《军用海量存储新技术新产品扫描.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《军用海量存储新技术新产品扫描.doc（14页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、军用海量存储新技术新产品扫描军用海量存储新技术新产品扫描在美国,随着卫星,7亡人机和其它侦察监视平台搜集的数字信息流不断增长,对数据存储的容量,可靠性和安全性提出了更高的要求,军用存储产品专业制造厂家的研发和设计人员正在致力于开发各种大容量固态存储,旋转磁媒体存储,光存储技术和产品,提供适当的海量数据存储解决方案.21世纪的士兵依靠数据取得战场院势.作为网络化战场的一个节点,士兵需要能够访问和利用从全球收集而来的信息流.随着卫星和其它侦察监视平台收集数据量的爆炸性增长,如何安全可靠地存储海量数据成为一个迫切需要决的问题.军事系统的设计人员通常有两种存储方案可供选择:一种是强固但昂贵的固态存储器
2、,另一种是比较脆弱但却便宜的磁盘.现在,军用存储产品的研发人员正在设法提供更多的大容量存储解决方法.1硫族化物和全息存储器硫族化物随机存取存储器(RAM)是一种状态变化存储技术,用熔融材料或结晶材料的方式来保存数据比特,利用电流改变每个比特,通过测量材料的电阻读取数据.弗吉尼亚马纳萨斯BAE系统公司的研究人员将在2004年制造出硫族化物RAM的原型产品,试用于卫星和其它太空应用,在2005年第3或4季度推出供太空系统使用的实用产品.在空军研究所(AFRL)的资助下,BAE系统公司得到Ovon,.oi公司的授权,使用Ovonyx的硫族化物存储技术制造军用存储产品.而Intel等公司则利用Ovon
3、y-x的通用存储(OUM)技术开发商用存储产品.58工程人员看好硫族化物存储器,因为它比其它非易失性存储器速度快,而且天生抗辐射.卫星需要采用抗辐射能力较强的存储器,在恶劣的太空环境中安全地存放数据.硫族化物存储器同时非常强固,在低温环境中永不退化,在120华氏度的环境中可以10年不降质,且保存存储内容不需要加电.它的另一个优点是使用寿命长,普通的抗辐射存储器一般可以复写16-J20万次,而硫族化物则可以写5.12亿次.BAE系统公司将在它的0.25微米,抗辐射CMOS工厂制造硫族化物存储器,下一步转向0.15微米工艺,制造密度更高的存储装置.BAE项目经理LauraBurcm说,硫族化物可以
4、很好地与CMOS1HY.2C_.艺结合,设计人员可以应用硫族化物技术构造各种专用集成电路(ASIC)和现场可编程门阵列(FPGA).她说:你可以建造一个可重新配置的FPGA,这样在发射卫星之前的最后一刻,技术人员也可以修改FPGA的单元.这种能力可以帮助NASA帕萨迪纳喷气推进研究所的科学家修改在太空飞行的卫星的程序.硫族化物存储器可能面临未来其它一些存储技术和产品的竞争,如磁电,铁电存储器和其它电可擦除只读存储器(EEPROM).但基于硫族化物的突出优点和实力厂家的支持,胜出机会很大.此外,研究人员正在引入一些革命性的存储技术,如全息存储技术.这种技术正在朗讯和NASA喷气推进研究所的实验室
5、进行研发.全息存储以光的形式存储数据,比CD科技动态和DVD的存储能力强得多.它不只是利用媒质的表面存储数据,同时还利用媒质的里层存储数据.通过改变光的角度或波长,技术人员可以在同一空间存储数千幅不同的全息图.另外,它读/写数据采用并行方式而不是串行方式,存储速度将比现在快得多.并行工作方式是将一束激光束分为两束:信号束(保存数据)和参考束.这两个光束相交于存储媒质,形成一幅全息图.这种方法可以达到非常高的存储密度.朗讯科技预测它可以在一张邮票大小的介质上面存储2G字节数据,在信用卡大小的介质上存储20G字节,在磁盘大小的介质上面存储200G字节.朗讯的发言入预计朗讯将在2005年向市场推出商
