afdx網路協議原理設計與測試技術培訓前言

Ⅰ AFDX匯流排協議規范的3.1 AFDX乙太網幀格式：

AFDX數據包幀格式與IEEE802.3乙太網的幀格式基本相同，AFDX幀格式如圖所示，目標地址和源端地址包含著終端的MAC地址，事實上IP地址信息包含在IP結構模塊中。UDP結構區別應用埠，AFDX信息有效載荷為17到1471數據。虛擬路徑是通過1位元組的序列號接來提供，它在乙太網幀協議的校驗和之前，范圍可以是從1到255，當到達255後翻轉到1，序列號0是保留對終端系統的復位。
AFDX網路地址是基於終端的MAC地址，ARINC664沒有特別的規則來分配MAC地址，這個任務留給系統管理者來完成，但必須遵從IEEE802.3說明的本地管理規范。例如：在波音飛機的應用中，16位全部都可以用來設置的；而在空客的應用中，只有低12位被用到，而高4位均被置零。源端地址必須唯一，源端地址包含用來區別兩個連接的冗餘網路的MAC地址，目標地址是一個多播地址，包含16位的虛擬連接標識符。

圖2 AFDX乙太網幀協議格式

Ⅱ AFDX匯流排協議規范的3.2 AFDX乙太網冗餘備份：

為避免可能因交換機某一網路出現故障而無法正常通訊，在AFDX系統中有兩個獨立的交換網路（如圖所示）——A網路和B網路，每個包通過終端系統同時發送到這兩個網路，因此正常情況下每個終端系統將會收到兩個包，終端系統通過數據包的序列號來區別數據包來自A網路還是B網路，並檢查數據包的幀校驗序列來決定是否採用還是丟棄該幀。通過對數據進行冗餘管理，就可以很好的保證數據包安全准確地傳輸到目的地，也就是提高了服務質量。

圖3 AFDX網路冗餘連接

Ⅲ 幫忙翻譯一下

Along with the computer, the mechanics of communication, the microelectronic technology and the networking progress unceasingly and develop, the computer communication is turning toward high speed, real-time, distributed, the safe direction to develop, simultaneously also gave the avionics system's development to provide a better platform and the foundation, the avionics system turns toward from the integration take the exchange of information as the center, highly the integrated in-depth development, also day by day grew to the supervelocity electron data connection's need, and requested through the data comprehensive and the high speed network enhances its performance. The Airbus company takes the lead on its newest development's A380 airplane to use advanced full-plex exchange type ethernet AFDX (Avionics Full DupleX Switched Ethernet) the air data main line, can provide the very high data transfer rate, and reces on light machinery's electric cable weight largely. AFDX was between aviation electronics' data exchange has provided electrical and the agreement standard, it was the establishment, in the Airbus company proposed most early above the AFDX concept, its data transfer rate was ARINC 429 several thousand times. this article introced the avionics main line's historical development and the domestic and foreign research present situation, elaborated the ethernet historical development and the background knowledge, embarked from the avionics network characteristic had pointed out the ethernet had merit and existence question, thus drew out the overseas avionics domain the AFDX aviation main line which used. this article in analyzes the new generation avionics system characteristic in the foundation, introced that the AFDX avionics main line's structure and the principle, introced the AFDX communication protocol and the hardware realize the plan. Introced simply ACTEL Corporation the overall project design which proposed for the avionics full-plex exchange type ethernet, introces core10/100 with emphasis the MAC mole the function and the internal function block component.

