתח חילופין ועמידות לקרינה
לאחרונה מורגש מעבר מחלוקת מתח ישר לחלוקת מתח חילופין בתעשייה הצבאית והאווירית. נצילות הספק, פונקציונליות מתעצמת בפתרונות קלים וקטנים יותר ואמינות בתנאי סביבה קיצוניים ממשיכים להיות הנושאים שדוחפים את התעשיות האלה. ביישומי חלל מתעצמת מגמה של החלפת הממסרים האלקטרו–מכניים הרגישים לרעידות ולהלמים במוליכים למחצה. ממסרי מוליכים למחצה עמידים לקרינה משמשים למיתוג אפיקי הספק ולטעינת מצברים ביישומים לשימוש בחלל באמינות גבוהה.

מעבדים הפועלים במתח נמוך דוחפים מתכננים של יישומי אוויוניקה,יישומים צבאיים ויישומי חלל באמינות גבוהה לפתח מערכות המרת הספק בעלות נצילות גבוהה ביותר, בגודל קטן ועם כדאיות בעלות. כמענה לדרישות אלו יצא לאחרונה לשוק ממיר העומד בתנאי תקן MIL–PRF–38534 Class H. פתרונות מיקרו–אלקטרוניקה היברידיים עלולים להיות בעייתיים מבחינת העלות. השילוב של טופולוגיות מוכחות וגישות תכנון המשמשות בהתקנים היברידיים עם מכלולי SMT אוטומטיים הזולים ועם מארזים לא אטומים מאפשר לעמוד בדרישות העלות של פרוייקטים, כגון יישומים יבשתיים, כלי רכב צבאיים ומערכות מוטסות שאינן קריטיות לטיסה.
כיום, דורשים המתכננים מתחים שונים מבעבר להפעלת המערכות שלהם, במקום 5 וולט, 12 וולט ו–15 וולט, משמשים היום 6.3 וולט, 7 וולט, 8 וולט, 9.5 וולט, 18 וולט ומתחים אחרים. במקרים מסוימים יש צורך לפצות על ירידת מתח בדיודה או בהתקן אחר באמצעות מתח גבוה מעט יותר.
חיסכון בזמן ובכסף
הכוחות הפועלים בשוק הם הורדת עלויות במקביל לשיפור הביצועים, והמגמה היא קיצור זמן הפיתוח. התכונות החשובות למשתמשי הקצה ימשיכו להיות בעתיד הגודל, המשקל, וההספק, שאותם ינסו ספקי אלקטרוניקת ההספק לשפר ללא הספק. מתכננים ואינטגרטורים של מערכות יחפשו את הרכיבים או את מערכות ההספק השלמות שיש להם גמישות בקונפיגורציה, כמו למשל במבחר של מתחי כניסה ויציאה ושל רמות הספק והם בעלי אפשרויות מכניות שונות, נצילות גבוהה, מפיקים רעש נמוך, קלים לשימוש ומספקים אמינות גבוהה.

נראה שהתקציבים ימשיכו להצטמצם עם הזמן, והחברות ייאלצו לבצע משימות רבות יותר בעלות נמוכה יותר. ייתכן שהמתכננים ייאלצו לסמוך יותר על תעשיית מערכות ההספק שתספק פתרונות שלמים ללא העלות הגבוהה של פיתוח חדש.

David French, Kontron

לכל זרוע צבאית נדרשות היכולות המסופקות על ידי פלטפורמות כטב”ם (כלי טיס בלתי מאוישים). כלי רכב בלתי מאוישים אלו חיוניים לשיפור הערנות במצבי ביון ואיסוף נתונים, בתקשורת בזמן אמת ואפילו בפריסה של כוחות צבא. כתוצאה מהגישה הטכנולוגית של צבאות, המעניקה חשיבות בשדה הקרב המודרני, הרעיונות החדשים לגבי השימוש במערכות כטב”ם ולגבי הפריסה שלהן, מדרבנים את הפיתוח המורחב שלהן כבעלי עדיפות. מערכות משופרות נדרשות כדי לאפשר פונקציונליות מתוחכמת יותר, חימוש וזמני טיסה ממושכים יותר ולגבהים גבוהים יותר. על המערכות להיות גם רב תכליתיות, על מנת לתמוך בטווח גדלים גדול יותר של מערכות כטב”ם, החל בכלים בגודל מכלית ועד לציוד בגודל מיקרו. דרישות מגוונות אלו בהחלט מעמידות אתגרים בפני המתכננים שחייבים להבטיח אמינות גבוהה בעת ההפעלה בתנאי הסביבה הקשוחים של שדה הקרב.
מתוך דוח של צבא ארה”ב שפורסם לאחרונה, עולה ש”תקנים ויכולת תפעוליות חשובים ביותר ליכולתם של הכוחות המאוחדים, למען השגת עליונות בנוגע למידע בסביבה המודרנית של יכולות תקשורת”. התוצאה היא שמטרות הפיתוח של כטב”מים מחייבות מערך משותף של מסגרות כלי הטיס. כל פלטפורמת כטב”ם צריכה להיות מתוכננת כדי להתאים לתמיכה בעדיפות אחת או יותר של הכוחות המאוחדים, אשר מבוססות על משפחת מערכות המשתמשות בממשקים ובמטע”דים (payload) סטנדרטיים מסוג “תקע והפעל”, בעלי יכולת תפעוליות.
המשמעות של יכולת תפעוליות מחויבת זו היא שמתכנני מערכות צבאיות משובצות חייבים לנקוט בגישה המשתמשת בארכיטקטורה פתוחה של מארזי מערכות COTS שיאפשרו להם להתמקד בעמידה במטרות של פלטפורמת הכטב”ם, תוך שילוב ברשת המידע העולמית של הכוחות המאוחדים. בנוסף, יש לשקול את מגוון שלדות המטוסים כדוגמת Predator, Global Hawk, Fire Scout, Raven ורבים אחרים, ואת מערכות הפיקוד והבקרה הקרקעיות הנלוות שלהם, לאור תפקידם להגן על החיילים ולשתף מידע חיוני. על מנת לעמוד במשימה זו, על המתכננים לפתח הבנה מעמיקה של האפשרויות העומדות בפניהם עבור המערכות רחבות הפס, בעלות הביצועים הגבוהים ומבוססות התקנים, שמספקות לא רק יישומים עמוסי מחשוב אלא גם יכולות שדרוג ותפעוליות חיוניות.

אפשרויות גורם הצורה במחשוב משובץ
מימוש גישה שאינה תלויה בצורה דורש מהמתכננים להבין את היתרונות והפשרות בכל גורמי הצורה במחשוב משובץ. גורמי הצורה מבוססי התקנים של ימינו כוללים מחשבי COM, VPX, NicroTCA, CompactPCI ו–AdvancedTCA ולכל אחד תכונות מסוימות, שאותן יש לשקול לעומת הדרישות.
לדוגמה, יישומים מוגבלים במקום, שדורשים ביצועים גבוהים, מתאימים לפתרונות מבוססי מחשבי COM. עם זאת, התכנון חייב לטפל בפתרונות בשני מעגלים ולאפשר התאמה אישית באמצעות מעגל הבסיס של המודול. MicroTCA מספק פתרון מוקשח עם ביצועי רוחב פס גבוהים ומותאם היטב למערכות בקרה קרקעיות המעבדות נתונים ללא הפסקה. MicroTCA מבוסס התקנים, ששופר ממפרט ANSI /VITA 47, ואשר מגדיר את אופן הפעולה בסוגים אלו של תנאי סביבה, מספק אפשרויות מרובות אשר כוללות מעגל MicroTCA מוקשח מקורר באוויר (MTCA.1), מעגל MicroTCA מוקשח (MTCA.2) ומעגל MicroTCA מקורר בהולכה (MTCA.3). לעומתו, גורם הצורה VPX תוכנן לקשיחות מעל הקרקע והוא תומך היטב ביישומים שלהם נדרשים מארגי מיתוג טוריים ועיבוד אותות מהיר בסביבה פיסית קיצונית. לדוגמה, מערכות בקרה קרקעיות ומוטסות מבוססות VME, שנפרסו בשטח לפני שנים, משודרגות ל–VPX במטרה לעמוד בדרישות היישומים העכשוויים הממורכזים בנתונים.

ההתקדמות בתחום ההספקים והביצועים
החיסכון במשאבים עומד בראש, ומטע”דים כדוגמת וידיאו, מכ”ם, מערכות אלקטרו–אופטיות/ אינפרה–אדומות ואמצעי נגד אלקטרוניים מציבים אתגר בפני המתכננים הבאים לאזן בין הביצועים לבין החיסכון. מטע”דים אלו דורשים עיבוד בביצועים גבוהים של אותות הפרשיים. טכנולוגיית המעבדים ב–32 ננו–מטר של Intel מתאימה לכך, מאחר שהיא מפחיתה את מעטפת ההספק ומספקת אורך חיים גדול, פעולה בטמפרטורות מורחבות וביצועים באופן כללי. בדיקות ביצועים הראו שארכיטקטורת ליבה ב–32 ננו–מטר עומדת בביצועים ואף עולה עליהם, בהשוואה לטכנולוגיות מעבדים אחרות, כתוצאה משיפורים ביכולות עיבוד וקטורים, בביצועים לכל וואט, צריכת הספק קטנה ופיזור חום.
גורמי צורה מבוססי Core i7 כוללים פתרון יעיל יותר בשני שבבים המספק שלמות אותות טובה יותר וצורך מקום קטן ביותר במעגל. כך מתאפשרים ביצועים טובים יותר בתכנונים ניידים קטנים יותר וזוללי הספק. כמו כן מתאפשרות יכולות גרפיקה משולבות מורחבות וביצועים משופרים בזרימת נתונים דרך ערכת השבבים המשולבת QM57 Express של Intel וממשקי תצוגה מתקדמים, שהם פריצת דרך משמעותית ביישומי כטב”מים של הדמיה או של ביון מרובי מחשוב וגרפיקה. בנוסף היישומים יכולים מעתה לתמוך בריבוי פונקציות של גרפיקה ומולטימדיה כולל חיבורי port נפרדים ל–SDVO ול–PEG. בקר משולב לזיכרון ECC מתאים לדרישות גבוהות של שלמות נתונים, ואפשרויות נוספות בקונפיגורציה של חיבורי I/O וממשק PCI Express מתאימים באופטימיזציה את הגמישות עבור תכנוני מערכות קרקעיות וגם מוטסות.

שלדות כטב”מים מכתיבות את בחירת המערכות והפלטפורמה
המגוון הגדול של שלדות כטב”מים ומטרות יישומים עבור כטב”מים מתאר באופן הטוב ביותר את הצדדים החזקים (כלומר, רוחב פס גבוה) ואת החשיבות של תכנון שאינו תלוי בפלטפורמה. המשימות לטווחים קצרים בינוניים או ארוכים של כטב”מים יכולות להשתנות במידה רבה , אולם ערנות משופרת למצב היא המטרה העליונה.
ייתכן ששלדות כטב”מים גדולות יותר כגון RQ–4 Global Hawk יסתמכו על VPX להעברת יכולות מכ”ם ווידיאו בתנועה מלאה של הדור הבא. וידיאו חי דחוס או מידע אחר מורד באופן שוטף להתקנים קרקעיים ניידים ולכך נדרשים דחיסת תמונה ורוחב פס. VPX, המציע עיבוד בתדירות גבוהה וכן פתרון מארג תקשורת אמין, מתאים במיוחד ליישומי כטב”מים אלו. גורם הצורה של VPX והארכיטקטורה שלו מאפשרים עיבוד בביצועים גבוהים יותר לכל חריץ התקנה וכן חיבורים פנימיים במהירות גבוהה יותר בין נקודת עיבוד לבין יחידות I/O באמצעות חיבורי PCIe, 10GbE או sRIO. חיבורים פנימיים אלו מספקים קצב של 10 ג’יגה–סיביות בשנייה בין היחידות או כמה מאות ג’יגה–ביית בשנייה בחיבור מצורף בתלות במימוש המערכת. יתרון נוסף של VPX הוא שאפשר לשלב אותו בתקני CODEC כמו H.263, H.264 (MPEG–4 חלק 10) ו–JPEG 2000 על מנת לספק דחיסת תמונה יעילה ביותר. VPX נתמך גם על ידי פיתוח מערכות משולבות מוקשחות. מערכות COTS כדוגמת השלדה ATR בגודל ½ עם קירור בהולכה המתוכננת עבור תוכניות כטב”מים לטווח הארוך, תומכות בגורם הצורה של VPX ועומדות בתקן MIL–E–5400 למצבים קיצוניים של טמפרטורה, רעידות, הלמים, תרסיס מלח, חול וחשיפה לחומרים כימיים תוך שהיא שומרת על סביבה אטומה.
שלדות כטב”מים בטווח הבינוני מאופיינות על ידי MQ–1 Predator ו–MQ–9 Reaper. Predator הוא כטב”ם חמוש לריבוי תפקידים לעמידות ארוכת טווח הנושא מטע”דים כדוגמת מערכות אלקטרו–אופטיות/ אינפרה–אדומות, מציין מטרות בלייזר, מאיר לייזר (illuminator) ומודיעין אותות. הכטב”ם וצוותו, המשמשים בעיקר למשימות מודיעין, מעקב ואיסוף מידע (ISR), יכולים להתכוון במהירות לטיפול במשימות מגוונות מתמיכה אווירית ועד בקרת אוויר.
שתי אפשרויות של קישור נתונים מאפשרות לכטב”ם לטוס בשליטה בתחום קו הראיה של כ– 160 ק”מ מבסיס השיגור והנחיתה, או להיות מוטס בשליטה מעבר לתחום הראיה דרך קישור נתונים מלווין. מערכות של הטסה ידנית, טיסה מנוטרת אוטונומית למחצה ומערכת טיסה בתכנות מראש דורשות רוחב פס גבוה ומוקשח ומייצגים דוגמה טובה למימוש MicroTCA כחלופה ל–VPX. MTCA.3, דגם MicroTCA מקורר בהולכה, מציע גורם צורה קטן במקצת מ–VPX עם קישוריות במהירות גבוהה דומה, ההופכת אותו למתאים במיוחד לסוגי יישומים אלו.

