Avionics Full DupleX Switched ethernet (AFDX) es una red Ethernet redundante y confiable, desarrollada y estandarizada por fabricantes europeos de aviónica para equipar los Airbus A380 , A350 y A400M, así como el ATR72 600.
Este es un sistema destinado a ser utilizado como soporte para las comunicaciones internas dentro de la aeronave y no para las comunicaciones con el exterior. Las comunicaciones internas son esencialmente los datos intercambiados entre los diversos componentes de la aviónica .
En el mundo de las comunicaciones clásicas, el uso de " redes en capas " ha hecho posible que las aplicaciones sean independientes de los sistemas de comunicación que utilizan. A esto se le llama la abstracción de los medios de comunicación.
Sin embargo, las necesidades de la aeronáutica están dictadas por restricciones particularmente severas de confiabilidad y redundancia. Como resultado, los sistemas de comunicación de las aeronaves utilizan enlaces y protocolos de comunicación específicos , adaptados a sus requisitos particulares.
En la práctica, la aviónica utiliza principalmente dos categorías de comunicaciones digitales a bordo :
La evolución del mercado aeronáutico lleva a reducir costes, a utilizar nociones de modularidad , reutilización y reparto de recursos , como saben hacer los sistemas operativos modernos .
El objetivo de AFDX es, por tanto, dar respuesta a estos cambios, teniendo en cuenta objetivos contradictorios:
Cuando en 1999 fue necesario tomar las primeras decisiones para definir el nuevo estándar, las dos tecnologías competidoras para generar el AFDX fueron, por un lado, la combinación Ethernet - TCP / IP del mundo informático, y por otro lado la Tecnología ATM del mundo de las telecomunicaciones. Cuando el principio de conmutación (usado por ATM) llegó a Ethernet, esto lo convirtió en un estándar poderoso y maduro, respaldado por un mercado mucho más grande que el de las telecomunicaciones.
Por tanto, es Ethernet conmutada (en modo full-duplex ) asociada a modificaciones específicas que permiten tener en cuenta las limitaciones de tiempo real y de certificación del mundo aeronáutico seleccionado. De ahí el nombre AFDX: A vionics F ull D uple X Switched Ethernet. AFDX está estandarizado por la parte 7 del estándar ARINC 664, un estándar que también contempla necesidades posteriores, como confidencialidad o compatibilidad con el protocolo IPv6 .
Por tanto, AFDX se basa en estándares abiertos y cumple los objetivos de un sistema de comunicación modular para aviónica. Proporciona medios para compartir recursos , segregación de flujos , así como el determinismo y la disponibilidad necesarios para las certificaciones aeronáuticas. La mayoría de las funciones específicas de AFDX se encuentran en el nivel de la capa de enlace de datos .
AFDX se basa en el principio de una red conmutada , es decir, que el equipo terminal encargado de enviar o recibir datos se organiza alrededor de los conmutadores encargados de transportar estos datos.
Para satisfacer la necesidad de disponibilidad de la red, una red AFDX es físicamente redundante : cada equipo terminal envía mensajes en dos canales diferentes a conjuntos independientes de conmutadores que proporcionan la misma transmisión. Esto ayuda a reducir las fallas de transmisión y los problemas asociados con las fallas de hardware. Esta redundancia también permite el "despacho" (salida) de la aeronave cuando uno o más interruptores están defectuosos.
La segregación robusta del flujo de datos se basa en la reserva de ancho de banda en un canal de comunicación llamado VL ( enlace virtual o enlace virtual). Estos canales están asociados con un transmisor y los datos se les transmiten a través de Ethernet en modo de transmisión ( multidifusión ). Los conmutadores permiten la segregación del flujo mediante un mecanismo de lista de control de acceso (ACL) que filtra el tráfico según las direcciones ( Ethernet o MAC ), similar a los firewalls IP.
Para garantizar el cumplimiento de las restricciones de transmisión de datos en tiempo real , los AFDX VL se asocian con especificaciones de ancho de banda (o "contratos"). Estos contratos establecen el tamaño máximo de las tramas transmitidas y el tiempo mínimo entre cada trama. Estos dos parámetros permiten evaluar el ancho de banda máximo de un VL dado. Por tanto, los conmutadores que gestionan estos VL se hacen cargo del contrato.
El determinismo y los tiempos de transmisión están garantizados por el contrato de ancho de banda asociado a la conmutación que evita colisiones y retransmisiones .
En definitiva, el concepto de VL permite el cálculo de las latencias máximas de transmisión, lo que posibilita llevar a cabo la certificación aeronáutica del sistema. En la práctica, la red Ethernet está necesariamente subexplotada para permitir la implementación de estas garantías.
Para los equipos AFDX desplegados en el A380 , Airbus ha impuesto fuertes limitaciones de tiempo:
Para satisfacer estas demandas, Airbus eligió dos proveedores: Thales (equipo terminal CPIOM estándar) y Rockwell Collins (conmutadores) y validó otras implementaciones para LRU no estándar como SAFRAN ElectronicsDefense.
El uso de estándares abiertos como Ethernet ha permitido reducir los costes de desarrollo en determinadas áreas. Especialmente en el campo de la instrumentación para laboratorio , ya que se pueden utilizar herramientas estándar sin necesidad de desarrollos específicos. Asimismo, a nivel de diseño y desarrollo, es posible confiar en datos y experiencia preexistentes.
Sin embargo, estos beneficios están limitados por la necesidad de tener, en el campo aeronáutico, componentes producidos de acuerdo con un proceso de desarrollo certificado. Sin embargo, los componentes comerciales ( componentes listos para usar ) a menudo no pueden cumplir este criterio y, por lo tanto, el equipo siempre debe producirse específicamente para el mercado aeronáutico.
Además, esta primera red AFDX planteaba importantes problemas de desarrollo técnico y despliegue, más relacionados con el contenido (gestión de datos) que con la tecnología que había sido bien preparada por los programas de investigación.
AFDX ofrece un nuevo enfoque para el diseño de aviónica, que es más estandarizado y modular, en particular a través de la adopción (parcial) de tecnologías de mundo "abierto". Su despliegue en el futuro parece verse reforzado por su uso por parte de Airbus en el A380 , A400M y el futuro A350 XWB , pero aún más por la aprobación de Boeing para este nuevo estándar. También es probable que este protocolo sea utilizado por la industria espacial, como la NASA, que lo estudió a principios de 2007 para su nuevo vehículo de exploración tripulado.