1.AFDX應用情況
    1.1. 空客

    AFDX在空中客車A380和A400M中均有使用。
    AFDX作為A380大型客機的航空電子綜合化網絡，對機上飛行控制、座艙、動力、燃油、機艙等系統的電子設備進行互連，并考慮到飛機的冗余控制和左右的空間布局，網絡拓撲形式為：骨干交換機與接入交換機，每個接入交換機與大約20個端系統全雙工相連，總共150~200節點，網絡連接具有冗余鏈路。

    1.2. 波音

    AFDX的應用實例還包括波音787 和波音767-400ER通信與飛行管理系統。

    1.3. 國內

    我國的大飛機已確定用AFDX系統，在AFDX被提出之前，我國也對交換式以太網在軍用平臺上的應用進行了研究，其中，雙冗余交換式以太網已經在我國的艦船上得到了應用，艦載電子設備空間分布廣，與大型機上的應用環境有著類似的地方。
    目前，我國對AFDX的研究是與先進航空電子綜合化系統關鍵技術相結合進行的，各相關的科研院所、大專院校均已用GE的AFDX的產品進行網絡的性能評價與工程應用。

2. AFDX技術
    2.1. 什么是AFDX

    AFDX全稱為航空電子全雙工交換式以太網（Avionics Full Duplex SwitchedEthernet ），簡稱AFDX，它是為在航空子系統之間進行數據交換而定義的一種協議（IEEE 802.3和ARINC 664 Part7）標準，是基于ARINC429和1553B基礎之上的一種總線通信協議規范（ARINC664）。
    AFDX是機載交換式網絡的代表，也是大型機航空電子網絡的有價值的候選方案。AFDX發源于商用交換式以太網技術，根據航空電子的應用特點進行了改造，獲得產業界的廣泛支持，并且已由航空電子工程委員會（AEEC）發布了ARINC 664 part 1~part 8規范草案。

    2.2. AFDX用途

    AFDX網絡是大型運輸機和民用機載電子系統綜合化互聯的適宜的解決方案。
    傳統大型飛機機載系統的信息處理密度小于主戰飛機，它們的航空電子系統由成套的分立式設備組成。然而，大型飛機的航空電子系統不會停滯不前，機載電子系統會涉及到高性能的處理與信息綜合與融合任務，從長遠來看，綜合式模塊化是航空電子系統發展的趨勢。因此，我們的確需要從實際情況出發，采用一種既能夠滿足信息綜合強度和實時性能保證的要求，又能夠兼顧多代既有的航電設備，而且能夠穩步地過渡到先進的航空電子體系結構的開放式網絡互連技術，航空電子全雙工交換式以太網（AFDX）就是這種應用條件下成功的典范。

2.3. AFDX與1553B,ARINC429的區別

    ARINC429和1553B兩種實用化機載總線都經過了多年的實際應用，其優點也是毋庸置疑的。但是，它們同時也存在不同程度的缺點。MIL-STD-1553B總線的主要缺點是采用了總線控制器，整個總線系統的通信是在總線控制器的指揮下完成的，這給總線帶來潛在的單點故障可能性，一旦總線控制器失效，將造成整個總線系統的癱瘓。雖然可以增加一個備用總線控制器來提高總線的可靠性，但這樣就大大增加了系統軟硬件的復雜程度。同時1553B總線雖然提高了綜合化程度，但是單條1553B總線的節點數目不能超過31個，集中式的總線調度限制了系統升級和適應多任務的靈活性。

    ARINC429總線雖然沒有總線控制器，但是為了使消息在總線上有序的傳輸而不發生碰撞，其付出的代價是只能使一個信源連接一條ARINC429總線，這必然大大增加了電纜重量和聯接器的數量，這給航空電子系統進行更大規模的綜合帶來不可逾越的障礙。

    AFDX的傳輸速度可以達到100Mbit/s甚至更高，傳輸介質為銅制電纜或光纖。AFDX中沒有總線控制器，不存在1553B中的集中控制問題。同時，AFDX采用接入交換和骨干交換拓撲結構使它的覆蓋范圍和可以支持的節點數目遠遠超過了1553B總線。

    在ARINC429中，一個發送機可以連接20個接收機。而在AFDX中，發送機連接的接收機的數量僅由交換機端口的數目限制。同樣，通過交換機的串連，可以很容易的將接收機的數量增加到需要的數目。另外，根據ARINC 664 part7 “確定型網絡”草案的規定，AFDX采用虛擬鏈路（virtual link, VL）技術替代數目眾多的ARINC 429單向傳輸總線，大大減少了電纜的重量和聯接器的數量，使航空電子系統可以進行大規模的綜合。

    幾種總線性能指標對比如下：
ARINC429 1553B AFDX 商用 以太網 FC 應用機種 A310，A300，600 波音757-767 F16，F18，B-1 A380，A400M 波音787 ，波音767-400ER 傳輸速率 低速為12～14.5kb/s；高速為100kb/s 1Mbps 10/100/ 1000M/bit 10/100 /1000M/bit 1Gbps 實時性 高 較高 高 低 高 消息最大數據字節 4 32 1518 1518 2112 傳輸方式 單工 半雙工 全雙工 半雙工/全雙工 仲裁環 通訊方式 異步 異步 傳輸碼型 雙極性歸零碼 曼徹斯特雙極性碼 耦合方式 直接耦合 變壓器耦合 傳輸介質 屏蔽雙絞線 屏蔽雙絞線 光纖/電纜 光纖/電纜 光纖 拓撲結構 點對點 總線型 星型 星型 星型 最大終端數 20 32 冗余特性 不支持 支持 支持 不支持 不支持 標準頒布時間 1977 1978     目前機載總線主要有ARINC429、1553B、AFDX、商用以太網和FC等。