שלדות כטב”מים קטנות יותר כדוגמת Wasp III, RQ–11 Raven ו–Scan Eagle גדלו אולי עד לממדים המרביים שלהם, במונחים של שימושיות. קבוצת התקנים קטנים ממונעים או משוגרים ביד זו נחשבת כיום ליעילה ביותר בתמיכה במשימות משולבות מאוישות ובלתי מאוישות מעבר ליכולות של MQ 1/9 ו–RQ–4, כולל מטע”דים מודולריים כגון מצלמות אלקטרו–אופטיות ומערכות אינפרה–אדומות עם יכולות צפייה רציפה ואבחנה בכלי רכב קטנים ממרחק של עד 8 ק”מ. שיפורים משובצים בקיבולת החשמל, בתכנון מנועים, במזעור, ובטכניקות תכנון ואופטימיזציה הובילו להתפתחות נמשכת של שלדות אלו בתוספת לניווט אוטונומי מבוסס GPS ומאפשרת להם לבצע משימות מעקב ואיסוף מידע ביום ובלילה בגובה נמוך. מחשבי COM לטמפרטורה מורחבת משפרים לא רק את שיקולי השימוש במשאבים תוך הרחבת רזולוציית התמונה וטיפול בתקשורת קריטית למשימה ובתפוקת הרשת, הם מספקים לתכנונים אלו גם יכולות שדרוג ותפעוליות לטווח הארוך בתוך הכוחות המשולבים.
הערך הצבאי לטווח הארוך
הערך של כל שלדת כטב”ם גדל באופן משמעותי עם היכולות הגדלות התמידות של מטע”דים, במיוחד בתחומים של ערנות למצב ושל מערכות מכ”ם ומעקב בביצועים גבוהים. מאחר שכל פלטפורמות הכטב”מים חייבות להתמודד עם חסרונות של קישורי נתונים, מושקעים מאמצים בטכנולוגיית חיישנים, בקישורי נתונים ובתחנות בסיס לתמיכה בדרישות עתידיות. התוצאה של מטרות המשימה המורחבות המוצבות על ידי הכוחות המאוחדים של צבא ארה”ב היא שמופעל לחץ גדול על גורמי צורה של מערכות מחשוב משובצות כדי לעמוד בדרישות המטע”דים במונחים של מספר הקישורים ורוחב הפס שלהם, וגם של רזולוציה וקידוד גבוהים יותר במערכות התצפית. כל פלטפורמה מוטסת נדרשת מעתה לארח כמה מטע”דים כך שזמינות רוחב הפס והעיבוד בזמן אמת חייבים גם לתמוך בדחיסה, איזון וסינון ספרתי מורחבים. מנקודת המבט של המתכנן המגוון של יישומי כטב”מים מחייב הערכה מעמיקה של גורמי הצורה המשובצים, טכנולוגיות העיבוד ושל הפלטפורמות כדי לקבוע את הפתרון האופטימלי שיכול לסייע בידו לתת בהצלחה מענה לצורכי המשימה ולספק ערך מודולרי ממוקד רשת.

מאת: אמיר בר שלום. משרד הביטחון פרסם בסוף חודש יולי את ההודעה הבאה:
“הסוכנות האמריקאית להגנה מפני טילים ומשהב”ט הישראלי חתמו על הסכם שיתוף פעולה לפיתוחו של מיירט “חץ 3”, המיועד נגד טילים בליסטיים ארוכי טווח. ההסכם ישלים את תוכנית ההגנה הרב-שכבתית של ישראל, שכוללת את מערכת “כיפת ברזל” נגד טילים קצרי טווח ו”שרביט קסמים” לטווחים בינוניים”. כביכול הודעה לקונית על עוד שיתוף פעולה בין ישראל לארצות הברית. אלא שהמקרה הזה שונה מעט.
בארצות הברית מפתחים במקביל טילים מקבילים לחץ 3: טיל הSAM3 שנורה ממערכת AGIS ימית, וה THAAD, טיל נגד טילים ליירוט חוץ אטמוספרי, מתוצרת חברת לוקהיד מרטין. כביכול מדובר בכפילות של האמריקנים, מדוע להשקיע במוצר דומה ועוד מחוץ לארצות הברית?
התשובה לכך מורכבת. מעבר לאינטרסים המדיניים יש בכך הבעת אמון בתעשייה הישראלית. פרויקט חץ 1, החל במימון אמריקני, והבשיל להיות המערכת המבצעית הראשונה בעולם לירוט טילים בליסטיים. הפיתוח המהיר של כיפת הברזל וביצועי היירוט המרשימים בניסויים האחרונים, גם הם לא נעלמו מעיני הפנטגון, שמחפש כמעט עשור, פתרון ליירוט רקטות לטווח קצר שמאיימות כיום על הכוחות האמריקנים בעיראק ואפגניסטן.
מעבר להבעת האמון של האמריקנים בתעשייה הישראלית, בחץ 3 טמונות יכולות שטרם נראו בעולם היירוט הבליסטי. “צריך לזכור שיירוט מחוץ לאטמוספרה מצריך מאיתנו לבנות חללית”, סיפרה ענבל קרייס, ראש פרויקט חץ 3 בתעשייה האווירית, באחד הראיונות הנדירים שלה, בכנס ניו טק לטכנולוגיות שנערך בחודש מאי האחרון. “טיל יירוט מתנהג בחלל בסופו של דבר כמו חללית, לכן מבחינתנו תיאוריית היירוט שונה לחלוטין מיירוט בתוך האטמוספרה”.
שלא כמו הדגם המבצעי הנוכחי, חץ 2, שבו הראש הקרבי מכיל מטען של חומר נפץ ורסס, שנועד לפגוע בטיל התוקף, עקרון הפעולה של חץ 3 מבוסס על טכנולוגיה של התנגשות פיזית בטיל המטרה HIT TO KILL. בהתנגשות הזו האנרגיה הקינטית האדירה מספיקה להשמדת המטרה ללא צורך בחומר נפץ. הטכנולוגיה הזו דורשת דיוק רב לשם השגת פגיעה ישירה. הראש הקרבי של חץ 3 מסוגל לתמרן באופן חריף באמצעות נחיר פליטה גמיש ומתכוונן. התמרון הזה נעשה על ידי אות שמשוגר ממכ”מ המעקב – “אורן אדיר”, שעוקב כל העת אחרי הטיל ששוגר עוד משלב ההאצה. “הבעייתיות במקרה הזה היא המעקב אחרי הראש הקרבי. מאחר והטיל מתפצל לחלקים בחלל, המכ”מ חייב לזהות את הראש הקרבי ולהתביית עליו. החץ 3, בשל יכולותיו, יתמרן עצמו אל הראש הקרבי, גם אם יצטרך לשנות מסלול לצורך כך”, סיפרה קרייס.

על מידת האמון האמריקני בפרויקט ניתן ללמוד גם מתכנית הקיצוצים של משרד ההגנה בשנתיים האחרונות. מבחינת ישראל, עד לחתימת ההסכם בחודש שעבר, לא היה ברור שהחץ 3 יצא אל הפועל. למרות המסרים המרגיעים שהעבירו בכירים בממסד הביטחוני האמריקני במהלך השנה האחרונה, בישראל היה חשש כי החץ 3 ייגנז כמו פרויקטים יקרים אחרים דוגמת הF22 החמקן, שייצורו יופסק בשל הקיצוץ בתקציב ההגנה.
בתחילת 2011 צפוי להיערך ניסוי ראשון במיירט מהדור החדש. הניסוי הראשון יהיה של מעוף הטיל עצמו, עדיין ללא יירוט. בישראל ממשיכים בינתיים לסנכרן את מערכות ההגנה מפני טילים אף שחלקן עדיין לא מבצעי. בחודש מרץ האחרון ערך חיל האוויר תרגיל סימולציה גדול שבו תורגלו כל מערכות ההגנה מפני טילים, כולל דימוי וירטואלי של שרביט קסמים לטווח הבינוני, וחץ 3 ביירוט חוץ אטמוספרי. במהלך הניסוי, נבחנו תרחישים מגוונים מירי רקטות מרצועת עזה ועד ירי ממה שהוגדר בחיל האוויר כ”מדינות אחרות”. במהלך הסימולציה, תורגלו גם המערכות האמריקניות, מכ”מ X, שפרוס בנגב וכן מערכות היירוט שמוצבות על ספינות הצי השישי בים התיכון. מערכת החץ 3, תדע במקרה הזה לתקשר גם עם המכ”מ האמריקני, דרך חדר הבקרה המרכזי, שבו ירוכזו הנתונים ממערכות המכ”מ השונות. בסופו של דבר יקבל החץ 3 את פקודת הירי ממערכת בקרת האש וניהול הקרב המרכזית.
“מערכת החץ 3 תאפשר לנו הרבה יותר אפשרויות יירוט”, אומרת ענבל קרייס. “ברגע שהמיירט הראשון פוגש את טיל האויב מחוץ לאטמוספרה, זה בהכרח מוריד את מספר המטרות שנפגוש בשלב מאוחר יותר של המעוף הסופי לעבר ישראל. החץ 3 מאפשר לנו קודם כל כמה אפשרויות יירוט מחוץ לאטמוספרה, ואם הם יחטיאו, יש עדיין את החץ 2”.
בתעשייה האווירית נזהרים מאד מלנקוב בתאריך שבו תהיה המערכת מבצעית. ההערכה היא כי הפיתוח יושלם לקראת 2013. עד אז צריכה ישראל להשלים סדרת ניסויים נוספת של החץ 2 על אדמת ארצות הברית. בניסוי אמור החץ 2 לפגוע במדמה טיל שיהאב, ככל הנראה בעל ראש מתפצל. האמריקנים עדיין לא סיפקו תאריך לניסוי הזה. בסוכנות ההגנה האמריקנית מפני טילים, עדיין מנתחים את הניסוי האחרון שנערך לפני שנה, ניסוי שהצליח חלקית. (מטעמי צנזורה לא ניתן לפרסם את סיבת הכישלון, אם כי ניתן להגיד כי הוא לא הינה של מערכת החץ…). במקביל ממשיכים בפנטגון לעקוב אחרי החץ 3, שזכה כאמור בחודש האחרון ברוח גבית משמעותית, בדמות סיוע שמוערך בכמעט 750 מיליון דולר.

