A380和B787机载AFDX网络讲义.ppt

Avionics Full Duplex Switched Ethernet (AFDX)技术 内容 AFDX概述 AFDX网络组成 终端系统 交换机 AFDX网络示例 AFDX概述 航空电子全双工交换以太网（Avionics Full DupleX Switched Ethernet）标准,用来定义航电子系统之间进行数据交换所应遵循的电气要求和协议规范（ARINC 664的第7部分）。 AFDX之所以成为如此有魅力的技术最主要的原因在于它是基于以太网，以太网自从1972年诞生后一直持续不断的提高。事实上，以太网比ARINC429,MIL-STD-1553和其他数据通讯方式在商业方面获得了更大的收益。 该总线的传输速率比ARINC429高一千倍,比1553B高一千倍。 采用AFDX可以大大减少导线的长度和重量。 AFDX在国外的应用 应用于空客公司（Airbus）开发的 A380客机和A400M军用运输机 应用于波音公司(Boeing) 的787客机 符合ARINC653 Avionics Application Software Interface 要求，符合ASAAC推荐的集成模块化航空电子系统（IMA-integrated module avionics）要求，易于实现由LRM 模块组成系统。 AFDX空客A380中应用 AFDX特点 Duplex traffic collision free（无冲突） Time bounded latency（延迟确定） Redundancy fault-tolerance (余度容错) Possible mapping other buses e.g 429 ,1553（可影射429、1553） Existing integrity and deterministic mechanics adaptable for avionics purpose（完整性、确定性） 总线型以太网ETHERNET AFDX网络组成 AFDX网络组成 航电子系统：飞行器上的传统的航电子系统，比如飞行控制计算机，全球定位系统，压力监视系统等。每个航电计算机系统包含一个嵌入式的终端系统，航电子系统通过该终端系统连接到AFDX分组交换机。 AFDX终端系统：终端系统作为航电子系统与AFDX分组交换机连接的接口。每个航电子系统的终端系统保证了航电系统之间数据交换的安全和可靠性。 AFDX分组交换机：全双工分组以太网交换机,可以快速的把以太网数据转发给适当的目的地。分组交换以太网技术是区别于传统的ARINC429单向点对点的传输技术和MIL-STD-1553总线技术。 终端系统(End System) 媒体访问控制(MAC)层的操作和确定性 虚链路VL 带宽分配BAG与调度 终端系统延时性能 MAC地址 冗余管理 网络层传输层 IP 地址格式与协议 UDP地址格式与协议 应用层 航电服务AFDX端口：队列端口、采样端口 服务访问点SAP端口与TFTP协议 终端系统协议分层 终端系统虚链接(Virtual Link) VL 具有以下特点： 一个虚链接定义一个从一个终端系统到多个目标终端系统之间的单向的逻辑的连接; 每个虚链接有确定的最大带宽; 某个VL仅只有一个终端系统可以作为源，但目的可有多个; VL用16位短整数来标识,VLID取值范围从0到65535。 终端系统虚链路(Virtual Link) 终端系统确保所有VL之间实现逻辑的独立，不论应用程序如何应用VL，都不会对其他VL产生影响。 终端系统的每个VL,不论是接收还是发送数据的顺序都必须与源端应用程序注入数据的顺序保持一致（SN号）。 终端系统采用流量控制机制调整VL每路数据源。 终端系统流量/拥塞控制 影响VL帧流量的两个参数： BAG ：从 1 to 128ms 以2的幂次递增 Jitter： μs为单位 终端系统调度（Scheduling） 在具有多个发送源的终端系统，调度器依据BAG通过流量控制多路数据流进行复用。 调度器会产生Jitter，Jitter在一定范围。 终端系统确定终端系统的延时性能 时延 Jitter 确定终端系统的性能发送时延 发送时延由下面两点之间的时间差来度量： 起始时间-主机应用数据最后一位到达终端系统通讯服务的时间 结束时间-相应的以太网帧最后一位传输到物理总线的时间 处理时延 小于150 μs+帧发送到物理线路的时延(Frame delay) 确定终端系统的性能接收时延 确定终端系统的性能Jitter 终端系统必须保证每路VL在输出的时候Jitter值能