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

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

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

無人駕駛飛機需要使用機載計算機和關(guān)鍵任務(wù)設(shè)備，以支持任務(wù)概況。它們使用多個傳感器，包括視覺、紅外、近紅外、輻射、生物和化學(xué)。該設(shè)備使用多個視覺攝像頭，為遠程飛行員提供180度的前進和向下視圖，并記錄任務(wù)數(shù)據(jù)。無人機上還可能還有短程無線電，衛(wèi)星鏈路，雷達和其他戰(zhàn)術(shù)通信設(shè)備，以與集中式指揮進行通信。所有這些設(shè)備都需要可靠、靈活和快速的連接，以產(chǎn)生一個和諧工作的機載系統(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)的成熟標準，由于其經(jīng)過驗證的互操作性、可靠性和速度，現(xiàn)在正迅速成為軍事和其他堅固型應(yīng)用的標準。專用總線架構(gòu)傳統(tǒng)上用于軍事應(yīng)用，包括無人機，但過去曾導(dǎo)致更重，專有和不靈活的系統(tǒng)。

為什么選擇無人機以太網(wǎng)？

以太網(wǎng)已被證明是軍用無人機應(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，鼓勵模塊化

堅固耐用的商用現(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)施在全球跨距離運行

軍方使用的無人機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、溫度偏差和振動都會降低標準總線架構(gòu)連接的效率和效率。以太網(wǎng)是一個更可靠和可靠的連接平臺;此外，交換機之間的互連性可以使這些連接更加可靠。例如，可以在無人機中使用多個交換機來提供冗余并消除單點網(wǎng)絡(luò)故障的可能性。交換機相互連接，因此可以通過圍繞故障進行路由來避免交換機故障或交換機之間的鏈路故障。

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，從而增加無人機的正常運行時間。

在某些總線架構(gòu)中，如果一個模塊發(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具有設(shè)計和實現(xiàn)的靈活性。由于以太網(wǎng)組件的靈活性，無人機可以用于多種功能，并且現(xiàn)場的無人機可以在現(xiàn)場進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的飛行時間更長，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。電源管理也是一個挑戰(zhàn)，為部署的無人機找到平衡至關(guān)重要。輕巧、堅固的以太網(wǎng)交換機是充分利用SWaP-C壓力和約束的絕佳組合，因為它們?yōu)槠渌O(shè)備節(jié)省了無人機上的空間空間。

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)使單根電纜能夠為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（如傳感器、IP 攝像機甚至無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)節(jié)點）提供數(shù)據(jù)連接和電力。POE 通過標準網(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)實施了多年，以幫助簡化網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的布線 - 特別是在運行電氣和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 交換機可以在單個設(shè)備上提供數(shù)據(jù)連接和電源，從而大幅降低這些移動平臺上的空間需求和布線復(fù)雜性。通過在單個移動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，以增強通信和戰(zhàn)場效率。

如今，IEEE 有兩種通用的 POE 標準，支持兩個級別的功率分類。這兩個標準可確保所有使用 POE 的設(shè)備都兼容，并且將相互互操作。原始的 802.3af POE 標準為使用 48 V 的每個設(shè)備提供高達 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，因為電纜中會消耗一些功率。僅需要這種較低功率的設(shè)備示例包括標準 IP 攝像機、大多數(shù) WLAN 接入點和 IP 電話。

隨著遠程設(shè)備變得越來越復(fù)雜，并且設(shè)備需要更多的計算能力，運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)動傾斜變焦 （PTZ） 攝像機和高功率無線通信設(shè)備。最近，IEEE將該標準更新為802.3at-2009 POE標準，也稱為POE +或POE plus，可為這些增加的功率要求提供高達25.5 W的功率。為設(shè)備供電必須支持 30 W 的直流電源，以補償電纜中的耗散。

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

使用壽命長

最后，以太網(wǎng)擁有較長的設(shè)計壽命：以太網(wǎng)標準已經(jīng)存在了很長時間 - 超過40年 - 這意味著無人機設(shè)計人員可以減少設(shè)計過時。采用它的系統(tǒng)可以享受較長的生命周期。

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

標準和速度方面的進展

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，同時批準了兩個以太網(wǎng)標準 - 本地服務(wù)器應(yīng)用的40 GbE標準和互聯(lián)網(wǎng)骨干網(wǎng)的100 GbE速率。這些標準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（一項全新的技術(shù)）。40 GbE實施在數(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）中實施100 GbE。這兩種標準都需要更高速的光纖來建立連接。

去年早些時候，IEEE開始組建工作組工作組，以創(chuàng)建標準，以實現(xiàn)25 GbE（為支持100 GbE而開發(fā)的四個25-GbE通道中的單個通道）和400 GbE（四個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，作為標準，無論設(shè)備支持什么速度，所有速度都通過交換機和路由器向后兼容;此外，使用以太網(wǎng)作為標準連接的設(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，這是一個激動人心的時刻。政府對COTS和標準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和拯救生命。

審核編輯：郭婷