מאת: אמיר בר שלום

השבוע השני במלחמת לבנון השנייה. הכאוס בצד הישראלי רב, חיל האוויר מתקשה להשיג מטרות על אדמת לבנון, אלה נגמרו לו מהר מאד בימיה הראשונים של הלחימה. ישראל ממשיכה לספוג מטחים של עשרות רקטות ביום, מבלי שהכוחות הקרקעיים מצליחים להגיע להישג משמעותי. הלחץ של צמרת צה”ל והדרג המדיני על חיל המודיעין והמוסד מתגבר. בישראל רוצים להגיע להישג משמעותי שיכריע – לפחות תודעתית- את הצד השני. המטרה שנקבעה ברורה, להגיע לחסן נאסרללה בכל מחיר.
במהלך יום חמישי , ה20 ביולי מתקבל מידע לא ברור על מיקומו של חסן נאסרללה. בחיל האוויר מתכוננים לתקיפה, כאשר ברור שנאסרללה נמצא בבונקר שהוכן מראש. המידע מצביע על כך שנאסרללה או בכירים אחרים של הארגון נטשו את רובע הדאחייה השיעי שנהרס קליל על ידי חיל האוויר, והם מסתתרים בבונקר בשכונת בורג’ אל בארג’נה, מחנה פליטים פלסטיני בדרומה של ביירות.
מסת התחמושת שהוטלה על המבנה במחנה הפליטים בלילה שבין ה20 ל21 ביולי הייתה מהגדולות שהטיל חיל האוויר במלחמה כולה. המבנה נהרס כליל, נאסרללה הבין שחיפשו אותו ולכן דאג לצאת לתקשורת למחרת וללעוג לחיל האוויר הישראלי.
הסיפור הזה של הפצצת המבנה בבורג’ אל בארג’נה, מחדד את הצורך המתגבר של חיל האוויר הישראלי בפצצות חודרות בונקרים. כל שכן אמורים הדברים אם נחשוב לרגע על איך תראה תקיפה ישראלית באירן. טהרן, כחלק מהסקת המסקנות שלה מההפצצה הישראלית בעיראק, הבינה כי רוב מתקני הגרעין חייבים להיות מתחת לאדמה.
זו הסיבה שרבות מיצרניות הנשק בעולם מפתחות את “חודרות הבונקרים” ה“Bunker buster“ .
על פי הודעת משרד ההגנה האמריקני בספטמבר 2008, אישרה ארצות הברית לחברת בואינג למכור לישראל את פצצת ה GBU 39, חודרת הבונקרים החדישה ביותר שקיימת בשוק. על ביצועי הפצצה ניתן ללמוד רק על פי הפרופיל שלה באתר היצרנית בואינג, שכן צבא ארצות הברית וחיל אוויר אינם מפרסמים דבר על ביצועי החימוש הזה.
ה GBU 39 נחשבת לנשק מושלם בלחימה בשטח בנוי, כיוון שהראש הקרבי הקטן ומיקוד הפגיעה בשטח מצומצם מאפשרים לטייסים לפגוע במטרות באזורים עירוניים ולהפחית את הסכנה לאזרחים, בהשוואה לחימוש המסורתי. על פי פרסומים לא רשמיים טווח הדיוק שלה נע בין חמישה לשבעה מטרים. משקלה של הפצצה 113 קילוגרמים (250 פאונד) , הפיתוח שלה החל כלקח מהפעלת חיל האוויר האמריקאי בהפצצת ערים במלחמות קוסובו ועיראק.
יתרון נוסף של ה GBU 39 הוא במשקלה. כל מטוס אפ 15 של חיל האוויר יכול לשאת קרוב לעשרים פצצות כאלה בכל גיחה. הגמישות המבצעית הזו לא התאפשרה בעבר, שכן אז היה מצוייד מטוס לתקיפת בונקרים בפצצה אחת במשקל רב. על פי פרסומים בארצות הברית כל פגיעה של פצצת ה GBU 39 במטרה, שקולה לפגיעה של פצצת אוויר במשקל טון. כך שיכולת הקטלניות של כל גיחה גדלה בקרוב לארבע מאות אחוז בעקבות הפיתוח הזה שמשלב יכולת חדירה עמוקה עם משקל נמוך.
על פי הנתונים הרשמיים הפצצה יכולה לחדור בטון בעובי 1.5 מטרים בעזרת ראש קרבי קטן יחסית, עם 23 קילוגרמים חומר נפץ. מנתונים לא רשמיים שדלפו משדה הניסויים של בואינג לתקשורת האמריקנית, מתברר שכושר החדירה שלה קרוב לשניים וחצי מטרים של בטון מזויין. את ה GBU 39  אפשר להטיל ממטוסי אף-15איי ואף-16 ממרחק של כמאה קילומטרים מהמטרה, מה שיקל על המטוס התוקף בהתמודדות עם מערכות ההגנה נגד מטוסים של האויב.
על פי פרסום של הכתב הצבאי של עיתון הארץ, עמוס הראל, ביקשה ישראל מארצות הברית אלף פצצות מדגם GBU 39, משגרים וציוד נלווה, בשווי כולל של 77 מיליון דולר.
“עד לסוף השנה הנוכחית אמורה ישראל להתחיל לקבל את חודרות הבונקרים שלנו”, אומר לי דן גספרינג , ראש חטיבת מונחה בחברת בואינג, בפגישתנו במטה החברה בסנט לואיס, מיזורי בחודש מאי האחרון. “ללא ספק מדובר בפצצה המתקדמת ביותר בעולם בתחום פיצוח הבונקרים, מה שיאפשר לחיל האוויר הישראלי גמישות מבצעית ויכולת פגיעה מדייקת במטרות. היתרון שלה על פני פצצות אחרות היא הנוחות בהפעלה. מדובר בפצצה שמוכנה מיד להעמסה ושילוח. שלא כמו פצצות מונחות JDAM – The Joint Direct Attack Munition
ה GBU 39 היא פצצה מוכנה מראש מהבונקר לכנף המטוס”.
ה GBU 39 כוללת שתי תצורות. הראשונה מונחת GPS, מיועדת לפיצוח בונקרים ולמטרות נייחות מבוצרות. הדגם האחר שמכונה GBU 40 (מתוצרת בואינג)
ו GBU-53 (SDB II) מתוצרת רייתון, הוא דגם מונחה מכ”מ פנימי ויכולת צילום של מטרה. הדגם הזה משמש לפגיעה במטרות נעות.
“ה GBU 39, מאפשרת למפעיל שלה גמישות גדולה מאד ביכולות. אם כבר היינו צריכים לזרוק על בונקר פצצה במשקל טון, ולהמתין לגיחת צילום נוספת כדי לאמוד את הנזק, היום היכולת של המטוס לשאת כמה פצצות כאלה חוסכת המון זמן בהשמדת מטרה”, מספר גספרינג. “לפצצה יש היום יכולות חכמות כמו כיוון זמן הפיצוץ מרגע חדירה. היכולת הזו לכוון את הפיצוץ יחד עם הדיוק שלה מאפשר לי היום לחדור בונקר בעזרת כוח האינרציה של המעוף, ולפוצץ את הפצצה בחלל הפנימי של הבונקר. עם הפצצות הישנות הפגיעה בשוכני הבונקר הייתה רק בעקבות קריסה של המבנה. אם הוא לא קרס, מי שהיה צריך להיפגע, היה ניצל”.

אנחנו מדברים רק ה GBU 39, מה לגבי הדגם הקודם של הפצצה שסופק לישראל כבר בשנת 2005?
“הדגם הזה נמצא כבר זמן רב בשירות חיל האוויר הישראלי“, אומר גספרינג. אני מבין שנעשה בו שימוש נרחב במהלך מלחמת לבנון השנייה. את זה הבנתי מצבר ההזמנות שקיבלתי במהלך הלחימה ב2006. אנחנו בבואינג נכנסנו לקצב ייצור מואץ כדי לספק את ההזמנה הזו…”.

עכשיו אתם מבינים מה הוטל על הבונקר בבורג’ אל ברג’נה, ומי לצערנו לא היה בו… .

אסתי ילין EYMC&A

“לשחיקה של חול, אבק וחלודה בתנאי מזג אוויר מדברי השפעה מזיקה ביותר על הנראות בכלי רכב צבאיים. ציפוי הידרופובי מעניק שיפור ניכר במצב, כפי שנבדק ונמצא על-ידי צבא ארה”ב המשתמש בציפויים אלו בכלי הרכב שלו“ – גורם צבאי בכיר.*
מדובר בציפוי אותו מציעה חברת DFI הרשום כפטנט עולמי על בסיס טכנולוגית הננו – ציפוי הננו ממדים של ננו-מטרים אחדים בלבד (הקידומת ננו משמעה 10-9, או אחד חלקי 1000000000 של המטר). עם זאת, מה שרלוונטי איננו עובי הציפוי עצמו כי אם מהו בדיוק אותו ציפוי ומה הוא מספק כמוצר בעל ערך מוסף. ננוטכנולוגיה איננה בהכרח שם נרדף לאיכות, אבל היא כן מרמזת על רמה של חדשנות ומאפשרת ליצרנית לשנות אטומים ברמות הרבה יותר קטנות כדי להשיג מאפיינים ספציפיים של ציפויים.
טכנולוגיה זו משתמשת בתהליך כימי דו-שלבי. בשלב הראשון מתרחשת תגובה כימית שבה פילם הסיליקון המסועף והדקיק בעל הקישורים הצולבים (הננו-פילם) מתחיל לגדול מתחת לפני השטח וצומח החוצה. בשלב השני נוספות הסיומות (caps) לכל שרשרת האטומים, מה שמגדיל באופן ניכר את רמת דחיית המים ואת העמידות של החומר, ולא מותיר (מבחינה כימית) נקודות התחברות עבור מזהמים, כלומר, יוצר מטען דוחה אמיתי. בנוסף, לא נדרש זמן התקשות כיוון שהתגובה הכימית עצמה מתרחשת תוך פחות משתי שניות.
בנוסף למראה שמשת הרכב משפר הציפוי גם את בטיחות הנהג ונוסעיו.
מחקרים עצמאיים מוכיחים כי הציפוי הננו הידרופובי, המיושם על השמשות הצידיות והקדמיות של הרכב, מספק שיפור של יותר מ-30% בנראות בתנאי גשם, מקנה לנהג זמן תגובה נוסף ומשפר את יכולת התגובה שלו בשיעור של 25%, מה שמיתרגם בסופו של דבר לתכונת בטיחות יקרת ערך. שיפור זה בנראות מאפשר לנהג לראות את כל הסכנות בדרכים במהירות ולהגיב על פי הצורך.
שמשה מלוכלכת הגורמת לסנוור בלילה ולהגבלת יכולתו של הנהג לראות את הדרך עלולה לסכן את בטיחותכם. הירידה בנראות נובעת מהעובדה שהשמשה איננה חלקה. אם מתבוננים בשמשה דרך מיקרוסקופ רואים שיש עליה בליטות ושקעים. אותם בליטות ושקעים בזגוגית הלא מעובדת עלולים ליצור מנסרות כאשר אור מוחזר ונשבר עליה וגורם לעיוותים בראייה ולסנוור. מים המצטברים בשקעים יוצרים משקעים של לכלוך, של הצטברות מינרלים וחומרים אחרים, וכל אלה מכתימים את השמשה עם הזמן. עם ציפוי ה-Diamon-Fusion® Windshield Treatment לא יהיו עוד שקעים ובליטות שגורמים להתאספות לכלוך, מעוותים את הראייה וגורמים לסנוור. הזגוגיות יהיו חלקות יותר ועל כן השמשה תהיה נקייה יותר, שקופה יותר ובטיחותית יותר.

