航空電子全雙工交換式以太網AFDX

1、AFDX發展概述

①新一代航空電子系統的通訊業務已經從傳統的數據、話音通訊擴展爲高速

  數據、圖像、多媒體等多種業務，傳統的以ARINC 429或Mil-STD-1553總線

  構架的信息傳輸網絡不足以達到如此高的帶寬和速率等要求。

②航空電子系統對信息傳輸網絡的綜合化、可擴展性、帶寬、傳輸實時性、可靠性等的要求愈來愈高。

③Avionics Full Duplex Switched Ethernet (AFDX)是爲航空電子系統中

  子系統間的數據交換而定義的電氣特性的標準協議。

④AFDX 第一次在大型航空電子系統上實現了由傳統的分立式電纜鏈接或
  共享介質的總線構架信息傳輸網絡向交換式網絡的轉變，率先在大中型
  航空電子系統中擴大了互連信息傳輸網絡的規模。

⑤AFDX是由工業標準的以太網通訊協議通過適應性改進造成的，具備相
對更高的可靠性、對惡劣環境更強的適應性和更高的實時性，其傳輸速
率能夠達到100 Mbit/s。

⑥目前已經應用於先進的大型客機項目(A380、B787以及A400M軍用運輸機)。

⑦AFDX系統網絡組成：

  航空電子綜合計算機子系統：：機載的傳統航空電子子系統如飛行控制計算機等，經過綜合計算機來整合各種航空電子子系統，併爲各種航空電子子系統提供一個計算和AFDX端口的環境。

  AFDX終端系統(AFDX End System)：提供每個航空電子綜合計算機與AFDX網絡交換機的鏈接方式。經過AFDX端口，實現各航空電子子系統間數據的安全、可靠傳輸。

  AFDX網絡交換機：實現內部全雙工網絡數據的交換，它的主要功能是構建一個機載內部網絡，並把相關數據信息及時地傳送到不一樣的航空電子子系統或設備中。

⑧每一個端系統惟一地接入到某一交換機的端口，端系統與交換機之間造成
  星型拓撲，交換機之間的拓撲可根據具體應用靈活配置。

⑨交換機用存儲轉發方式工做，在系統中只會出現點對點的連接，不會出
  現碰撞。經過優先權機制來安排數據包在交換機中的發送順序。

⑩增長了「肯定性網絡」的實時性能保證機制和冗餘管理的可靠性機制等

  措施，使得AFDX可以知足航空電子的要求。

與ARINC42九、ARINC629相比，AFDX系統節點規模有更大提升，可支持1024個端系統。

2、AFDX網絡協議

①AFDX是基於商業以太網標準， 採用IEEE802.3/IP/UDP協議的大部份內容，並根據航空電子系統集成的實際狀況進   行了優化的通訊協議，是用於航空電子設備集成的系統通訊接口協議。

②AFDX協議按照層次劃分，能夠分爲傳輸層、網絡層、鏈路(MAC)層和物理層4層。

③AFDX的信息流程包含在鏈路層中。當在AFDX端口間傳送信息時，牽涉到發送端口、AFDX交換機和接收端口的協同工   做，並配置合理的地址，使信息到達須要到達的端口。

④AFDX網絡交換機採用虛擬連接ID號來選擇預約的路由。所以，虛擬連接使信息包從源頭送到固定的目的地。

⑤UDP是一個簡單的面向數據報的傳輸層協議：進程的每一個輸出操做都正好產生一個UDP數據報，並組裝成一份待發送   的I P數據報。UDP是面向非鏈接的協議，它不與對方創建鏈接，而是直接就把數據包發送過去。

3、AFDX端系統

①端系統（End System, ES）的主要功能是提供一些服務，它們保證某個
  到分區（partition）軟件的安全可靠的數據互換。

②保證服務提供一個穩定的、數學可證實的幀端到端傳輸延遲的上界。所
  以，對有界延遲的保證意味着在鏈路層次保證必定量的帶寬。

③Virtual Link(虛擬鏈路）是一個概念上的通信對象。

④VL定義了一個邏輯上單向的鏈接從一個源終端系統到一個或多個目的終端系統。

⑤每個VL在邏輯上是隔離的，每一個VL都有專門的帶寬，在有效的帶寬內相互不影響。

⑥在航電系統，AFDX終端必定須要經過一個VL進行以太網幀的交換。能夠說VL是AFDX的通信基礎。

⑦在端系統支持的虛擬鏈路中，端系統應該利用可用帶寬提供邏輯隔離。
  不論哪一個分區試圖在一條虛擬鏈路上獲得怎樣的利用率，任意其它虛擬
  鏈路的可用帶寬不受影響。

⑧對於每條虛擬鏈路，在發送和接收過程當中端系統應該保持被分區傳送的
  數據的次序。一條虛擬鏈路不該被兩個或兩個以上的源分區所共享（VL
  不容許共享兩個或多個源）。一個虛擬鏈路等於一個路徑。

⑨網絡冗餘機制對應用來說是透明的，在AFDX接收端系統進行冗餘
  管理，採用「先來先服務」的策略，將晚到的數據包丟棄，這樣僅
  一個數據副本被傳遞到應用層

4、AFDX交換機

①交換機應該具備在任意端口接收一個幀並將它轉發到任意端口的組合的能力（包括正在接收的端口）。

②交換機應該具備基於MAC目的地址的流量優先級機制，分爲高優先級和
  低優先級兩類流量。優先級應該在配置表中基於虛擬鏈路定義。

5、AFDX應用

①A380

②B787