Avionics Full-Duplex Switched Ethernet ( AFDX ), también ARINC 664 , es una red de datos, patentada por el fabricante internacional de aviones Airbus , [1] para aplicaciones críticas para la seguridad que utiliza ancho de banda dedicado al tiempo que proporciona una calidad de servicio determinista (QoS). AFDX es una marca registrada mundial de Airbus. [2] La red de datos AFDX se basa en tecnología Ethernet que utiliza componentes comerciales disponibles en el mercado (COTS). La red de datos AFDX es una implementación específica de la Especificación ARINC 664 Parte 7, una versión perfilada de un IEEE 802.3red según las partes 1 y 2, que define cómo se utilizarán los componentes de redes comerciales disponibles para las redes de datos de aeronaves (ADN) de la generación futura . Los seis aspectos principales de una red de datos AFDX incluyen dúplex completo , redundancia, determinismo, rendimiento de alta velocidad, red conmutada y perfilada.
Historia
Muchos aviones comerciales utilizan el estándar ARINC 429 desarrollado en 1977 para aplicaciones críticas para la seguridad. ARINC 429 utiliza un bus unidireccional con un solo transmisor y hasta veinte receptores. Una palabra de datos consta de 32 bits comunicados a través de un cable de par trenzado utilizando la modulación bipolar de retorno a cero. Hay dos velocidades de transmisión: la alta velocidad funciona a 100 kbit / sy la baja velocidad funciona a 12,5 kbit / s. ARINC 429 funciona de tal manera que su único transmisor se comunica en una conexión punto a punto, por lo que requiere una cantidad significativa de cableado que equivale a un peso adicional.
Otro estándar, ARINC 629 , introducido por Boeing para el 777 proporcionó mayores velocidades de datos de hasta 2 Mbit / sy permitió un máximo de 120 terminales de datos. Este ADN funciona sin el uso de un controlador de bus, lo que aumenta la fiabilidad de la arquitectura de la red. El inconveniente es que requiere hardware personalizado que puede agregar un costo significativo a la aeronave. Debido a esto, otros fabricantes no aceptaron abiertamente el estándar ARINC 629.
AFDX fue diseñado como la red de datos de aeronaves de próxima generación. Basarse en los estándares del comité IEEE 802.3 (comúnmente conocido como Ethernet ) permite que el hardware comercial listo para usar reduzca los costos y el tiempo de desarrollo. AFDX es una implementación de Ethernet determinista definida por la Especificación ARINC 664 Parte 7. AFDX fue desarrollado por Airbus Industries para el A380, [3] inicialmente para abordar problemas en tiempo real para el desarrollo de sistemas de vuelo por cable . [4] Basándose en la experiencia del A380, el Airbus A350 también utiliza una red AFDX, con aviónica y sistemas suministrados por Rockwell Collins . [5] Airbus y su empresa matriz EADS han puesto a disposición licencias AFDX a través de la iniciativa EADS Technology Licensing, incluidos acuerdos con Selex ES [6] y Vector Informatik [7] GmbH. Una implementación similar [ aclarar ] de Ethernet determinista se utiliza en el Boeing 787 Dreamliner . Se pueden puentear varios conmutadores en una topología en estrella en cascada . Este tipo de red puede reducir significativamente el tendido de cables y, por lo tanto, el peso total de la aeronave. Además, AFDX puede proporcionar calidad de servicio y redundancia de doble enlace.
Descripción general de AFDX
AFDX adoptó conceptos como el depósito de tokens de los estándares de telecomunicaciones, el modo de transferencia asíncrona (ATM), para corregir las deficiencias de IEEE 802.3 Ethernet. Al agregar elementos clave de ATM a los que ya se encuentran en Ethernet y restringir la especificación de varias opciones, se crea una red determinista de dúplex completo altamente confiable que proporciona ancho de banda garantizado y calidad de servicio (QoS). [8] Mediante el uso de Ethernet full-duplex, se elimina la posibilidad de colisiones de transmisión. La red está diseñada de tal manera que todo el tráfico crítico se prioriza utilizando políticas de QoS, por lo que se garantiza que la entrega, la latencia y la fluctuación están dentro de los parámetros establecidos. [9] Un conmutador muy inteligente, común a la red AFDX, es capaz de almacenar en búfer los paquetes de transmisión y recepción . Mediante el uso de pares trenzados o cables de fibra óptica, Ethernet full-duplex usa dos pares o hilos separados para transmitir y recibir los datos. AFDX amplía Ethernet estándar para proporcionar una alta integridad de los datos y una temporización determinista. Además, se utiliza un par de redes redundantes para mejorar la integridad del sistema (aunque se puede configurar un enlace virtual para utilizar solo una u otra red). Especifica elementos funcionales interoperables en las siguientes capas del modelo de referencia OSI :
- Enlace de datos ( concepto de direccionamiento de enlace virtual y MAC );
- Red ( IP e ICMP );
- Transporte ( UDP y opcionalmente TCP )
- Aplicación (red) (muestreo, colas, SAP , TFTP y SNMP ).