מונע תאונות
שמשה מטופלת בציפוי DFI מספקת זמן תגובה נוסף לנהג בעת הצורך: מרחק של כ-18 מטרים בנהיגה במהירות של 65 קמ”ש, “חיסכון” זה בזמן תגובה יכול להציל חיים ולמנוע נזקים לרכוש.
אותם שקעים ובליטות בשמשה הלא מטופלת גורמים לבעיה משמעותית נוספת. הם יוצרים משטח הדומה לנייר לטש מיקרוסקופי. המשטח הלא חלק מתחבר בקלות רבה יותר עם חלקיקי הלכלוך המתעופפים באוויר ומפעילים כוח רב יותר על השמשה, מה שמוביל לשחיקה וסדקים בזגוגית. שמשה קדמית סדוקה היא לא בטיחותית, והחלפתה כרוכה בבזבוז של זמן וכסף. ציפוי Diamon-Fusion® מקטין את מקדם החיכוך ומגדיל את עומס המשקל האפשרי בשעור של פי עשרה, מה שהופך את השמשה להרבה יותר עמידה בפני שברים, סדקים ושריטות.
חברת בליינד’ס אלומיניום וזכוכית מאשדוד, בעלת רישיון מחברת DFI, השלימה זה לא מכבר בנייה של היחידה הראשונה בעולם של תא זכוכית מלא עם ציפוי CVD (שיקוע אדים כימיים) לייצור בקנה מידה גדול. בשונה מהציפויים המתבצעים באופן ידני, התא מאפשר לצפות כמה חתיכות בפעם אחת ובציפוי אחיד, תוך טיפול בשני צדי המשטח באופן אוטומטי. שיטה זו מספקת תהליך יעיל יותר לציפוי בפרויקטים רחבי-היקף.
* יצרניות אחרות מציגות טענות כאלה ואחרות אך מלבד DFI אף אחת איננה מציגה תוצאות   מבדקים  המוכיחים את טענותיה DFI (ראו תוצאות בדיקות: test results מהמכון להנדסה וחקר הזכוכית באוניברסיטת אלפרד בניו יורק)

מאת: יותם גדות, אלטל

הביצועים של מדינת ישראל בשדה הקרב הולכים ויורדים. בסדרת כתבות אנסה לעמוד על הסיבות לכך, ולהציע פתרונות היכולים להוביל לסיבוב פרסה בעקומת הביצועים שלנו. הביצועים שלנו נגזרים משני תחומים שונים, קשורים ונפרדים: בניין הכוח והפעלת הכוח. בהפעלת הכוח עוסק הצבא, בבניין הכוח עוסקים כל השחקנים בשוק הביטחוני. ארבע הכתבות הראשונות תעסוקנה בבניין הכוח.
סוגיית בניין הכוח היא מורכבת, בעיקר בגלל הצורך לפתור היום בעיה שתהיה קיימת רק בעתיד. כדי להמחיש את הבעיה תחשבו על הדוגמה הבאה: עליכם להרכיב את הנבחרת הטובה ביותר. נבחרת הכוללת עשרים שחקנים מתוך מאה מועמדים. שלושים מתוך המאה הם כדורגלנים, שלושים הם כדורסלנים וארבעים הם שחקני כדור מים. המשחק עדיין לא נקבע. הוא יכול להיות כדורגל או כדור סל או כדור מים או מחניים. המשחק ייקבע רק לאחר שתבחרו את הנבחרת שלכם. אפשר להעלות את הבעיה לדרגה שנייה: היריב (אויב) שלכם הוא שיקבע איזה משחק ישחקו רק לאחר שיראה איזה נבחרת בחרתם להציב מולו.
בחרתי להמחיש את הבעיה כדי להעביר את ה מורכבת שלה. זאת אינה בעיה מתמטית עם פתרון מוחלט. לכן, קשה להשיג פתרון לבעיה אפילו כאשר השוק פועל בצורה מיטבית ומשוכללת. זה בלתי אפשרי כשהוא אינו פועל כך.
מדינת ישראל בחרה (אנחנו בחרנו) להיות הבריון השכונתי. בתקופה שבה משמעותה של קידמה טכנולוגית ברוב התחומים היא מזעור, אנחנו בחרנו לגדול. תחשבו על המחשבים לפני חמישים שנה ומה הם היום. תסתכלו על המטוסים של מלחמת העולם השנייה בהשוואה למטוסים היום. ורק בתחום שלנו – אמצעי הלחימה והפלטפורמות ביבשה – בחרנו לגדול ולגדול ולגדול. ואז, כשאנחנו כל כך גדולים אנחנו מלינים על כך שהמלחמה היא א-סימטרית. אפשר לחשוב שהא-סימטריה היא מכת גורל, או גזירה משמים. ובכן, היא אינה, יש לה שני שותפים שווים, אחד מהם הוא מדינת ישראל, שבחרה לבנות את הכלים הגדולים/כבדים ביותר, עם המיגון הרב ביותר, ועם כוח האש הרב ביותר. ( הא-סימטריה תהיה אפשרות בשדה הקרב כל עוד יהיו שדות קרב. מי שידע לנצל אותה יהיה אפקטיבי יותר בהשגת יעדיו. אגב, אנחנו, היהודים, אחראים לתיעוד מוקדם שלה: דוד מול גולית ). ומכלל ההן נלמד על הלאו. מה לא בחרנו להיות (או מה בחרנו לא להיות).
בארבעת הכתבות הבאות – חלק א’ בסדרה של 10 כתבות – אתמקד בבניין הכוח. אציג את הכשלים שהובילו לכך כי מבנה הכוח שלנו ביבשה אינו מתאים לאתגרים איתם הוא מתמודד. ובכך, תרמו תרומה נכבדה לעקומת הביצועים היורדת שלנו.
מעל לכל תרחף השאלה “האם יכול להיות שיש אנשים במדינת ישראל, (שאינם ערבים), הנהנים מכך שאיכות הביצועים שלנו בשדה הקרב נמוכים? האם יש אנשים שירוויחו מכך שמדינת ישראל תמשיך להילחם עצמה למוות?”
אני מזהה ארבעה גורמים שהובילו לכך ועדיין מובילים לכך שלמרות היכולות הטכנולוגיות העדיפות שלנו הביצועים שלנו בשדה הקרב הולכים ויורדים. וזאת, לפני שאנחנו דנים בהפעלת הכוח.
הגורם הראשון הוא שיטת הרכש. מדינת ישראל רוכשת על פי חוק המכרזים. חוק המכרזים במתכונתו הנוכחית מוביל לכך שהחזק יהיה חזק יותר, והחלש יהיה חלש יותר. זה תהליך ספירלה שמושך אותנו למטה. ואני לא מבין איך לא קם מתמטיקאי רציני והוכיח שבשיטה שבה למחיר יש משקל כמעט בלעדי, המחיר יורד ויורד, ולמעשה שואף לאפס. בשיטה שבה המשקל הרב ביותר הוא למחיר2  היא שיטה שבה הגדול- ובמיוחד בשוק שיש בו פלח שוק גדול לחברות הממשלתיות, יכול לעשות דמפינג ולזכות. ואז, לעשות הרחבות עבודה, בספק יחיד כמובן, ולקבל אותן במחיר גבוה של שעת עבודה. כולם יוצאים נפסדים, גם צה”ל וגם החברות בשוק, כשמדינת ישראל היא המפסידה הגדולה מכולן. צה”ל משלם בסופו של דבר יותר, ומקבל מוצר או מערכת שפחות מתאימים לצרכים של שדה הקרב (הוא קונה סוס ומקבל גמל במחיר של שני סוסים). החברה המבצעת מפסידה כסף, למרות ההרחבות, והחברה שהייתה מתאימה לבצע ונתנה מחיר ריאלי, מפסידה כי לא ביצעה את הפרויקט. הכתבה הבאה תעסוק בחסרונותיה של שיטת הרכש שלנו. במסגרתה אציע שיטה חליפית לה יתרונות רבים.
הגורם השני הוא הניהול מהבטן. כשל הניהול מהבטן. מסתבר שבמערכת הפוליטית שלנו קל יותר להעביר החלטה לכבוש את חצי לבנון מאשר להשקיע את הכסף הזה בפיתוח מערכת כמו “כיפת ברזל”.  תרשו לי לקחת אתכם 30 שנה ו-1,500 מיליארד ₪ לאחור. ראשית שנות ה-80. אני הייתי אז מ”מ בפלוגת טנקים שלעיתים קרובות הוקפצה לבית הלל. פלוגה בכוננות כניסה לדרום לבנון. בתקופה הזו היו נופלות קטיושות סביב ובתוך קריית שמונה כמעט כל בקר. היינו מבצעים את הטל”ת ומחכים לנפילות. 30 שנה עברו, ואין לנו עדיין פתרון לבעיית הקטיושות. 30 שנה שבהן השקענו 1,500 מיליארד ₪ בבטחון. ותחשבו כמה כסף הוצאנו בגלל הקטיושות הללו: כבשנו חצי לבנון, שהינו שם שנים, יצאנו למלחמת לבנון השנייה, למבצע “עופרת יצוקה” . שאלתי קצינים במז”י שמתעסקים בפיתוח אמל”ח, כמה כסף לדעתם יעלה לפתח מערכת שתיירט את הקטיושות וירי בליסטי – התשובות נעו בין 2 ל-10 מיליארד דולר. התשובה נכונה גם לחורף 1981. תארו לכם שהיינו משקיעים את זה אז. היום האיום מספר אחד לא היה קיים3. אם היינו היום, יכולים לעשות החלטה על תקציב 1982, אני בטוח שהיינו מחליטים להשקיע ב”כיפת ברזל” אז. אבל קל יותר להחליט ל”היכנס בהם” אחרי שיש הרוגים מנפילת קטיושות, מאשר להחליט החלטה ארוכת טווח: להשקיע בפיתוח מערכת. את הכתבה השלישית בסדרה אקדיש לכשל הניהול מהבטן.
הגורם השלישי הוא השיח בין השחקנים בשוק הביטחוני. בשוק הביטחוני שחקנים רבים, ולכולם תפקיד חשוב בהשגת שיווי המשקל המבטא את “חכמת ההמונים”. השחקן הראשון הוא כמובן הצבא, זרוע היבשה במקרה שלנו. זרוע היבשה מתחלקת לשניים: הטכנולוגים (מחלקת אמל”ח, וחט”ל) והמפקדים. ליד זרוע היבשה מספר גופים האחראיים על פיתוח עתידי: מפא”ת, מו”פ, ומנת”ק. במעגל הבא קיימים גופי הרכש של משהב”ט (מנה”ר, אמו”ן, מש”ן וכו). במעגל נוסף יש את החברות העסקיות המוכרות בשוק, המציעות את הפיתוחים והרעיונות הטכנולוגיים שלהן. במעגל החיצוני נמצאים ועדי העובדים, הפוליטיקאים בכנסת, ו”נערי האוצר”. המצב היום הוא שצה”ל קונה מה שמוכרים לו (יותר מאשר מה שהוא צריך). את הכתבה השלישית אקדיש לנושא זה ואציע איך להחזיר את השיח (בעיקר לא להפריע) למסלול הנכון שיאפשר לו לספק לנו את התוצאה המיטבית היא “חכמת ההמונים”. תוצאה טובה יותר ממה שיכול לספק כל גאון בודד.
הגורם הרביעי הוא השפה. כיניתי אותו: טרמינולוגיה אוכפת וקידוש האתוס. או על כוחן של מילים. למילים יש כל כך הרבה כוח עד שהן מנהלות אותנו. הן מנהלות את החשיבה שלנו. והן מובילות אותנו להחלטות.  ובגללן אנחנו נלחצים ועושים טעויות. הדוגמה הכי טובה היא מלחמת לבנון השנייה: בתקופה הראשונה היה סטיקר על המכוניות: ‘אנחנו ננצח’. עם התארכות ה”מלחמה” יצא סטיקר חדש: ‘נסתפק בתיק”ו’. בשבוע האחרון של ה”מלחמה” יצא סטיקר שאמר: ‘העיקר ההשתתפות’. לא סתם שלושת מטבעות הלשון שאולות מהספורט.  דרך הספורט חודרות לחיינו ולמוחנו לא מעט מילים וצורות חשיבה. אבל שדה הקרב הוא לא מגרש הספורט. משחק כדורגל מסתיים בדקה התשעים, במלחמה, ובעיקר בשדה הקרב המודרני, הלוחמה בעצימות נמוכה, תמיד יש את היום שאחרי. תמיד יש עוד יום. לפני חמש מאות שנה היה אפשר לדבר על ניצחון בשדה הקרב. בשלב הבא דיברנו על להשיג הכרעה. לדעתי היום יש לדבר על לעמוד במשימה. קיבלת משימה –  תבצע אותה. בנובמבר 2007 שואל תא”ל (מיל.) דב תמרי:” איך נסביר ארבעים שנות מלחמות ומערכות שבהן לא השיג צה”ל את ההישגים שרצה להשיג והבטיח לממשלות” (עמוד 27). התשובה יכולה לבוא משני כיוונים: אחד – בביצועים. שניים – בהצהרות או בהגדרת היעדים. במלחמת יום הכיפורים צה”ל השיג תוצאות לא רעות. המכה הייתה בתודעה (חשבנו שאנחנו הכי חזקים בעולם ופתאום הסתבר ששדה הקרב זה מקום שגם חוטפים בו). לכן תחושתי היא כי התשובה נמצאת במילים. במילים באמצעותן אנו חושבים ומדברים.
דיברו על ניצחון (ולא הגדירו אופרציונאלית מה זה ניצחון וכו).המצב הזה היה נוח לשני הצדדים ולכן הוא נשמר. נוח לשני הצדדים כי כאשר לא מגדירים בצורה ברורה מהי הצלחה ומהו כישלון, אפשר להגיד תמיד שהצלחנו. למה הדבר דומה? למנכ”ל שלא מגדיר לעצמו או לחברה יעדים. הוא תמיד ישיג אותם. מה שלא לקחנו בחשבון זה את “הרגשת הציבור” הלא היא במקרה זה חכמת ההמונים. את הציבור קשה לשקר. הציבור מתמחר נכון מניות והציבור יודע מתי הביצועים שלנו בשדה הקרב היו חלשים.
הדרך לסיבוב פרסה באיכות הביצועים אינה מורכבת. בהנחה שהתשובה לשאלה בפתיחה (האם יש גורם הנהנה מהביצועים היורדים שלנו?) היא שלילית – אימוץ המסקנות מארבע הכתבות הבאות יביא לכך כי מבנה הכוח שלנו בעימות הבא יהיה מתאים יותר לאתגרים.