Ⅳ AFDX匯流排協議規范的4.3 AFDX互聯網

一個全雙工交換乙太網，通常由一個乙太網交換機把乙太網幀數據傳輸到合適的目的地。AFDX互聯網的乙太網交換技術是一個有別於傳統的單工的ARINC429 、點到點的技術和MIL—STD—1553匯流排技術。在AFDX的航空網路系統中（如圖4）所示，兩個終端系統提供分別為3個航空子系統一個通訊介面，第三個終端系統為應用網關提供了介面；同時它也為其他航空子系統之間提供通訊通道和擴展IP網路，專門用來進行數據的下載和登陸。
5、 基於AFDX航空計算機網路的性能分析
首先我們簡單通過帶寬、通信模式、終端數量等，對各種不同類型的匯流排進行對比如下表所示： 匯流排技術 ARINC 429 1553B ARINC 629 Ethernet AFDX 帶寬（HZ） 100KB 1MB 2MB 1GB 100MB 通信模式 單工 半雙工 半雙工 半雙工 全雙工 終端數量 20個 32個 120個 不限 不限（理論上） 走線難度 復雜 中等 中等 簡單 簡單 價格成本 較低 較高 高 低 較低 可靠性 較高 較高 較高 低 高 通過我們可以通過框圖對各種匯流排的價格進行比較，我們可以看到，與傳統的匯流排相比，AFDX由以下優勢：
（1）有保證的服務質量：與傳統的乙太網相比，AFDX的延時時間短，服務質量更高。
（2）AFDX的傳輸速率高：帶寬100MHZ，遠遠高於其他的類型的航空匯流排。
（3）AFDX網路的魯棒性高：AFDX的雙冗餘備份網路可以在某一個網路出現故障時，仍能正常通訊。
（4）簡化走線難度：以往的航空匯流排系統中所有的設備之間必須通過雙絞線相連，才能正常通訊；而使用AFDX，如圖4所示，每個端點不需要單獨連接到內部平台，每個終端只要與交換機直接相連，而不管網路內部平台有多少個端點，這樣就在很大程度上減少走線，因此也可以減輕飛機的重量。
（5）終端子系統數量不受限制：如在ARINC429，一個發送源端最多隻能有20個接收者，在MIL-STD-1553匯流排，一個BC最多隻能連接32個RT;而AFDX，從網路內部平台連接的航空子系統的數量只跟交換機埠的數量有關，很容易滿足增加子系統的需求。
（6）成本低：它通過已經實現商業用途的乙太網技術進行開發，在很大程度上縮短了開發周期，和生產成本。
6、總結：
通過對AFDX的協議進行分析和比較，證明採用AFDX的航空計算機網路，可以提供更大更穩定的傳輸帶寬，改善數據傳輸的服務質量（QoS）。同時使用AFDX還可以減少航空計算機網路間的布線，從而減輕了飛機的重量；此外，基於AFDX的網路拓撲非常靈活，可以很容易對飛機的子系統進行更新和增加，這樣就可以很方便對飛機進行升級和維護，對我國大飛機的計算機網路的設計具有一定的參考價值。

Ⅳ AFDX匯流排協議規范的3.4 數據交換處理

通過AFDX可以確定數據包發送和接收的時間，從而消除半雙工可能出現的傳輸沖突。如下圖1所示：每個航空子系統如自動駕駛、抬頭顯示等直接連接到由兩組雙絞線組成的全雙工交換機。其中一組雙絞線是用來傳輸，另一組雙絞線是用來接收，交換機能夠同時對發送和接收的數據包進行緩沖。

圖1、
AFDX交換機的接收和發送緩沖區裡面都能夠根據先入先出的原則存儲大量的對輸入/輸出數據包。I/O處理單元（CPU）把數據報從輸入的接收緩沖區轉移到輸出傳輸緩沖區，通過檢查下一行接收緩沖區到達的數據包，來決定他的目標地址（虛擬連接標志），並查找轉發列表來決定從哪個發送緩沖區來接收這個數據包。通過存儲匯流排和傳輸（FIFO）順序，將數據包拷貝到該發送緩沖區，通過發送緩沖區把數據發送到航空子系統或其它交換機中。這種涉及到存儲轉發體系結構的全雙工交換機排除了半雙工乙太網遇到的問題，簡單的說就是消除了沖突。
4、航空計算機網路系統組成設計：
如圖1所示，一個AFDX系統由以下部分組成

圖4、AFDX系統組成

Ⅵ AFDX匯流排協議規范的3.3 虛擬連接

AFDX網路的核心是虛擬連接（virtual link）。每個虛擬連接建立了一個從源終端系統到多個目標終端系統的無方向的邏輯部分，每一個虛擬連接都分配一定的帶寬配額，虛擬連接的數量是由一個完整的系統來定義的。創建虛擬連接的總帶寬不能超過網路最大的可用帶寬。對於不太重要的通訊網路，AFDX允許建立子虛擬連接（sub-VLs），雖然帶寬對虛擬連接是有保證的，但對子虛擬連接是沒有保證的。
如圖所示：當源端系統（1）把一個（VLID）= 100的虛擬連接識別碼的乙太網幀發送到乙太網中，AFDX交換機把這個乙太網幀轉發到指定目標終端系統（2和3），終端系統（2和3）能同時收到來自終端系統1的乙太網幀。也就是說多個虛擬連接能同時接收來自同一個終端系統的信息，並且每個虛擬連接也可以從一個或多個通信埠獲取信息。