Aviyonik Tam Çift Yönlü Anahtarlamalı Ethernet - Avionics Full-Duplex Switched Ethernet

Aviyonik Tam Çift Yönlü Anahtarlamalı Ethernet ( AFDX ), ayrıca ARINC 664 , deterministik hizmet kalitesi (QoS) sağlarken özel bant genişliği kullanan güvenlik açısından kritik uygulamalar için uluslararası uçak üreticisi Airbus tarafından patentli bir veri ağıdır . AFDX, Airbus tarafından dünya çapında tescilli bir ticari markadır. AFDX veri ağı, ticari kullanıma hazır (COTS) bileşenleri kullanan Ethernet teknolojisine dayanmaktadır . AFDX veri ağı, ticari kullanıma hazır ağ bileşenlerinin gelecek nesil Uçak Veri Ağları için nasıl kullanılacağını tanımlayan, bölüm 1 ve 2 başına bir IEEE 802.3 ağının profilli bir versiyonu olan ARINC Spesifikasyonu 664 Bölüm 7'nin özel bir uygulamasıdır ( ADN). Bir AFDX veri ağının altı temel yönü, tam çift yönlü , artıklık, determinizm, yüksek hızlı performans, anahtarlamalı ve profilli ağdır.

Tarih

Birçok ticari uçak , güvenlik açısından kritik uygulamalar için 1977'de geliştirilen ARINC 429 standardını kullanır . ARINC 429, tek bir verici ve yirmi alıcıya kadar tek yönlü bir veri yolu kullanır. Bir veri sözcüğü, iki kutuplu sıfıra dönüş modülasyonu kullanılarak bükümlü bir çift kablo üzerinden iletilen 32 bitten oluşur. İki iletim hızı vardır: yüksek hız 100 kbit/s'de çalışır ve düşük hız 12,5 kbit/s'de çalışır. ARINC 429, tek vericisi noktadan noktaya bağlantıda iletişim kuracak şekilde çalışır, böylece ek ağırlık anlamına gelen önemli miktarda kablolama gerektirir.

Boeing tarafından 777 için tanıtılan bir başka standart olan ARINC 629 , 2 Mbit/s'ye kadar artan veri hızları sağladı ve maksimum 120 veri terminaline izin verdi. Bu ADN, bir veri yolu denetleyicisi kullanılmadan çalışır ve böylece ağ mimarisinin güvenilirliğini artırır. Dezavantajı, uçağa önemli maliyet ekleyebilecek özel donanım gerektirmesidir. Bu nedenle, diğer üreticiler ARINC 629 standardını açıkça kabul etmediler.

AFDX, yeni nesil uçak veri ağı olarak tasarlandı. IEEE 802.3 komitesinin (genellikle Ethernet olarak bilinir ) standartlarını temel almak , ticari kullanıma hazır donanımın maliyetleri ve geliştirme süresini azaltmasına olanak tanır. AFDX, ARINC Spesifikasyonu 664 Bölüm 7 tarafından tanımlanan deterministik Ethernet'in bir uygulamasıdır. AFDX, Airbus Industries tarafından A380 için geliştirilmiştir, başlangıçta kablolu sistem geliştirme için gerçek zamanlı sorunları ele almak üzere geliştirilmiştir. A380 deneyimlere dayanarak, Airbus A350 ayrıca tedarik aviyonik ve sistemlerle, bir AFDX ağını kullanır Rockwell Collins . Airbus ve EADS ana şirketi, Selex ES ve Vector Informatik GmbH ile yapılan anlaşmalar da dahil olmak üzere EADS Teknoloji Lisanslama girişimi aracılığıyla AFDX lisanslarını kullanılabilir hale getirdi . Bir benzer uygulama deterministik Ethernet Boeing kullanılır 787 Dreamliner . Birden fazla anahtar, kademeli bir yıldız topolojisinde birbirine köprülenebilir . Bu ağ türü, kablo geçişlerini ve dolayısıyla uçağın toplam ağırlığını önemli ölçüde azaltabilir. Ek olarak, AFDX hizmet kalitesi ve çift bağlantı yedekliliği sağlayabilir .

AFDX'e Genel Bakış

AFDX , IEEE 802.3 Ethernet'in eksikliklerini gidermek için telekom standartlarından jeton kovası , asenkron transfer modu (ATM) gibi kavramları benimsedi . ATM'den zaten Ethernet'te bulunanlara temel öğeler ekleyerek ve çeşitli seçeneklerin özelliklerini kısıtlayarak, garantili bant genişliği ve hizmet kalitesi (QoS) sağlayan son derece güvenilir bir tam çift yönlü deterministik ağ oluşturulur. Tam çift yönlü Ethernet kullanımı sayesinde, iletim çakışmaları olasılığı ortadan kalkar. Ağ, tüm kritik trafiğe QoS ilkeleri kullanılarak öncelik verilecek şekilde tasarlanmıştır, böylece teslimat, gecikme ve sapmanın tümünün ayarlanan parametreler dahilinde olması garanti edilir. AFDX ağında ortak olan son derece akıllı bir anahtar, iletim ve alım paketlerini ara belleğe alabilir . Bükümlü çift veya fiber optik kabloların kullanılmasıyla, tam çift yönlü Ethernet, verileri iletmek ve almak için iki ayrı çift veya dizi kullanır. AFDX, yüksek veri bütünlüğü ve deterministik zamanlama sağlamak için standart Ethernet'i genişletir. Ayrıca, sistem bütünlüğünü iyileştirmek için yedekli bir ağ çifti kullanılır (ancak bir sanal bağlantı yalnızca bir ağı veya diğer ağı kullanacak şekilde yapılandırılabilir). Aşağıdaki OSI referans modeli katmanlarında birlikte çalışabilir işlevsel öğeleri belirtir :