הערות
1. תמרי דב תא”ל (מיל.), מערכות גיליון 415, נובמבר 2000, :”שלוש המלחמות הראשונות של צה”ל … הסתיימו בהצלחות צבאיות כפי שצה”ל קבע לעצמו וכפי שהממשלות ציפו ממנו. בכל המלחמות מאז 1967 לא הצליח צה”ל או במילים אחרות:הוא “לא סיפק את הסחורה הצבאית”. … איך נסביר ארבעים שנות מלחמות ומערכות שבהן לא השיג צה”ל את ההישגים שרצה להשיג והבטיח לממשלות” (עמוד 27).

מאת: אמיר לשד, פוקוס טלקום. בעוד התעשייה מחפשת את היישום המוביל  של הדור השלישי בתחום התקשורת האלחוטית, הצרכנים למדו להעריך את חשיבות הפס הרחב האלחוטי דרך ההיצע העשיר של מכשירים חכמים ומודמים ניידים. הדרישה לרוחב פס נייד גדלה באופן אקספוננציאלי והפכה להזדמנות העסקית של ספקי השירות. ואולם, להזדמנות יש מחיר – הגידול בניצול הנתונים עלה על הגידול בהכנסות. בנוסף, חיבור רשת הגישה האלחוטית, חסר את הקיבולת הנחוצה לכמויות הנתונים הגדולות.
כשהחלק העיקרי בעלויות התפעול מופנה לחיבורי הגישה, היחס הליניארי בין רוחב הפס והעלות של צירי E1/T1 מהווה בעיה, במיוחד כאשר שירותים אלו מוחכרים. המפעילים נדרשים להעביר נתונים רבים יותר בין תחנת הבסיס לבקר הרדיו במחיר נמוך יותר, וריבוב TDM כבר אינו הפתרון. הבחירה הבלתי נמנעת היא IP Ethernet. ראה איור 1.
רשת IP Ethernet מתאימה למניעי ההשקעה – רוחב פס מוגדל ועלות מופחתת. בנוסף, לרשת IP אין צורך בסנכרון, ורשתות כאלו אכן לא מעבירות סנכרון בדרך שהעבירו רשתות SONET ו–SDH. ברשתות מבוססות מיתוג ממנות, הצמתים הם א-סינכרוניים ולא ניתן לעקוב אחר מקור ייחוס יציב לתדירות ולזמן. עם זאת, תחנות בסיס אלחוטיות זקוקות למקור ייחוס יציב בתדירות.
ברור שיציבות ממשק האוויר היא זו שמאפשרת לציוד של המשתמש (בדרך כלל טלפון סלולארי) לקבל שיחות בין התאים, ולכן יש לה חשיבות לאיכות השירות. הקשר בין יציבות זו לחיבורי גישה בפרוטוקול IP נעוץ במקור תדירות הייחוס של תחנת הבסיס. בעבר היה מקור תדירות הייחוס בחיבורי E1/T1 (בהנחה שעמדו בהגדרות של מסכות הסנכרון). כאשר מחליפים את מעגלי TDM ברשת IP Ethernet, מקור התדירות אובד ושרשרת התזמון נקטעת. שיקום שרשרות התזמון הוא מאתגרי התכנון העומדים בפני מתכנני חיבורי הגישה.

בניית שרשרות
הסנכרון מחדש
בשעה שספקי ציוד ההעברה עסקו ביצירת חלקי רשת מיתוג המנות, עבדו אנשי התזמונים על שיטות להעברת התזמון באמצעות מנות, בדרך שתהיה כדאית מבחינת העלות. ברור שהשיטות צריכות להיות פשוטות, יעילות בעלותן וניתנות לחיזוי. הפשטות מציעה להשתמש ברשת להעברת הזמן והתדירות (בשכבה הפיסית או בתוך פס השידור). שיטות רבות נוצרו להעברה מדויקת של זמן ותדירות דרך הרשת, אך החשובות בהן מבחינתנו הן, שחזור אות שעון מסתגל (ACR), Ethernet סינכרוני (SyncE) ו–IEEE 1588. השימוש ב–GPS נשקל אף הוא, על אף שאינו נכלל בטכנולוגיות של המנות.

שחזור אות שעון מסתגל Adaptive Clock Recovery – (ACR)
ה-ACR הינו שחזור התדירות (לא הזמן) מתוך סיביות התעבורה, ללא התייחסות לתוכן המנות. מתנדים יציבים ואלגוריתמי מיצוע מתקנים את סטיות השהיית המנות, עד למידה האפשרית. מבלי להתעלם מהתפקיד ההיסטורי של שיטת ACR, לא נוצר עבורה תקן, והביצועים ייחודיים לכל מימוש ולכל מתנד מקומי.
מלבד העלות של המתנדים והביצועים של חלק מהמימושים עם ריצוד (jitter) גבוה, השיטה עודה קניינית, וסביר להניח שספקי השירות ידרשו עם הזמן יכולות תפעוליות, ויאלצו את היצרנים לספק פתרונות מבוססי תקנים.

מערכת GPS
ההתקדמות הטכנולוגית והשימוש הנפוץ במערכות GPS הביאו לירידה בעלות שמאפשרת פרישה של מקלטי תזמון באמצעות GPS, ללא העלות שהייתה כרוכה בגרסאות הקודמות. ה-GPS הוא פתרון בעל ביצועים גבוהים שמספק נתוני זמן, תדירות ומיקום בלי תלות ברשת. אחד המכשולים הוא זמינות השירות הקשור לאותות שנחלשים באזורים עירוניים ובתוך מבנים. בעיה נוספת היא העובדה שהמערכת אינה אוטונומית, ומפעילים בינלאומיים מעדיפים לא להיות תלויים בה במיקומים רבים. והאחרונה, עלות פרישת אנטנות בסביבה עירונית עלולה להיות מכשול בלתי עביר.

רשת Ethernet סינכרונית
רשת Ethernet סינכרונית משמרת את סנכרון השכבה הפיסית דרך הרשת, בלי להתפשר על פונקציות המיתוג הא-סינכרוניות. על פי תקן IEEE 802.3, התקשורת סינכרונית בשכבה הראשונה, בעוד שהשכבות העליונות הן א-סינכרוניות. על כן לא קיים הבדל בין מתג סינכרוני לא-סינכרוני מבחינת האופן שבו הנתונים מנוהלים וממותגים, אלא רק בשכבת אותות השעון.
מתגים א-סינכרוניים קולטים נתונים בקצב קו הכניסה ובהתאם לתקן משדרים אותם עם אות שעון חופשי בדיוק של 100 חלקים למיליארד (ppb). ראה איור 2.
לעומתם, מתגי SyncE משתמשים במתנד מדויק יותר, 4.6 חלקים למיליארד, מתואם (disciplined) לקצב קו הקליטה. קיים יחס סנכרון בין אותות הקליטה (RX) והשידור (TX) כשאות השעון הנכנס מועבר. הוספת חיבור סנכרון חיצוני למתג SyncE מאפשר להפעיל עליו אות ייחוס משכבה 1 להפצה דרך רשת מנות באופן בלתי תלוי בתעבורה. ראה איור 3.
ברור שחיבור מתגים סינכרוניים וא-סינכרוניים יעצור את זרימת הסנכרון המקורי ואת הדיוק שלו, ולכן השיטה להעברת התדירות מקצה לקצה היא באמצעות SyncE. לסיכום, ל–SyncE יש היתרון בהיותו השיטה להעברת התדירות של שכבה 1, אך נדרשת לו תמיכה מקצה לקצה. יש חשיבות ליכולת תפעולית בין פתרונות של ספקים שונים, אם כי האימוץ של מתגי SyncE יהיה בסיכומו של דבר, תלוי בקלות שבה ניתן יהיה לשדרג בהם את המתגים הא-סינכרוניים המותקנים. ראה איור 4.

פרוטוקול IEEE 1588–2008
פרוטוקול IEEE 1588–2008, המכונה PTP, הוא שיטה להפצת זמן ותדירות מדויקים ברשתות IP שמוגדרת לפי תקן. פעולתו מבוססת על העובדה שמנות נושאות מידע של חותמת זמן בין השרת ללקוח, והלקוחות (slaves) משתמשים בחותמת זו כדי להסתנכרן על השרת (master). זרימה דו-כיוונית מבטלת תנועות הלוך ושוב להגדלת הדיוק. אפשר לשחזר את התדירות מאות השעון “הזמן ביום” (time–of–day) המתואם.
הודעות התזמון והניהול מועברות בתוך פס השידור עם התעבורה העיקרית, ובכך מתבטל הצורך במישור תזמונים ייעודי.
הפרוטוקול פותח מלכתחילה לשימוש באוטומציה תעשייתית דרך רשתות LAN, והגרסה השנייה, שהותאמה לסביבות תקשורת מוגבלות, פורסמה בשנת 2008. פרופיל התקשורת G.8264.1 שפורסם לאחר מכן, פישט את מגוון הפרמטרים לקונפיגורציה שנדרשו לתמיכה ברשתות WAN ושיפר את יכולת התפעוליות של הפרוטוקול. ראה איור 5.
תקן ה-IEEE1588 נחשב למתאים כל כך בזכות הדיוק של מיקרו-שנייה (ויציבות התדר הקשורה לו, של חלק אחד למיליארד), שאותם אפשר לממש ברשת Ethernet מנוהלת. כך מתאפשר לפלטפורמת PTP לתמוך בטווח יישומים רחב יותר מאשר פתרונות אחרים, למשל לתת מענה למצב FDD וגם TDD של רשתות LTE.
השיטה, המבוססת על מנות, רגישה להתנהגות הרשת והדיוק תלוי באלגוריתם שחזור אות השעון ובריצוד המנות (המכונה גם (PDV- Packet Delay Variation. הריצוד נובע בעיקר מניצול רוחב הפס ומכמות יחידות “שמור ושלח” (כמות הדילוגים). באופן כללי, העמידה בדרישות התדירות אפשרית, אם כי סנכרון הפאזה רגיש יותר ודורש פעילות הנדסית נוספת ברשת. מתכנני הפרוטוקולים צפו קושי זה והוסיפו תמיכה מתאימה במפרט. התמיכה מורכבת מאותות שעון שקופים וגבוליים שמקטינים את ריצוד החבילה ומשפרים את הביצועים במקרים של דילוגים רבים.

בחינה מקרוב של פרוטוקול IEEE 1588–2008 ו–SyncE
במה דומים פרוטוקול IEEE 1588–2008 ו–SyncE ובמה הם שונים זה מזה? שניהם שיטות מבוססות תקנים להעברת תדירות דרך הרשת לתיקון שרשרות סנכרון מנותקות. ההבדל ביניהם נעוץ באופן המימוש. המשמעות של SyncE היא הוספת התכונה בכל מתג שבין המקור ליעד. שרשרת המערבת מתגים סינכרוניים וא-סינכרוניים לא תעביר סנכרון, אלא רק נתונים.
במידה רבה, פרוטוקול 1588 אינו תלוי ביחידות ההעברה בעיקר בזכות העובדה שאפשר לשבץ לקוחות PTP ביחידות הרשת. כך אפשר ליצור רשתות PTP בלתי תלויות דרך מערכות העברה מגוונות.

