BBCCIN132 – Sistemas embebidos aplicados a la vinculación de entornos con diferentes restricciones temporales

La ingeniería de sistemas de procesamiento para la defensa involucra diferentes áreas críticas, sujetas a rápidos y permanentes avances tecnológicos. Es obvio que su especificación involucra restricciones de tiempo-real duras, pero también debe considerar tolerancias a fallas y la degradación controlada de su funcionalidad ante la eventual salida de servicio de componentes que integran el sistema. También debe analizarse su reposición parcial de dichos componentes sin la necesidad de poner fuera de servicio todo el sistema. Por confiabilidad y tolerancia ante fallas, los sistemas de defensa destinados a unidades de la flota de mar deben poseer características de sistemas distribuidos con restricciones de tiempo-real duras. En sistemas de tiempo-real duros, el no cumplimiento de especificaciones temporales puede tener características catastróficas, en el sentido de que puede afectar a instalaciones o personal más allá de al propio sistema.

Desde el punto de vista tecnológico, y por la escala de los sistemas, no es factible, en las condiciones actuales, realizar una modernización completa de todos los sistemas de operación de una unidad de la flota de mar, mucho menos del conjunto de la flota. Es necesario entonces realizar un relevamiento de la infraestructura actual instalada para analizar y determinar los límites tecnológicos que son posibles alcanzar, preservando las certificaciones requeridas por su destino de funcionamiento. Todo este proceso de reingeniería requiere un análisis de los componentes actualmente instalados en las naves de la flota de mar, categorizarlos y parametrizarlos para determinar las restricciones funcionales con las que se deben diseñar los nuevos componentes.

Las nuevas tecnologías en sistemas embebidos, procesadores y dispositivos lógicos configurables (FPGA), permiten la implementación de sistemas complejos de manera eficiente y flexible. La utilización de estas tecnologías no sólo permitirá una modernización tecnológica de los componentes actuales, sino que serán utilizadas para mejorar las funcionalidades de dichos componentes e incorporar nuevas, conforme al avance tecnológico actual. De esta manera, no solo se pretende reemplazar la tecnología operativa sino, entre otras cosas, incorporar funcionalidades para el diagnóstico, el registro, y la auditoría, el registro y la mejora de las acciones operativas de los sistemas.

El proyecto tiene un marcado perfil de investigación aplicada, desarrollo y transferencia. Requiere una metodología precisa para determinar la incorporación de los desarrollos parciales de manera paulatina, para no privar de la funcionalidad a los sistemas actualmente en operación.

El objetivo de este proyecto, teniendo en cuenta el horizonte en que se enmarca, y la necesidad de avanzar paulatinamente en el mejoramiento tecnológico de la flota de mar, será analizar, sustituir, extender y dejar operativa la vinculación entre sistemas de tiempo diferido y de tiempo real. Para ello se evaluará distintos algoritmos de sincronización sobre la base de hardware desarrollado previamente para ser compatible con los puertos o buses de comunicación de las computadoras navales por un lado y por otro, con el hardware que le permita manejar una comunicación Ethernet 100 Mbit o 1Gbit con una computadora convencional. Se estudiarán distintos algoritmos de sincronización no bloqueantes y distintos escenarios productor/consumidor. Finalmente, mediante el uso de instrumental específico como analizadores lógicos u osciloscopios se hará un análisis de la medida en que las diferentes soluciones propuestas cumplen las restricciones de tiempo real duro de los sistemas navales. Se analizarán y evaluarán las diferentes alternativas tecnológicas actuales para adoptar estándares y protocolos que permitan extender y expandir los sistemas mediante componentes y equipamientos no-propietarios.

Las actividades involucradas en el proyecto se realizarán en estrecha vinculación de los miembros de la Facultad con los investigadores del Grupo de I+D Soluciones Embebidas Aplicadas (SEA) de la Escuela de Oficiales de la Armada Argentina (UNDEF), y a desarrolladores del Servicio de Análisis Operativos, Armas y Guerra Electrónica de la Armada (SIAG-ARA). Esta vinculación ha sido consolidada mediante la realización conjunta de diversos objetivos de investigación y desarrollo, formación de estudiantes y participación de eventos de diversa índole.

Cabe destacar que la cercanía geográfica de nuestra Facultad (26 KM) al lugar de apostadero de un gran número de barcos de la Armada Argentina (Base Naval Puerto Belgrano), y los convenios de cooperación científica y tecnológica existentes entre ambas instituciones, provee al proyecto de una importante y muy variada infraestructura de pruebas y ensayos reales para este tipo de investigación y desarrollo.

Por otro lado, y debido a la naturaleza del proyecto y su destino en defensa, el desarrollo no solo comprende un dispositivo físico que cumple una determinada función en la nave, sino que involucra todo el conocimiento (“know-how”) requerido para realizar cualquier componente operativo en un sistema de defensa. La transferencia producida por este proyecto no se limita a un prototipo o un componente físico, sino al conocimiento generado para especificar, diseñar, implementar, verificar y poner en funcionamiento gradualmente un componente en un sistema de defensa.