Los principales elementos de una red AFDX son:
- Sistemas finales AFDX
- Conmutadores AFDX
- Enlaces AFDX
Vínculos virtuales
La característica central de una red AFDX son sus enlaces virtuales (VL). En una abstracción, es posible visualizar los VL como una red de estilo ARINC 429 , cada una con una fuente y uno o más destinos. Los enlaces virtuales son rutas lógicas unidireccionales desde el sistema final de origen a todos los sistemas finales de destino. A diferencia de un conmutador Ethernet tradicional que conmuta tramas según el destino de Ethernet o la dirección MAC, AFDX enruta los paquetes utilizando un ID de enlace virtual, que se transporta en la misma posición en una trama AFDX que la dirección de destino MAC en una trama Ethernet. Sin embargo, en el caso de AFDX, este ID de enlace virtual identifica los datos transportados en lugar del destino físico. El ID de enlace virtual es un valor entero sin signo de 16 bits que sigue a un campo constante de 32 bits. Los conmutadores están diseñados para enrutar una trama entrante desde un sistema final, y solo uno, a un conjunto predeterminado de sistemas finales. Puede haber uno o más sistemas finales receptores conectados dentro de cada enlace virtual. A cada enlace virtual se le asigna un ancho de banda dedicado [suma de todas las tasas de brecha de asignación de ancho de banda (BAG) de VL x MTU ] con la cantidad total de ancho de banda definida por el integrador del sistema. Sin embargo, el ancho de banda total no puede exceder el ancho de banda máximo disponible en la red. Por lo tanto, las comunicaciones bidireccionales deben requerir la especificación de un VL complementario.
Cada VL se congela en la especificación para garantizar que la red tenga un tráfico máximo diseñado, por lo tanto, determinismo. Además, el conmutador, al tener una tabla de configuración de VL cargada, puede rechazar cualquier transmisión de datos errónea que, de otro modo, podría inundar otras ramas de la red. Además, puede haber enlaces sub-virtuales (sub-VL) que están diseñados para transportar datos menos críticos. Los enlaces sub-virtuales se asignan a un enlace virtual en particular. Los datos se leen en una secuencia de turnos entre los enlaces virtuales con datos para transmitir. Además, los enlaces subvirtuales no proporcionan ancho de banda garantizado o latencia debido al almacenamiento en búfer, pero AFDX especifica que la latencia se mide de todos modos desde la función de regulador de tráfico.
Tasa de BOLSA
BAG significa brecha de asignación de ancho de banda, esta es una de las características principales del protocolo AFDX. Esta es la velocidad máxima que se pueden enviar los datos y se garantiza que se enviarán en ese intervalo. Al configurar la tasa de BAG para cada VL, se debe tener cuidado para que haya suficiente ancho de banda para otros VL y la velocidad total no pueda exceder los 100 Mbit / s.
Cambio de enlaces virtuales
Cada conmutador tiene funciones de filtrado, vigilancia y reenvío que deberían poder procesar al menos 4096 VL. Por lo tanto, en una red con varios conmutadores (topología en estrella en cascada), el número total de enlaces virtuales es casi ilimitado. No hay un límite específico para el número de enlaces virtuales que puede manejar cada sistema final, aunque esto estará determinado por las tasas de BAG y el tamaño máximo de trama especificado para cada VL en comparación con la tasa de datos de Ethernet. Sin embargo, el número de sub-VL que se pueden crear en un solo enlace virtual está limitado a cuatro. El conmutador también debe ser sin bloqueo a las velocidades de datos especificadas por el integrador del sistema y, en la práctica, esto puede significar que el conmutador tendrá una capacidad de conmutación que sea la suma de todos sus puertos físicos.