מבט מערכתי
בנוסף לשתי השיטות מבוססות התקנים האלו קיימות שיטות קנייניות רבות המוטמעות ביחידות של הדור הבא. את ACR למשל אפשר למצוא בנתבי גישה, בתחנות בסיס אלחוטיות ובמשדרי רדיו בגלי מיקרו. המימוש הזה נוצר מתוך כורח, אולם לאן מתקדמות פלטפורמות הסנכרון?
כדי להקל על התשובה, נציין את התכונות של פלטפורמות TDM:
*הן מתבססות על יותר מטכנולוגיה אחת
*הן מבוססות על תקנים, כדי לאפשר יכולת תפעוליות בין יצרנים והגדלת האמינות.
*הן חיצוניות ליחידות ההעברה.
*הן כוללות מנהל יחידות לצורך ניטור וניהול מרחוק.
*כוללות יחידות סנכרון מבוזרות אולם פועלות כמערכת מאוחדת.
על מנת לחסוך בעלויות ולשפר את הביצועים עלינו להמשיך ולהשתמש במערכות מאוחדות, במקום מערכות עם סנכרון קוהרנטי, שנדרשנו לייצר עד עתה.
מבחינה כלכלית, עדיף לרכוש מערכת קוהרנטית יחידה, ולא מערכות שונות על בסיס פרויקט. טענה זו נכונה גם מההיבט התפעולי – עלות תפעול מערכות שונות מיצרנים שונים גבוהה בעליל. אין להמעיט בערך החיסכון בעלויות, אם כי גם אין מה להמעיט בחשיבות של גמישות הרשת. לאור ההשפעה שיש לסנכרון על ביצועי המערכת החשובים, ההשקעה במערכת גמישה בעלת ביצועים גבוהים נראית הבחירה הנכונה. העלות של זמינות גבוהה וביצועים גבוהים נמוכה יותר, כאשר המערכת נרכשת בפעם אחת.
בהשקעה בתשתית הרשת, המידה שבה הפתרון נותן מענה לדרישות עתידיות מהווה שיקול מכריע. חיבורי Gigabit Ethernet גדלו במהירות ל–10 ג’יגה-סיביות בשנייה וקצב של 40 ג’יגה-סיביות בשנייה מתקרב במהירות. ההתקדמות הטכנולוגית המהירה תיצור תוך זמן קצר שלוש מערכות סנכרון שונות, אך רק פלטפורמת סנכרון עצמאית אחת תהיה הפתרון של העתיד שתתרחב עם הרשת. תכנון והנדסה שקשורים בשילוב של פלטפורמות סנכרון שונות, הם תהליכים מורכבים, עובדה שאינה נכונה כשמדובר במערכת אחידה ומתאימה לעתיד.
לבסוף, פלטפורמות לריבוי שירותים מאפשרות לספקי שירות למזג את הרשתות האלחוטיות, הרשתות הקוויות, הרשתות שפועלות בפרוטוקול IP ורשתות ההעברה מיצרנים יחידים ומסוגי ההתקנים הקשורים. המשמעות היא שעל הפתרונות להיות מבוססי תקנים כדי להבטיח שיתקיימו ביניהם יכולות תפעוליות, במיוחד בתחום הסנכרון. מערכת תזמון אחידה מבוססת תקנים מבטיחה ביצועים, מאפשרת ניהול ומאפשרת את הפרישה של ציוד ושירותים מהדור הבא.
פלטפורמת ניהול אחידה מספקת גישה לכל יחידות הסנכרון המסורתיות ואלו שבמנות ללא פריצות אבטחה ברשת. ראה איור 6
איור 6 ארכיטקטורת ניהול הסינכרון

מסקנה
תעשיית התקשורת הציגה תהליך תיקנון של שתי שיטות העברת זמן ותדירות דרך רשתות במיתוג מנות. השיטות, SyncE (לתדירות) ו–IEEE1588–2008 (לזמן), ישימות בשווקים האירופיים ובאמריקה הצפונית. יכולת תפעוליות בין יצרנים נותנת מענה לסיכונים שבפרישה ותומכת במאמצי התיקנון. שחזור אות שעון מסתגל ושיטות קנייניות אחרות אפשרו את הפרישות הראשוניות, אם כי אלו אינן מבוססות תקנים ולא תומכות ביכולת תפעוליות בין יצרנים.
מעבר לאפשרויות הבחירה הטכנולוגיות פלטפורמת סנכרון אחידה מספקת יתרונות רבים – כלכליים, תפעוליים וביצועיים. הבחירה מחייבת החלטה מודעת כדי להימנע מסנכרון המשובץ ביחידות הרשת, בלי להתחשב עד כמה מפתה העלות הראשונית.
פלטפורמת סנכרון אחידה שבנויה על פתרונות מבוססי תקנים, מסלקת את סיכוני הפרישה של הדור הבא, חוסכת בעלויות ומשפרת את איכות החוויה של הלקוחות.

דלדול המשטח האחורי של חיישני CCD הוא תהליך נפוץ למען השגת יעילות קוונטית גבוהה; מזה זמן רב משמשים חיישנים אלו ביישומי חלל ומדע בעלי ביצועים גבוהים. לחיישני CMOS יש יתרונות על פני חיישני CCD, ודלדול המשטח האחורי של התקני CMOS אמור לגרום להשגת ביצועים דומים. שתי תוכניות שניהלה חברת e2v לאחרונה בחיישני CMOS עם משטח אחורי מדולדל הניבו ערכים מצוינים של נצילות קוונטית.

מניעת הפסדים במבנה האלקטרודה מאפשר השגת יעילות קוונטית גבוהה בטווח הספקטרלי השמיש של הסיליקון, באורכי גל מקרני X עד אינפרה–אדום קרוב. היתרונות של חיישני CMOS לעומת CCD, כוללים שילוב של חלק גדול יותר ממערכת התמונה בשבב יחיד ויציאות ספרתיות ונראה שאפשר ליישם בהם אותה טכנולוגיה של הארה אחורית. מאמר זה מתאר לראשונה את העקרונות הבסיסיים, ובהמשך מדווח על תוצאות יצירתם של חיישנים כאלה.

עקרונות בסיסיים
כשאור חד–צבעי פוגע בפיסת סיליקון בשטף של F פוטונים לסמ”ר לשנייה, אם מתעלמים מהחזרות אפשריות, קצב יצירת נושאי המטען בעומק x נתון בנוסחה:
G(x) = (F/L)exp(–x/L)
אלקטרונים לסמ”ק לשנייה
כאשר L הוא עומק הבליעה. לחלופין, 1/L = α, כש–α הוא מקדם הבליעה.
מעיון במשוואה, נראה שלכל ערך של L לקצב היצירה יש ערך מרבי של F/L בקרבת פני השטח, וכן שהקצב יורד ביחס למרחק x באופן מעריכי, ומגיע ל–37% בערך, כאשר x = L, עד 14% כאשר x = 2L וכך הלאה.
L הוא תלוי אורך גל ויש לו ערך מזערי 10 ננו–מטר בערך באורכי גל של אולטרה–סגול, והוא גדל ל–1–10 מיקרו–מטר באור הנראה, ולמאות מיקרונים באינפרה–אדום הקרוב. מכאן שהיצירה באולטרה–סגול קרובה לפני השטח, באור הנראה היא מתפשטת לעומק של כ–20 מיקרו–מטר ובאינפרה–אדום הקרוב היא יכול להתפשט למאות רבות של מיקרונים. אפשר להשתמש בפיזור זה להסבר התגובה הספקטראלית שנמצאת בחיישני CCD ו–CMOS המופעלים בהארה קדמית.
נצילות קוונטית בהארה קדמית
חתך רוחב והתגובה הספקטרלית של CCD אופייני מוצגים באיורים 1 ו–2 בהתאמה.
עובי האלקטרודות הוא 0.5 מיקרו–מטר, וכסיליקון (בתצורה רב גבישית, פולי–קריסטלינית) הן בולעות את כל הפוטונים באורכי גל קצרים מ–400 ננו–מטר בערך, כך שלא נשארים פוטונים שייכנסו לסיליקון הפעיל וייצרו מטעני אות. הנצילות הקוונטית, QE, שהיא החלק היחסי של פוטונים פוגעים המפיקים אות, תהיה לכן אפס. עומק הבליעה גדל באורכי גל ארוכים יותר כך שהפוטונים מגיעים לסיליקון הפעיל ויוצרים אות. עם זאת, יש החזרה מסוימת מהאלקטרודות והפסדים נוספים מריבוי החזרות ומהפרעות, לכן הנצילות הקוונטית מגיעה לכ–40%–50% בלבד ב–700 ננו–מטר בערך. בהתקנים המיוצרים עם מצע באילוח אחיד בטווח עובי של 600 מיקרו–מטר, התגובה נשמרת עד אורכי גל של 1 מיקרו–מטר בערך, ולאחר מכן נופלת, מאחר ש–L גדל מאוד ביחס לעובי ההתקן. האילוח המזערי בסיליקון הקיים בשוק עומד בערך על 1014 אטומים לסמ”ק ועומק הדלדול הנגזר אינו יותר מ–10–20 מיקרו–מטר בערך. המטען הנוצר בעומק יכול לפעפע (לעבור דיפוזיה) לרוחב בסיליקון שבבסיס ללא שדה ולגרום לרזולוציה מרחבית גרועה. הפתרון שנבחר מתבסס על שכבת הסיליקון האפיטקסית הפעילה של סיליקון רגיל שנשארת בפני השטח של פרוסות סיליקון, כפי שנראה באיור 1b (הפרוסות מיוצרות כשבאזורים הפנימיים יש אילוח רב להקטנת עומק הפעפוע של נושאי מטען המיעוט). עובי השכבה נבחר לפשרה הטובה ביותר בין תגובה לרזולוציה. יתרון נוסף של המבנה שנמצא בתקופת השימוש הראשונה (בשנות השמונים) היה שיפור משמעותי בביצועי זרם החושך, עם ירידה בשכיחות פגמי כתמים לבנים (white spot). נמצא שהשיפורים נבעו ממנגנון פנימי שסילק זיהומים מהאזור הפעיל אל האזורים הבלתי פעילים שמתחתיו. אפשר לציין שהצלחתה של תכונה זו הובילה להיווצרותם של סוגים אחרים של מוליכים למחצה, תוך כדי שימוש בסיליקון אפיטקסי, לדוגמה התקני זיכרון ב–CMOS וב–MOS.
לעקומת הנצילות הקוונטית של חיישני CMOS יש צורה שונה. חתך רוחב בהתקן מוצג באיור 3. יש לציין שקטעים מפני השטח מכוסים בעקבות מתכתיים שאינם רגישים להארה כלל. הטרנזיסטורים אוספים מטענים שנוצרים ישירות באזור “בור” p שלהם, אם כי לא בהכרח אלו שנוצרים בסיליקון שמתחתיו. בשטח שנותר בדיודת הפוטו יש ציפוי של תחמוצת וייתכן גם של חנקה (ניטריד), ולכן ייתכן שיהיה לו נצילות קוונטית שניתן למדוד אותה מתחת ל–400 ננו–מטר (בניגוד ל–CCD עם ההפסדים באלקטרודות). הפרמטר הקריטי בקביעת הנצילות הקוונטית של גלאי CMOS באורכי גל קצרים יותר יהיה, על כן, יחס השטח הפתוח (או “גורם המילוי”), ופרמטר זה משתנה באופן משמעותי בתלות במספר המסלולים והטרנזיסטורים המשמשים ובגודל הפיקסל. עקומת היענות ספקטרלית של התקן עם יחס שטח פתוח של 55% מוצגת בהמשך באיור 11. בחיישני פיקסלים גדולים יש בדרך כלל יחס גדול של שטח פתוח, היתרונות של הארה אחורית אינם גדולים (למרות שכך מתאפשרת הוספת ציפוי נגד החזרה–AR), בעוד שעבור פיקסלים קטנים עם מבנים מורכבים, ההארה האחורית הולכת והופכת לחיונית. זהו מצב הפוך לזה של חיישני CCD, אשר בהם הנצילות הקוונטית אינה משתנה באופן משמעותי עם גודל הפיקסל. יש לשים לב שחיישני CMOS אלו מיוצרים בדרך כלל בסיליקון אפיטקסי (כמוצג באיור 3) עם שכבה דקה יותר מזו אשר משמשת בדרך כלל עבור חיישני CCD, והתוצאה היא שהנצילות הקוונטית יורדת במהירות בכיוון האינפרה–אדום.