    ARINC429總線傳輸速率僅有100Kbps，由于是點對點的連接方式，所以多個分系統之間相互傳輸數據時需要多條數據總線，從而大大增加了機載電纜的數量。

    1553B總線實時性較高，總線速度最高只能達到1Mbps，并且需要總線控制器進行總線的統一調度，比較適用于分系統之間控制指令的傳輸，不適合分系統間大數據量的傳輸。

    FC的傳輸速率雖然達到1Gbps，但構建機載網絡系統的成本較高，再加上目前國內技術不成熟，無法直接用于機載型號的研制。

    商用以太網傳輸速度可以達到10/100/1000M/bit，適合大數據量的傳輸，但商用以太網協議本身并不能保證傳輸的實時性。

    AFDX的傳輸速率一般為100Mbps，采用商用以太網的MAC和物理鏈路，從而大大降低了總線網絡系統的全壽命周期成本，另外通過對商用以太網的傳輸協議進行實時性改造，并增加了虛擬鏈路（VL）的概念，同時通過雙余度的傳輸網絡來保證數據傳輸的實時性和可靠性。目前，AFDX總線網絡系統已經應用到民用客機A380、B787、ARJ21和軍用運輸機A400M上。

    2.4. AFDX組成

    2.4.1. AFDX網絡拓撲

    AFDX具有封閉的網絡拓撲，拓撲結構為星型。AFDX網絡主要由端系統（end-system），AFDX交換機（switch）以及傳輸鏈路（link）組成。

2.4.2. 端系統

    端系統是構成AFDX網絡的一種重要網絡元件，它嵌入在每個航空電子子系統中，將子系統與AFDX網絡連接起來，它負責消息的發送和接收。AFDX“確定型網絡”的特性主要由端系統實現，這些特性主要包括：流量整形、完整性檢測和冗余管理等。

    2.4.3. AFDX交換機

    交換機就是一種在通信系統中完成信息交換功能的設備。相比于商用以太網交換機，AFDX交換機具備了過濾功能、交換功能、故障隔離、靜態路由等特點。

2.5. 功能

    2.5.1. AFDX幀結構

    AFDX網絡中傳輸的信號和以太網一樣是以幀的形式存在的，幀是以太網通信信號的基本單元。AFDX幀結構遵守由IEEE802.3標準規范的以太網幀結構。

 2.5.2. 實時性

    AFDX是一種確定型網絡，其確定性其中很重要的一部分是指時間的確定性，即網絡保證給定的處理（或通信傳輸）會在確定的時間段內（截止期限）內完成。AFDX的實時性是通過流量整形機制來保證的。在介紹流量整形機制之前首先對幾個AFDX中的重要概念進行簡單的說明。

    2.5.3. 冗余管理

    AFDX網絡在運行時需要兩個互為冗余的交換網絡（網絡A和網絡B），AFDX通過冗余路徑來提高網絡的可靠性。在端系統中，每個需要發送的幀都被復制，然后分別發送到網絡A和網絡B上，最后幀和其副本都被傳送到目的端系統中。

3.航電系統方案
    AFDX系統結構如下圖所示，航電系統通過端系統與AFDX仿真網絡交換機連接。端系統嵌入在航電系統中。一般來說，航電系統能夠支持多個航空電子子系統。任務分區給同一個航電系統中的航空電子子系統提供了隔離。

4.AFDX船舶系統可行性方案
    新型的船舶主動力監控系統是以雙環冗余工業以太網及工業現場總線為網絡基礎，結合嵌入式雙冗余主機系統、工業以太網交換機、網關（現場總線與以太網轉換）、智能人機交互系統、智能圖像監控采集終端、現場數據采集終端等嵌入式網絡設備和智能模塊構成的對船舶主動力系統（包括柴油機、燃氣輪機、推進電機等及附件）進行監控的網絡系統。

    但這種雙環冗余工業以太網還是存在著以太網的先天缺陷：即通訊的不可控、不確定和強占帶寬等缺點。

    AFDX網絡可解決這些潛在的通訊問題，其存在優勢如下：

    · 現有的船舶主動力監控系統是以雙環冗余工業以太網及工業現場總線為網絡基礎，而AFDX網絡也是基于以太網協議規范改進的。

    · 隨著船舶主動力系統日趨復雜，船舶主動力監控系統的要求也越來越高。AFDX可滿足高可靠性要求。

    · AFDX在國外的大飛機上得到成功應用，國內大飛機AFDX系統已在各研究所得到測試和仿真。這種星型的網絡架構可拓展的很多領域，尤其船舶行業最為被看好，將來會有大量的應用空間。

    · 首先船舶內部通訊、聯絡裝置各節點分布類似大飛機的各個ES,如果用AFDX網絡替代原有的1553和其它總線，這必然大大減少了電纜重量和聯接器的數量，這給船舶電子系統進行更大規模綜合的控制和組網帶來革命性的改變。

    · AFDX的傳輸速度、信息綜合強度和實時性、冗余網絡結構完全可以滿足現代各種船舶的控制需求。

    · AFDX的低成本及開放的網絡架構是下一代船舶控制的最佳選擇。

    · 同時，AFDX采用接入交換和骨干交換拓撲結構使它的覆蓋范圍和可以支持的節點數目遠遠超過了1553B總線。