6、用三维全息存储产品.2卫星用固态存储器商用和军事卫星在天空中飞行时会收集大量的数据,这些数据在下传给指定的地面接收站之前需要存储在星上.科罗拉多斯普林斯Aeroflex公司的主管.althonyJordan说,卫星通常带有一个抗辐射的固态同步动态随机存取存储器(SDRAM)单元,内装4个256M字节的模块,总容量达到1G字节.市场正在迅速推出更高密度的存储产品.例如,Aeroflex将在一年内发布2G和4G字节的存储器,其中内置4个薄形组件(TSOP)SDRAM单元.固态存储器不含移动零,部件,因此比较强固.采用适当的隔离组装和密封工艺,它可以承受火箭发射时的各种恶劣环境条件.但在太空轨道上,
7、极端的辐射和温度变化仍然容易损害固态存储器.天基应用都存在这样的情况.成像卫星运行在低地轨道上,由于严酷的热循环,寿命只有57年.同步通信卫星运行在更高的同步轨道上,温度变化小一些,但在1015年的使用寿命中会接收更多的辐射.存储器的抗辐射问题解决起来并不容易.随着存储芯片的密度增加,辐射防护更加困难.Jordan说:我们已经从上个世纪80年代的2微米工艺进步到今天的0.18微米,然而所用技术和材料并没有很大的变化.现在正在向0.13微米,90纳米乃至更精细的工艺进军,这就必须在材料方面有所变革.很多加固型海量存储产品的制造厂家使用堆叠封装的方法来制造密度更大的存储装置.这种方法在一个立方体中
8、堆叠多个存储芯片.存储技术发展的另一个方向是提高存储速率,这对于瞬时接收或发送全部数据的卫星来说极为重要.作为一家卫星固态存储器生产厂家,Aeroflex首先从市场采购商用存储装置,对它们采取各种防辐射加固措施.用户可以在其中添加自己的算法,检纠错,压缩算法和数据FO端口,并可在存储卡或存储盒级别决定SDRAM的数据输入/输出方式.Aeroflex制造了一种低电压差分信号(LVDS)串行化/解串行化装置,传送数据速率可以达到1.5Mb/s.目前正在研制速度可以提高5倍的同类装置,可用于卫星实时地球成像等应用,这种产品将在2年内问世.3无人机使用的磁盘驱动器美国空军的C17大型运输机飞行时带有3
9、个固态存储模块:1个6G字节的视频综合处理器供数字地形映射使用;2个2G字节的核心综合处理器供通用计算使用.它们都是固态闪存卡,由科罗拉多森特尼尔SEAKER工程公司制造.SEAKER没计和制造军用非易失性存储设备,存储9电信技术研究2004年第2期卡的容量为1-24G字节.并在最近开始进入海量存储领域.随着无人机等飞机配备的传感器系统搜集和传送数据的速率达到了Gb/s级,出现了TB级(Terabytes,10)存储设备的需求.但是,TB级固态存储器非常昂贵,设计人员不得不选用加固型磁盘驱动器作为存储媒体.SEAKER在去年9月推出了TERABrick密封磁盘模块,其强度可以满足海上声纳浮标监
10、视或空中监视的要求.TEtLA.Brick里面可以堆叠多个200G磁盘驱动器,达到400(3到1.6T字节的存储容量.TERABrick使用ArA接口,有4条外部输出总线.随着串行盯A接口被广泛接受,SEAKER将为TERABrick提供8个接口,里面封装的磁盘阵列可以达到200Mb/s的吞吐量.然而,TERA.Brick之类的封闭式磁盘阵列还不是完美的存储方案,虽然它解决了价格方面的问题,但存在着数据如何安全擦除和销毁的问题.SRAM和DRAM这样的易失性存储器一旦断电后,里面的数据就消失了,而且不能恢复.而闪存之类的非易失性存储设备则需要采用专门的算法安全地擦除数据.过去几年来,发生了一些