שיפור התגובה באדום
לאחרונה, ניתן למצוא בשוק, יותר מאשר בעבר, סיליקון בצובר עם ריכוז אילוח נמוך בהרבה, ולתהליכי ייצור חיישני CCD יש איכות גבוהה בהרבה, כך שההעברה הפנימית (intrinsic gettering) לקבלת תפוקת ייצור גבוהה אינה עוד חיונית. בעיית ההפסדים ברזולוציה מרחבית מקבלת מענה על ידי הפעלת ממתח אחורי למצע, כדי ליצור דלדול בכל העובי של הסיליקון, עד 300 מיקרו–מטר, ולהבטיח שהמטען נסחף אל נקודת האיסוף עם פיזור צד מזערי. גישה חדשה זו נקראת על ידי חברת e2v בשם Hi–rho.
יידרשו ניסויים נוספים על מנת לקבוע אם אפשר ליישם טכנולוגייה כזו על חיישני CMOS.

שיפור התגובה
באולטרה–סגול
ברור שללא קשר לתכונות המצע, לחיישן CCD בסיסי עם הארה קדמית לא יכולה להיות היענות טובה לאור אולטרה–סגול. הפתרון הראשוני הוא להשתמש במבנה של “אלקטרודה פתוחה” עם שטחים של פיקסלים שאינם מכוסים בסיליקון רב גבישי. קיימת פשרה בין השטח הפתוח לבין קיבולת “הבורות” המלאה, ולכן אפשר להשיג בקלות נצילות קוונטית של 25%. אפשר להשיג תוצאות דומות עם חיישן CMOS שבו יש יחס גבוה של שטח פתוח. הבעיה בשני המקרים היא, שברוב הפיקסלים לא תהיה תגובה, ולכן גישה זו אינה מתאימה לפתרון של פרטי תמונה עדינים. הפתרון להשגת היענות לאולטרה–סגול וגם נצילות קוונטית גבוהה בטווח ספקטרלי רחב שהתקבל בסופו של דבר על דעת כולם הוא להאיר את ההתקן במשטח האחורי על מנת להימנע מההפסדים הכרוכים בשימוש במבני המשטח הקדמי.
יצרנים שונים פיתחו טכנולוגיות ייצור של התקנים בהארה אחורית. להלן תיאור של הטכנולוגיה שפותחה על ידי e2v technologies עבור חיישני CCD, שמעתה מיושמת בייצור חיישני CMOS.
התהליך פותח בימים שבהם בסיליקון היה ריכוז אילוח שסיפק עומק דלדול באזור של 10–20 מיקרו–מטר. במצב זה, הארה אחורית של התקן בעובי 600 מיקרו–מטר אינו מספיק, מאחר שהמטען המתפזר מיצירת אורך הגל הקצר יותר בסמוך למשטח האחורי מביא לידי הפסד רזולוציה שאינו סביר. הפתרון הוא להפוך את הסיליקון לדק יותר על ידי איכול (etching) כך שהעובי הופך להיות דומה לעומק הדלדול. ואולם סיליקון בעובי כזה יהיה גמיש למדי ותהיה נחוצה לו תמיכה מכנית. משטח עם איכול אחורי נוטה אף הוא לריכוז גבוה של מרכזי יצירה והתאחות (recombination) או מלכודות שלהם שעלולים לגרום לכל מטען שנוצר מפגיעת אור להתאחות מיד. לכן נדרשת שכבת “אידוש” (passivation). בעיה נוספת היא שלפני השטח של הסיליקון יש יכולת החזרה גבוהה וציפוי נוגד החזרה (AR) נחוץ על מנת להשיג נצילות קוונטית גבוהה (ציפוי כזה אינו נחוץ, עם זאת, להתקנים המיועדים לשימוש ביישומים של קרני X “רכות”). בהמשך מפורטים האמצעים להשגת מטרות אלו.
רצף הייצור מוצג באיור 4.
א.פרוסת הסיליקון עם ההתקן המוכן מודבקת או מחוברת באופן מולקולרי כשפניה כלפי מטה, אל פרוסת סיליקון ריקה שתשמש לתמיכה.
ב.הסיליקון של הפרוסה עם ההתקן עובר איכול עד לעובי הרצוי. פעולה זו נעשית באמצעות סיליקון אפיטקסי, מאחר שריכוז האיכול יכול להיות ריכוז שיואט בנקודת השינוי של אילוח המצע, ותהיה לו בכך נטייה ליצור עובי אחיד יותר. בדרך כלל מושגת סטייה של ±0.5 מיקרו–מטר.
ג.מבצעים את תהליך האידוש והציפוי בחומר נוגד החזרה (AR). בהמשך מפורטים פרטים נוספים.
ד.הסיליקון שמעל לרפידות החיבור המתכתיות מאוכל ומוסר.
ה.מנסרים את הפרוסה כדי לשחרר את השבבים הבדידים והם עוברים חיבור למארז באותו אופן כמו שבבים המשמשים בהארה קדמית (אם כי חיבורי המוליכים מתבצעים למעשה בצד ההפוך של רפידות המתכת).
*בחלק הבא נפרט את הטיפולים שיש לבצע במשטח האחורי – אידוש וציפוי נגד האחזרה, נדון בתוצאות המעשיות המושגות עם חיישני CCD ובתוצאות המעשיות המושגות עם חיישני CMOS.
*הכתבה נמסרה באדיבות חברת אלקטרונדארט בע”מ, נציגתה הבלעדית של  חברת e2v בישראל.

Dave Hughes, HCC – Embedded

כתוצאה מהתקדמות מתמדת בתחום זיכרונות ההבזק, הפך אחסון כמויות גדולות של נתונים בשנים האחרונות קל יותר גם במערכות משובצות מחשב קטנות. הנתונים שאותם רבים מבין מפתחי המערכות המשובצות מאחסנים, ועליהם הם פועלים, הפכו להיות בעלי ערך רב. תכנון מערכת שבה הנתונים נשמרים באופן כזה שלעולם אינם אובדים או ניזוקים ותמיד נשמרים במצב עקבי, היא משימה מורכבת שדורשת מחשבה רבה ויצירתיות. חברת HCC–Embedded השקיעה זמן ומאמצים משמעותיים לניתוח, תכנון ובדיקה של פתרונות למערכת קבצים עבור התקנים משובצים.
מערכת סטנדרטית לאחסון מדיה מוצגת באיור 1. חשוב להבין את גישת השכבות הזו כאשר מתכננים מערכת אמינה. דרישות האמינות מגיעות מהשכבה העליונה עד לתחתונה: ליישום נדרשת רמת שירות מתאימה ממערכת הקבצים; למערכת הקבצים נדרשת רמה מתאימה של שירות מהכוננים; למערכת הכוננים נדרשת רמת שירות מתאימה ממדית האחסון. ללא אמינות מספקת בכל אחת משלוש הרמות האלה, תקלה הופכת להיות מצב אפשרי. ויש להגדיר בבירור את רמות השירות האלו , מאחר שברור שאין היגיון לטעון שמערכת קבצים עמידה לכשל אם התקני האחסון אינם אמינים. בכל שכבה של המערכת צריך שיהיה ברור מה המשמעות של אל–כשל עבור השכבה האמורה, ומה נדרש משכבות אחרות.
נתחיל בהגדרת הדרישות שאותם צריך המפתח להעמיד בפני זיכרון אל–כשל. ראשית עלינו לדעת במדויק את המשמעות של אל–כשל. בחברת HCC–Embedded אופיינו שתי תכונות עיקריות. האחת היא שבכל פעם שקובץ נכתב במערכת, פעולת סגירה או מחיקה שלו תעביר את מצבו הקודם למצב עקבי חדש. למעשה, ההחלטה לגבי העקביות נותרת בידי מפתח היישום. התכונה השנייה היא שבמקרה של אתחול לא צפוי במערכת, מערכת הקבצים תהיה קוהרנטית וכל הקבצים יהיו במצבם העקבי שלפני האתחול.
יש להדגיש את נקודת העקביות הזו, מאחר שבכל מערכת קבצים עליך לקבוע מתי הנתונים שנוספו תקפים, שכן, זה הזמן שבו צריך לעדכן את המטא–נתונים (metadata). כל פעולות הכתיבה למערכת הקבצים אינן מתקבעות (committed) בזיכרון עד ביצוע פעולת סגירה או מחיקה, שמציינת שיש להפוך את המצב החדש לתקף. באופן כזה, איש הפיתוח יכול לקבוע מהו מצב עקבי עבור המערכת. משמעות הדבר איננה שהנתונים לא נכתבו במדית היעד; המשמעות היא שהמטא–נתונים של הקובץ עדיין מתייחסים למצב העקבי הקודם, עד שהמפתח יחליט לשנות זאת. המשמעות היא גם שאם אתה מחפש לאחור בקובץ ואז כותב דבר מה על נתון, עליך לשמור עותק מקורי. כך מובטח שבקרות מקרה בלתי צפוי, מצב הקובץ יהיה תקף ועקבי. תאור פשוט זה הוא תמצית הגישה שמאפשרת מימוש מערכות קבצים אל–כשל שתהיינה באמת אמינות.
מערכות הקבצים של HCC–Embedded מתוכננות להשיג את הדרישות המוגדרות, אם כי רק אם הכוננים והמדיה הפיסית יעמדו בדרישות מסוימות. הדרישה האחת היא שעל הכונן לכתוב את הנתונים ברצף שהם מתקבלים. כלל זה מאלץ את הרצף הנכון גם כשמשתמשים בזיכרון מטמון, שכן אין אפשרות שסקטור ייכתב כאשר הסקטור הקודם טרם נשמר. הדרישה השנייה היא שבמקרה של אתחול פיסי או תקלת חשמל, כל סקטור חייב להיות כתוב, אחרת התוכן של הסקטור הישן יישאר התקף. אסור שיהיה מצב ביניים שבו התוכן של סקטור הוא בעצם אקראי. המעבר מהמצב הישן לחדש חייב להיות בלתי פריק (אטומי). אפשר לתכנן מערכות עם דרישות שונות, אך יש לתאר אותן בבהירות ולהבין אותן על מנת להגיע למטרת התכנון – אל כשל. דרישות אלו, שנראות פשוטות למדי, למעשה קשות להשגה בגלל התכנון של התקני האחסון. ספק כוח יציב ואיפוס נקי של המתח הם תנאים הכרחיים, במיוחד במערכות שבהן משולב זיכרון הבזק. חשוב שיהיה אבחון של ירידה במתח הרשת שמאפסת כרטיסי זיכרון ההבזק כשהמתח יורד אל מתחת לרמה מוגדרת. אין אפשרות להבטיח כתיבת נתונים אמינה ללא רמה סבירה של מתח האספקה. בעיות שונות עלולות להתרחש. למשל, פעולת כתיבה מסוימת יכולה להצליח בעוד זו שקדמה לה נכשלה, או שמופיעה תקלה בכתיבה או במחיקה, ועלולים להיווצר בלוקים תקולים במערכת. קיימים סוגים של כרטיסים מבוססי זיכרונות הבזק, שנפגעים באופן מלא ולצמיתות אם מורידים את מתח האספקה שלהם באיטיות כשהם במצב כתיבה. בכרטיסים אחרים משולבת יכולת אבחון מצבי ירידה של מתח האספקה כדי להימנע מכך.
הפתרון הברור מאליו עבור כל הבעיות האלו הוא לספק באופן אמין מתח להתקן. אין זה בהכרח פשוט כפי שזה נראה בתחילה. קשה לעתים לקבל מהיצרנים נתונים לגבי צורת ההתנהגות של נתונים בהתקן במהלך תקלת מתח. התוצאה היא, שלעתים, הגילוי הוודאי לגבי מהו הזמן של המצב הגרוע ביותר שנדרש לאחסון כל הנתונים שבשמירה, יכול להיות קשה. עבור התקנים של חלק מהיצרנים יש נתונים לגבי הזמן הזה, ולכן יש אפשרות לתכנן לפי המפרט שפורסם. ואולם, על אף שקיים פתרון ניתן למימוש עבור מקרים אלו, המבחר הופך להיות מוגבל במידת מה. אספקת מתח לא אמינה תערער את אמינותה של כל מערכת אל–כשל, שבמצב אחר הייתה נחשבת לאמינה. מעט מאוד יצרנים, בהם יוצאי דופן ספורים שראויים לציון, מכריזים באופן ברור על מאפייני הפעולה של התקני האחסון במונחים שיהיו שימושיים למתכנן מערכת אל–כשל אמיתית. חברת HCC הפעילה בדיקות קפדניות על כרטיסי זיכרון במצב מוצק, אשר קיימים בשוק המסחרי. הרוב המכריע שבהם הציג התנהגות לא אמינה. רק מספר קטן מבין הכרטיסים סווג כסביר לשימוש במערכות קבצים אל–כשל.
כוננים קשיחים (HDD) הם התקנים שקשה להשתמש בהם, במיוחד לא במערכות אמינות. הבעיה העיקרית היא שכולם מכילים זיכרון מטמון מובנה לנתונים, שבדרך כלל קשה לשלוט בו. אם היה קל לשלוט בזיכרון המטמון, הרי ששליטה כזו הייתה מצמצמת מאוד את ביצועי הדיסק. בין כל הכוננים שנבחנו, לא מצאנו אף לא אחד שלגביו יצאה הכרזה ברורה לגבי תרחיש המקרה הגרוע ביותר בעת כיבוי, וכמה זמן והספק נחוצים על מנת להבטיח שתוכן זיכרון המטמון ייכתב בבטחה בדיסק. אם אין אפשרות להבטיח את מחיקת זיכרון המטמון, הרי שקיימים תרחישים של המקרה הגרוע ביותר שבהם כמויות גדולות של נתונים יאבדו בעוד נתונים שייכתבו לאחר מכן יהיו תקינים.
לכרטיסי SD, לכרטיסי זיכרונות הבזק קומפקטיים ולכונני מצב מוצק יש מאפייני תכנון דומים. הם מכילים מערכים של התקני הבזק מסוג NAND, אשר מנוהלים על ידי שכבת תרגום הבזק (FTL), שמספק ממשק סקטורים לוגיים למערכת חיצונית. הפעולה של שכבות FTL נשמרת בסודיות רבה על ידי רוב היצרנים, אך ברור שכדי לקבל את הביצועים המרביים, רבים מבין ההתקנים משתמשים בטכניקות של שמירה בזיכרון מטמון ושל כתיבה מקבילית. התוצאה היא שבמקרה של איפוס בלתי צפוי, ייתכן שסקטורים ייכתבו מחוץ לרצף.
לזיכרון הבזק משולב יש יתרון גדול: תכנון המערכת נמצא אז כולו בשליטת המפתח. עם זאת, יש עדיין לנקוט זהירות. אם נבחן שוב את התרשים בשאלה אם יש ליצור ממשק בין זיכרון הבזק לבין המערכת, נראה שנדרש סוג כלשהו של שכבת ניהול זיכרון הבזק בין מערכת הקבצים לבין זיכרון ההבזק. בדרך כלל תהיה זו שכבת תרגום לזיכרון הבזק אשר משולבת בתוך כרטיס SD, כרטיס SSD ובכרטיס זיכרון הבזק קומפקטי. חשוב ששכבת FTL תתוכנן להיות מהסוג של אל–כשל, וכן שתהיה בקרה נכונה של אספקת המתח. לכל סוגי המדיה יש מוזרויות וחולשות אופייניות להם. עם זאת, עם הבנה מתאימה של התנהגות המדיה, שעלולה להיות מורכבת מאוד וחמקמקה למדי, אפשר ליצור מערכות אל–כשל.
מהם התנאים העיקריים שבעטיים עלולה מערכת קבצים להינזק? ראשית, כדאי לשים לב שמצב כזה יכול להתרחש רק כאשר פעולת כתיבה או מחיקה מתבצעות בהתקן המטרה. עם זאת, מצב זה יכול גם להיות התוצאה של פעולת המשתמש או של פונקצית ניהול, כגון מחיקה ברקע או איזון בלאי (wear levelling). שני האירועים העיקריים שעלולים לגרום לכשל במערכת הם (1) איפוס בלתי צפוי של המערכת כתוצאה מהיעלמות המתח או מתנאים אחרים של החומרה ו–(2) איפוס בלתי צפוי של המערכת כתוצאה משגיאת תוכנה (באג). לדוגמה, כוננים קשיחים מכילים בדרך כלל זיכרון מטמון פנימי גדול (8 מגה–ביית או יותר), כך שאם מתח הדיסק נעלם באופן בלתי צפוי, מערכת הקבצים עלולה לאבד נתונים מזיכרון המטמון ונתונים רבים עלולים להיכתב מחוץ לרצף. מערכת קבצים שטוענת שהיא אל–כשל צריכה להגדיר באמת במה היא יכולה לעמוד, ועדיין להישאר אל–כשל, ואז התכנון אמור לשקף זאת.
על מנת להבטיח מאפייני אל–כשל של מערכת הקבצים וגם להבין את הבעיות העולות מכך, ביצעה חברת HCC בדיקות נרחבות בשתי צורות עיקריות. הראשונה הייתה הדמיה. אפשר לבדוק את מערכת הקבצים כולה ואת הכוננים בהדמיה במחשב אישי. אפשר ליצור במהירות רבה מיליונים של פעולות איטרציה של תרחישי תקלה ואפשר לאמת את התכנון של מערכת הקבצים. השניה הייתה בדיקה במערכת משובצת. ברור שהדמיה לא בודקת את המערכת עם מדיית המטרה, וכפי שמתואר, חיוני ביותר להבטיח שהיא מספקת את איכות השירות הנדרשת. עובדה זו נכונה במיוחד כאשר יצרני ההתקן לא מספקים מידע מפורט בנוגע לאופן שבו התקן האחסון שלהם פועל. בדיקה זו מתבצעת על ידי שימוש במעגל חיצוני כדי לאפס באופן אקראי את מערכת המטרה. בכל אתחול, תוכנית אימות בודקת אם התוכן של המערכת ניזוק. בדיקות מקיפות שנערכו בכרטיסי SD רבים הראו שמעט מאוד מבין הכרטיסים עומדים בדרישות של כתיבה בלתי פריקה וברצף, ולכן, רובם אינם מתאימים כאשר יש חשיבות לנתונים.