Bir AFDX ağının ana unsurları şunlardır:

  • AFDX uç sistemleri
  • AFDX anahtarları
  • AFDX bağlantıları

Sanal bağlantılar

Bir AFDX ağının temel özelliği sanal bağlantılarıdır (VL). Tek bir soyutlamada, VL'leri her biri bir kaynak ve bir veya daha fazla hedef içeren bir ARINC 429 tarzı ağ olarak görselleştirmek mümkündür . Sanal bağlantılar, kaynak uç sistemden tüm hedef uç sistemlere tek yönlü mantık yollarıdır. Çerçeveleri Ethernet hedefine veya MAC adresine göre değiştiren geleneksel bir Ethernet anahtarının aksine, AFDX, bir Ethernet çerçevesindeki MAC hedef adresi ile bir AFDX çerçevesinde aynı konumda taşınan bir sanal bağlantı kimliği kullanarak paketleri yönlendirir. Ancak, AFDX durumunda, bu sanal bağlantı kimliği, fiziksel hedef yerine taşınan verileri tanımlar. Sanal bağlantı kimliği, sabit bir 32 bit alanı izleyen 16 bitlik işaretsiz bir tamsayı değeridir. Anahtarlar, gelen bir çerçeveyi bir ve yalnızca bir uç sistemden önceden belirlenmiş bir uç sistemler grubuna yönlendirmek için tasarlanmıştır. Her sanal bağlantıya bağlı bir veya daha fazla alıcı uç sistem olabilir. Her sanal bağlantıya, sistem entegratörü tarafından tanımlanan toplam bant genişliği miktarıyla ayrılmış bant genişliği [tüm VL bant genişliği tahsis boşluğu (BAG) oranları x MTU toplamı] tahsis edilir. Ancak, toplam bant genişliği ağdaki maksimum kullanılabilir bant genişliğini aşamaz. Bu nedenle, çift yönlü iletişim, tamamlayıcı bir VL'nin belirtimini gerektirmelidir.

Her VL, ağın tasarlanmış bir maksimum trafiğe, dolayısıyla determinizme sahip olmasını sağlamak için spesifikasyonda dondurulur. Ayrıca, yüklenmiş bir VL konfigürasyon tablosuna sahip olan anahtar, aksi takdirde ağın diğer dallarına batabilecek herhangi bir hatalı veri iletimini reddedebilir. Ek olarak, daha az kritik veri taşımak üzere tasarlanmış alt sanal bağlantılar (alt VL'ler) olabilir. Alt sanal bağlantılar belirli bir sanal bağlantıya atanır. Veriler, iletilecek verilerle birlikte sanal bağlantılar arasında bir döngüsel sırayla okunur . Ayrıca alt sanal bağlantılar, arabelleğe alma nedeniyle garantili bant genişliği veya gecikme süresi sağlamaz, ancak AFDX gecikmenin yine de trafik düzenleyici işlevinden ölçüldüğünü belirtir.

ÇANTA oranı

BAG, bant genişliği tahsis boşluğu anlamına gelir; bu, AFDX protokolünün ana özelliklerinden biridir. Bu, gönderilebilecek maksimum hız verisidir ve bu aralıkta gönderileceği garanti edilir. Her VL için BAG hızını ayarlarken, diğer VL'ler için yeterli bant genişliği olmasına ve toplam hızın 100 Mbit/s'yi geçmemesine dikkat edilmelidir.

Sanal bağlantıların değiştirilmesi

Her anahtarın, en az 4096 VL'yi işleyebilmesi gereken filtreleme, denetleme ve iletme işlevleri vardır. Bu nedenle, birden çok anahtarı olan bir ağda (kademeli yıldız topolojisi), toplam sanal bağlantı sayısı neredeyse sınırsızdır. Her uç sistem tarafından idare edilebilecek sanal bağlantıların sayısı için belirli bir sınır yoktur, ancak bu, Ethernet veri hızına karşı her VL için belirtilen BAG oranları ve maksimum çerçeve boyutu ile belirlenecektir. Ancak, tek bir sanal bağlantıda oluşturulabilecek alt VL sayısı dört ile sınırlıdır. Anahtarın ayrıca sistem entegratörü tarafından belirtilen veri hızlarında bloke olmaması gerekir ve pratikte bu, anahtarın tüm fiziksel bağlantı noktalarının toplamı olan bir anahtarlama kapasitesine sahip olacağı anlamına gelebilir.

AFDX, MAC katmanında Ethernet protokolünü kullandığından, maliyet düşürücü bir önlem olarak test amaçlı olarak Katman 2 yönlendirmeli yüksek performanslı COTS anahtarlarını AFDX anahtarları olarak kullanmak mümkündür. Ancak, gerçek bir AFDX anahtarının trafik denetimi ve yedeklilik işlevleri gibi bazı özellikleri eksik olabilir.

kullanım

AFDX veriyolu kullanılır Airbus A380 , 787 Boeing , Airbus A400M , Airbus A350 , Sukhoi Superjet 100 , ATR 42 , ATR 72 (-600), AgustaWestland AW101 , AgustaWestland AW189 , AgustaWestland AW169 , Irkut MC-21 , Bombardier Global Express , Bombardier CSeries , Learjet 85 , Comac ARJ21 , Comac C919 ve AgustaWestland AW149 .

Referanslar

Dış bağlantılar