2.5 工业以太网应用

2.5.1 航空器通信网络应用

AFDX网络是空客公司在研制空客A-380飞机时提出的，并应用于A-380的综合航空电子系统中，其综合航空电子系统采用综合模块化的设计思路，通过AFDX交换机将8个航线可更换模块（LRM）连接在一起，这8个LRM的存储器和电源板都是通用的。核心模块与外围机载设备组成综合模块化的航空电子网络，各交换机采用高速链路级连成冗余结构，而网络结构按照机载设备的不同类型划分为三个不同的功能区，即座舱、设备舱和公用设备区域，其中座舱包含电传飞行控制、通信和报警系统，设备舱包含环境控制和气动控制系统，公用设备区则包含能源、燃油和起落架控制系统等。

波音B787飞机的综合航空电子系统的核心是通用核心系统（CCS），它包括2个通用计算装备（CCR）、10个通用数据网（CDN）和18个远程数据集中器（RDC）等。CDN网络的骨干是AFDX交换机，每个交换机有24个全双工端口，每个端口速率为100Mbps，可升级为1Gbps。它们沿机身的左右两侧布置，每侧都是双冗余备份连接。波音B787比之前的飞机减少了大约908kg的航空电子设备。波音B787的AFDX网络配置和A-380有所不同，它连接了飞机驾驶舱的信息网络。波音B787的AFDX网络实现称为“787-AFDX”，该网络重用了在A-380中开发和认证的AFDX交换机和端系统，只不过将它们重新封装和配置。

文献[3]参照国际上先进民用飞机综合航空电子系统的设计思路，提出了一种民用飞机航空电子系统网络架构，如图2-13所示。它由中央处理系统、网络介质总线、交换与连接设备等部分构成，其中交换与连接设备包括AFDX交换机和数据转换器。通过核心网络将飞机上的各种传感器、制动器、激励器等分系统设备连接起来，便构成了飞机的综合航空电子系统。

图2-13 一种民用飞机航空电子系统网络架构[3]

中央处理系统包括两台互为冗余的机柜，每台机柜中包含若干电源控制模块、图形生成模块、通用计算处理模块、光纤转换模块以及AFDX核心交换模块等。这些模块之间通过数据交换网络、串行总线或并行总线进行互连。各主要模块的功能如下。

（1）电源控制模块：主要负责整个计算机柜设备的电源供电，它们与电源启动重设装置相连接，负责中央处理系统的重新启动或重新恢复默认设置。

（2）图形生成模块：它与综合显示系统相连接，提供驾驶舱综合显示控制平台的信息处理与传递控制。

（3）通用计算处理模块：在同一操作系统平台上运行不同的应用软件，应用软件负责数据的计算处理和发送控制命令任务。

（4）光纤转换模块：主要负责将来自数据转换模块和部分机载设备或模块的数字光信号转化为AFDX核心交换模块所需要的数字信号，并进行转发处理。同时它还可以反向转换信号，以方便光纤网络的搭建，提高网络的速率和降低电磁干扰。两个机柜中的光纤转换模块相互连接，不仅能够相互共享数据，还能够提高网络的可靠性。

（5）AFDX核心交换模块：主要负责将外部机载分系统设备或数据转换器及光纤转换模块的信号传递给通用计算处理模块，数据转换器和光纤转换模块提供对模拟、数字、光信号和电信号之间的相互转换功能，通过将信号转换为AFDX网络能够识别的数据格式，从而实现对数据的处理、传输和控制。

这种基于AFDX的网络架构简化了民用飞机航空电子系统的复杂度，提升了航空电子系统数据通信的性能。