Dado que AFDX utiliza el protocolo Ethernet en la capa MAC, es posible utilizar conmutadores COTS de alto rendimiento con enrutamiento de Capa 2 como conmutadores AFDX con fines de prueba como medida de reducción de costos. Sin embargo, es posible que falten algunas características de un conmutador AFDX real, como las funciones de vigilancia del tráfico y redundancia.
Uso
El autobús AFDX se utiliza en Airbus A380 , Boeing 787 , 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 , [10] Comac C919 y AgustaWestland AW149 . [11]
Referencias
- ^ Patente estadounidense 6925088 , Moreaux, "Sistema de transmisión de datos para aviones", emitida el 2 de agosto de 2005
- ^ "AFDX" . Oficina de Armonización del Mercado Interior. Archivado desde el original el 11 de enero de 2015 . Consultado el 28 de mayo de 2015 .
- ^ "Tecnología AFDX para mejorar las comunicaciones en Boeing 787" . militaryaerospace.com. 2005-04-01 . Consultado el 22 de diciembre de 2010 .
AFDX, desarrollado por los ingenieros de Airbus para el A380, “es un estándar que define las especificaciones eléctricas y de protocolo (IEEE 802.3 y ARINC 664, Parte 7) para el intercambio de datos entre subsistemas de aviónica”, dice Bruno. “Mil veces más rápido que su predecesor, ARINC 429; se basa en los conceptos originales de AFDX introducidos por Airbus
- ^ "AFDX: Solución en tiempo real en el A380" (PDF) . Universidad Aeronáutica Embry-Riddle . Octubre de 2007. Archivado desde el original (PDF) el 19 de julio de 2011 . Consultado el 22 de diciembre de 2010 .
- ^ "AFDX: Airbus y Rockwell Collins: Innovando juntos para el A350 XWB" . Rockwell Collins . Junio de 2013 . Consultado el 21 de junio de 2013 .
- ^ “ Selex ES se asociará con Airbus en los sistemas de gestión de misiones AFDX Archivado el 10 de agosto de 2013 en Wayback Machine ” (Comunicado de prensa). Selex ES. 2013-6-19. Consultado el 30 de julio de 2013.
- ^ " Vector firma un acuerdo para el uso con licencia de la tecnología AFDX desarrollada por Airbus. Archivado el 11 de agosto de 2014 en la Wayback Machine " (Comunicado de prensa). Vector. 2013-2-19. Consultado el 30 de julio de 2013.
- ^ http://www.iject.org/vol4/spl4/c0140.pdf
- ^ "Copia archivada" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 18 de junio de 2015 . Consultado el 1 de marzo de 2014 .Mantenimiento de CS1: copia archivada como título ( enlace )
- ^ "Tecnología AFDX para mejorar las comunicaciones en Boeing 787" . Productos AFDX . Consultado el 13 de enero de 2012 .
Las comunicaciones de datos AFDX se utilizan en Airbus A380 / A350 / A400M, Boeing B787 Dreamliner (ARINC664), ARJ21 y Super jet 100.
- ^ "París 2011: AgustaWestland afirma su independencia en la cabina" . Noticias internacionales de aviación (AINonline) . Consultado el 13 de enero de 2012 .
La arquitectura adoptada por AgustaWestland se centra en la red de datos AFDX desarrollada para los últimos aviones comerciales. El bus digital de alta velocidad AFDX se ha desarrollado como una implementación específica de ARINC 664 Parte 7.
enlaces externos
- AFDX / ARINC664P7 AIM Avionics Databus Solutions, tarjetas de interfaz para AFDX / ARINC-664
- PBA.pro-AFDX AIM Avionics Databus Solutions, analizadores para AFDX / ARINC-664 y más
- Capacitación AFDX por AIM Avionics Databus Solutions, tarjetas de interfaz para AFDX / ARINC-664
- Goebel AFDX de Mercury Instruments, Inc. Solución de simulación y verificación ARINC664 / AFDX.
- ARINC-664 parte 7 (AFDX) Tutorial (video) de Excalibur Systems Inc.
- Embvue AFDX | Arinc 664 de Embvue
- Tutorial AFDX / ARINC 664 de GE Intelligent Platforms
- AFDX Suite - AFDX Tools - solución de software para un fácil análisis y simulación de sistemas AFDX (EC Comp GmbH)
- Avionics Ethernet Data Xplorer ARINC-664P7 Simulyzer - Software para monitorear, simular y probar sistemas ARINC-664P7 / AFDX (Soluciones MHZ)
- Estructura del marco de datos AFDX SID (Soluciones MHZ)