11、事件.全球鹰无人机在阿富汗被击落,EP-3E信争情报飞机迫降中国海南.在这些事件中,由于一些磁盘及数据来不及安全销毁或擦除而被对方获得,造成保贵数据的丢失或泄露.自那以后,美军加强了侦察载体的数据保护和销毁措施.如今RC一135和EP-3E信号情报飞机的数据销毁程序已经大大改善.SEAKER认为,无人机的数据安全销毁问题比有人机容易解决,SEAKER的工程师正在研究和设计一种自毁方案.604密封式磁盘驱动器和磁盘阵列固态存储器适合承担恶劣环境下的小容量存储工作,如在直升机上面配置一块3G字节的固态存储卡.但对于大容量存储应用来说,这种方案非常昂贵.随着以无人机为代表的空中侦察不断得到加强,对加
12、固型大容量存储设备的需求十分旺盛.机载传感器收集的数据量非常大,需要占用很大的存储空间,但是一个40G的固态存储驱动器价格达到20,000美元,而相同容量的加固型硬盘仅为2,000美元.前面已经提到,一种可行的解决方法是将普通的硬盘驱动器进行加固和密封封装处理,做成密封式磁盘或组成密封式磁盘阵列,这并不是一项简单的工作.科罗拉多朗蒙特MountainOptech公司为陆军的UH60黑鹰直升机和空军的F一16喷气式战斗机提供密封式硬盘存储器.MountainOptech首先从市场上采购它认为最坚固的硬盘,然后根据具体应用改造或调整硬盘的隔离系统,再进行密封封装.MountainOptech的技术
13、人员认为,如何让硬盘驱动器在恶劣的战场环境中安全运转,存在一些障碍.对于直升机来说,旋转的螺旋桨会在某些频率上产生谐振,从而可能损坏高速旋转的硬盘;战斗机的喷气发动机也会在不同的频率产生共振,并产生更棘手的G力.另外,在寒冷的天气中,固态存储卡可以立即加电启动工作,而硬盘则需要一定的预热时间,因此可能需要对硬盘采取一些保温的措施.普通的硬盘允许的最高工作高度为20.000英尺,超过这个高度以后稀薄的空气就托不住位于存储介质上面几微米,高速旋转进行读写操作的磁头.即使在低空,盐,雾和沙也可能毁坏脆弱的硬盘.而密封封装的硬盘可以在80,000英尺的高度正常工作.MountainOptech的产品有
14、容量达146G字节的STRS一146000Wedgetai|可拆除式光纤通道硬盘驱动器,80G的SES一80000IDE/ATA硬盘驱动器,等等,并计划在今年2月推出300G字节的密封式硬盘驱动器.用8个300G硬盘组成RAID磁盘阵列,可以达到2.4T字节的存储容量.5快速接口新的军事应用不断对海量存储产品提出更高的要求.存储没备生产厂商正在利用最新的联网拓扑结构来满足这些要求.科罗拉多朗蒙特Conduant公司的商务副总裁TomSkrobacz说:自从个人计算机用硬盘驱动器问世以来,硬盘容量不断得到提升,但介质的数据传输速率并没有很大提高,当前我们提高数据存储和传输速率的唯方法是使用硬盘组
15、(阵列).并行ATA硬盘正在向串行ATA硬盘过渡,计算机设计人员可以将i6块并行ATA硬盘或32块串行TA硬盘挂接i,g-块主板,如果找到一种方法可以在每根接门电缆上接多个硬盘,那么还可以在主板上挂接更多的硬盘.推动这方面技术发展的动力来岛于雷达,信号情报,视频,射电天文学等应甩的数据存储需求.这些应用的数据存储要求非常高,一些fj户向Conduant公司购买的存储产品的数据传送速率达到了200Mb/s甚至1Gbs.200Mb/s的存储设备拷贝大英百科全书全部数据只需要5.12秒,拷贝美国国会图书馆的2000万册藏书(20T字节)只需要29个小时.Conduant设计和制造基于硬盘的长寿命存储
16、与播放系统,使用IDE接口而不是SCSI接口.它的FligRiver系列记录设备采用了公司开发的StreamStorPCI,CompactPCI接口和PXI磁盘控制器来达到上述传输速率.StreamSmrPCI取代传统的PCI接口作为数据的传输通道.Skrobacz说:普通的光磁盘存储阵列的工作出主机操作系统控制,由于文件和软件级的控制存在瓶预而降低了速度,我们则抛弃了非关键性的事件,建立一条硬件管道.例如,BigRiverTK200是专为飞机设计的记录设备,它的机箱由2个模块组成,每个模块可挂接8个驱动器,采用种钟摆式轮流存储数据的方法,从而大大提高了存储速度.美国国土安全方面的应片j需要更