*הכתבה נמסרה באדיבות חברת פרטק – אמבדד סלושנס

חברת 4DSP הוציאה לשוק שמונה לוחות A/D ו-D/A (אנלוג לדיגיטל ודיגיטל לאנלוג) חדשים המבוססים על כרטיס ה-FMC הסטנדרטי (כרטיס מזנין FPGA), לצד גרסה חדשה של כרטיס המזנין המוביל של החברה, ה-FM680 PMC-XMC, המצויד ב-Virtex®-6 FPGA.
לוחות ה-FMC החדשים של 4DSP מבוססים על תקן התעשייה הפתוח החדש שפותח על-ידי איגוד חברות הפועלות דרך ארגוני ה-ANSI/VITA, בהתאם למוגדר במפרט ה-ANSI/VITA 57.1 2008. מודולי ה-FMC מתוכננים להתחבר לכרטיסי נושא תואמי FMC בגורמי צורה של CompactPCI, VPX או PCI Express®. זיילינקס העניקה ל-FMC תפקיד מרכזי באסטרטגיית ה-Targeted Design Platforms שלה ובערכות הפיתוח הקשורות אליה, Virtex-6 ו-Spartan-6 FPGA.

פייריק וולייה, מנהל טכנולוגיות ב-4DSP, אומר כי החברה מציעה כרטיסים אנלוגיים מהירים ביותר כבר שנים רבות. כעת, כשגם הכרטיסים של 4DSP וגם אלו של זיילינקס תומכים ב-FMC, יכולים הלוחות של 4DSP לעבוד בצורה הטובה ביותר עם הערכות החדשות של זיילינקס. “ביצועי הכרטיסים נעים בין 60Megasamples לשנייה ל-5Gsps”, אומר וולייה. “ה-FMC מאפשר לנו להציע את המוצרים שלנו לקהל צרכנים הרבה יותר גדול”. הכרטיסים מסדרת 4DSP FMC כוללים כמה תכונות ייחודיות, ביניהן האפשרות של המשתמש לבחור בדגימת נתונים על-ידי מקור שעון פנימי (שיכול להינעל לייחוס חיצוני) או לחלופין שימוש בשעון דגימה המסופק מבחוץ. אפשר לקבל גם כניסת טריגר לבקרת דגימה בהתאמה מיוחדת. חיבורי I/O נמצאים על הפנל הקדמי בהתאם ל-VITA 57.1. בנוסף ישנה אפשרות לשרשר כמה לוחות FMC לצורך סנכרון של מספר גבוה של ערוצים.
הכרטיסים מסדרת FMC של 4DSP מצוידים בספק כוח וניטור טמפרטורה ויש להם כמה צורות עבודה עם אפשרות לכיבוי פונקציות שאינן נמצאות בשימוש לצורך הפחתת החום וצריכת ההספק ברמת המערכת. וולייה אומר כי התכונות הללו מותאמות במיוחד ליישומי SDR (רדיו בהגדרת תוכנה) ויישומים דומים המצריכים הפעלה ממקור של סוללה או מקור דל הספק אחר. כרטיסי ה-FMC מותאמים היטב גם ליישומים נישאים מסוג manpack, כלי רכב קרקעיים, רכבים בלתי מאוישים ויישומי תעופה אחרים שבהם מקור ההספק המוגבל משפיע על טווח המשימה ועל זמן המשימה בתחנה. הלוחות זמינים גם עם ציפוי הגנה לפי תקן Mil-I-46058c לשימוש בסביבות עוינות.
המוצרים כוללים:
•FMC103 – לוח FMC-LPC בן ארבעה ערוצים ב-210Msps עם ממיר A/D של 12 ביט
•FMC104 – לוח FMC-LPC בן ארבע ערוצים ב-250Msps עם ADC של 14 ביט
•FMC107 – לוח FMC-LPC בן שמונה ערוצים ב- 65Msps עם ADC של 12 ביט
•FMC108 – לוח FMC-HPC בן שמונה ערוצים ב- 259Msps עם ADC של 14 ביט
•FMC110 – המספק שני ערוצים של 12-bit A/D ב-1Gsps ושני ערוצים של 16-bit A/D ב-1Gsps, מה שמאפשר דגימה בו-זמנית בקצב מרבי של 1Gsps
•FMC122 – לוח FMC-HPC עם ערוץ אחד ב-2.5Gsps ב-8 ביט שניתן להגדירו עם שני ערוצים של 1.25Gsps בלוח ממיר של 8 ביט
•FMC125  – לוח  FMC-HPC ADC בן ארבעה ערוצים, שלושה אופני עבודה ב-8 ביט המבצע דגימה ב-1.25, 2.5 או 5Gsps
•FMC126 – לוח FMC-HPC ADC בן ארבעה ערוצים, שלושה אופני עבודה ב-10 ביט המבצע דגימה ב-1.25, 2.5 או 5Gsps
בנוסף, הוציאה החברה לשוק את ה-FM680 – הגרסה החדשה של סדרת FM שלה הכוללת לוחות DSP רב-תכליתיים בעלי רמת ביצועים גבוהה. עם התוספת של ה-Virtex-6 FPGA יכול המודול תואם ה-VITA 42.3 הסטנדרטי בתעשייה של XMC ו-PMC לאפשר למשתמשים ליישם במערכות שלהם אלגוריתמים מורכבים מאי-פעם.

“הוא מתאים לשימוש במגוון רחב למדי של יישומים”, אומר וולייה. “כמו שהיה בעבר עם המוצרים מהדורות הקודמים, גם עכשיו יכולים הלקוחות להשתמש בכרטיס החדש עבור רדיו בהגדרת תוכנה, עיבוד בזמן אמת, ויישומי מכ”ם וסונאר, כמו גם בדחיסה ועיבוד וידאו”. הלקוחות יכולים להגדיר את ה-FM680 ממגוון אפשרויות זיכרון כדוגמת  QDRII SRAM, DDR2 SDRAM ו-DDR3 SDRAM. בנוסף ניתנת ללקוחות האפשרות לאכלס את אתרי השמת ה-BLAST בהגדרת משתמש הייחודיים של הכרטיס בכונני הבזק מסוג solid-state,
ב- JPEG2000 codecs ואפילו בהתקני לוגיקה או בתכנוני לוגיקה מיוחדים.