2.5 工業(yè)以太網(wǎng)應(yīng)用

2.5.1 航空器通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用

AFDX網(wǎng)絡(luò)是空客公司在研制空客A-380飛機(jī)時提出的，并應(yīng)用于A-380的綜合航空電子系統(tǒng)中，其綜合航空電子系統(tǒng)采用綜合模塊化的設(shè)計思路，通過AFDX交換機(jī)將8個航線可更換模塊（LRM）連接在一起，這8個LRM的存儲器和電源板都是通用的。核心模塊與外圍機(jī)載設(shè)備組成綜合模塊化的航空電子網(wǎng)絡(luò)，各交換機(jī)采用高速鏈路級連成冗余結(jié)構(gòu)，而網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)按照機(jī)載設(shè)備的不同類型劃分為三個不同的功能區(qū)，即座艙、設(shè)備艙和公用設(shè)備區(qū)域，其中座艙包含電傳飛行控制、通信和報警系統(tǒng)，設(shè)備艙包含環(huán)境控制和氣動控制系統(tǒng)，公用設(shè)備區(qū)則包含能源、燃油和起落架控制系統(tǒng)等。

波音B787飛機(jī)的綜合航空電子系統(tǒng)的核心是通用核心系統(tǒng)（CCS），它包括2個通用計算裝備（CCR）、10個通用數(shù)據(jù)網(wǎng)（CDN）和18個遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)集中器（RDC）等。CDN網(wǎng)絡(luò)的骨干是AFDX交換機(jī)，每個交換機(jī)有24個全雙工端口，每個端口速率為100Mbps，可升級為1Gbps。它們沿機(jī)身的左右兩側(cè)布置，每側(cè)都是雙冗余備份連接。波音B787比之前的飛機(jī)減少了大約908kg的航空電子設(shè)備。波音B787的AFDX網(wǎng)絡(luò)配置和A-380有所不同，它連接了飛機(jī)駕駛艙的信息網(wǎng)絡(luò)。波音B787的AFDX網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)稱為“787-AFDX”，該網(wǎng)絡(luò)重用了在A-380中開發(fā)和認(rèn)證的AFDX交換機(jī)和端系統(tǒng)，只不過將它們重新封裝和配置。

文獻(xiàn)[3]參照國際上先進(jìn)民用飛機(jī)綜合航空電子系統(tǒng)的設(shè)計思路，提出了一種民用飛機(jī)航空電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，如圖2-13所示。它由中央處理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)總線、交換與連接設(shè)備等部分構(gòu)成，其中交換與連接設(shè)備包括AFDX交換機(jī)和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器。通過核心網(wǎng)絡(luò)將飛機(jī)上的各種傳感器、制動器、激勵器等分系統(tǒng)設(shè)備連接起來，便構(gòu)成了飛機(jī)的綜合航空電子系統(tǒng)。

中央處理系統(tǒng)包括兩臺互為冗余的機(jī)柜，每臺機(jī)柜中包含若干電源控制模塊、圖形生成模塊、通用計算處理模塊、光纖轉(zhuǎn)換模塊以及AFDX核心交換模塊等。這些模塊之間通過數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)、串行總線或并行總線進(jìn)行互連。各主要模塊的功能如下。

（1）電源控制模塊：主要負(fù)責(zé)整個計算機(jī)柜設(shè)備的電源供電，它們與電源啟動重設(shè)裝置相連接，負(fù)責(zé)中央處理系統(tǒng)的重新啟動或重新恢復(fù)默認(rèn)設(shè)置。

（2）圖形生成模塊：它與綜合顯示系統(tǒng)相連接，提供駕駛艙綜合顯示控制平臺的信息處理與傳遞控制。

（3）通用計算處理模塊：在同一操作系統(tǒng)平臺上運(yùn)行不同的應(yīng)用軟件，應(yīng)用軟件負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的計算處理和發(fā)送控制命令任務(wù)。

（4）光纖轉(zhuǎn)換模塊：主要負(fù)責(zé)將來自數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊和部分機(jī)載設(shè)備或模塊的數(shù)字光信號轉(zhuǎn)化為AFDX核心交換模塊所需要的數(shù)字信號，并進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)處理。同時它還可以反向轉(zhuǎn)換信號，以方便光纖網(wǎng)絡(luò)的搭建，提高網(wǎng)絡(luò)的速率和降低電磁干擾。兩個機(jī)柜中的光纖轉(zhuǎn)換模塊相互連接，不僅能夠相互共享數(shù)據(jù)，還能夠提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性。

（5）AFDX核心交換模塊：主要負(fù)責(zé)將外部機(jī)載分系統(tǒng)設(shè)備或數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器及光纖轉(zhuǎn)換模塊的信號傳遞給通用計算處理模塊，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器和光纖轉(zhuǎn)換模塊提供對模擬、數(shù)字、光信號和電信號之間的相互轉(zhuǎn)換功能，通過將信號轉(zhuǎn)換為AFDX網(wǎng)絡(luò)能夠識別的數(shù)據(jù)格式，從而實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的處理、傳輸和控制。

這種基于AFDX的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)簡化了民用飛機(jī)航空電子系統(tǒng)的復(fù)雜度，提升了航空電子系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信的性能。