17、大,更快的存储记录设备.一些摄像和雷达方面的应用需要高达1Gb/s的数据速率.Skrobacz说:真正的瓶颈不在于媒质本身,而在于接【.展望未来,全息存储,光存储,磁带存储和磁存储是4种主要的存储技术或方式,但全息存储在5年内还无法进入大量实用.6网络化分布存储方案有时我们不一定要把所有的数据存储在一一个地方.美国国防部的决策着正在设法节省大容量存储的开支,这不但涉及卫星图像和传感数据,也包括简单的行政命令数据.过去的解决办法是根据需要不断加强或升级某个基地或营地的服务器.但自911恐怖袭击事件发生后,国防部开始担心把大量关键数据仅存储在一个地方极不安全.美国空军9个主要的指挥部中有8个使用了
18、弗吉尼亚麦克林EMC公司的存储产品,采用了网络化存储方案,将相同的数据以冗余存储的方式保存在2个不同的地点.随着国防部全球信息格栅一带宽扩展计划(GIGBE)的实施,将用速度高达10Gbls的光纤网络把全球100多个军事基地连接起来,这为网络化分散冗余存储提供了宽带信息高速公路.61电信技术研究2004年第2期网络化分布存储的一个技术难点是如何对2个地点的数据进行同步更新并保证数据的安全.因此空军的网络存储目前仅限于一些事务性的处理,如电子邮件,Web浏览,文件和打印,等等.EMC的设计人员正在为空军5个空中作战指挥中心的CISR数据研究网络存储解决方案.EMC的技术人员认为,在地面上,磁盘存
19、储方案在存储速度和使用寿命方面都优于磁带,硬盘数据传输速率将在未来二年来从150Mb/s上升到600Mb/s.但高速旋转的商用ATA硬盘相当脆弱,不适合直接用在飞机或地面多用途轮式车辆(HMMWV)上面,而需要采用加固的专用硬盘.美军多家机构已经在其基地安装了网络化存储系统.国防部长办公室下属的武装部队信息服务处(AFIS)管理着大量视频数据.AFIS在2003年春天从EMC购买了40T字节的存储容量,组成了基于A硬盘的网络化存储系统.EMC预计AFIS不久将把这个系统的存储空间扩大到100T字节.这个存储系统将在6个月的测试期之后向国防部所有机构开放.陆军国民警卫队在诺思罗普?格鲁曼公司的帮
20、助下,采购EMC的存储设备组建了一个网络化存储系统,这个总容量为200T字节的系统由国民警卫队在美国全境的54个站点或单位的存储系统联网而成.(周德川供稿)姜国磅都将舆磁外事苍沾通信引入司钓2瞿口保窟电话15雩决方案【据互联网网站WWW,SpaceDaily.Corn2004年3月4日报道】net.COIT1公司今日宣称,作为科威特一伊拉克指挥,控制,通信与计算机商业化(KICC)计划的一部分,美国国防部已经选择了该公司的SHOUTIP技术即IP保密电话解决方案来提供盟军基地之问的保密和非保密话音通信.据报道,在IP网络中同样传送9.6kbiVS的保密话音,若采用SttOUT1P技术要比其他I
21、P实现方案节省704的带宽由于远程基地之间卫星链路的带宽资源十分宝贵,而net.CO1TI公司的SttOUT!P先进呼叫打包技术与其保密话音中继(relay)技术相结合,能够比一般无中继型1P保密话音通信方案节省大量带宽.因此,KICC62计划要求用SHOUTIP平台理念来进行未来通信系统的研发.具有保密话音中继能力的SHOUTIP技术可以支持保密电话设备和未来的窄带数据终端,能适应多种不同类型的保密话音技术,并且还可以与包括摩托罗拉,L3以及通用动力学(GeneralDynamics)公司的众多型号的保密电话设备协同工作.公司联邦销售副总裁约翰.温特斯表示:我们非常高兴能够参与到这一关键通信计划中.对于带宽非常宝贵,需要支持保密电话设备和未来的窄带数据终端,而且协同工作能力又十分关键的复杂VolP网络来说,SHOUFIP是一种理想的平台.(曾锦祥供稿)
