AVIONIC FULL DUPLEX SWITCHED ETHERNET (AFDX) Standard ARINC 664 P7

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1 AVIONIC FULL DUPLEX SWITCHED ETHERNET (AFDX) Standard ARINC 664 P7 AVIONIC FULL DUPLEX SWITCHED ETHERNET (AFDX) (1/2) Perché AFDX? Per utilizzare in ambito avionico la tecnologia Ethernet (basso costo e alta velocità) E basata su una architettura Ethernet con l aggiunta di funzionalità in grado di supportare servizi per applicazioni avioniche Rate Constrained: servizio in grado di garantire perdita nulla, un ritardo di trasferimento massimo e protezione da un guasto (link o switch) mediante l implementazione di un meccanismo di ridondanza Best effort: servizio classico della rete Ethernet (Qualità di Servizio non garantita) Le implementazioni disponibili sono basate su velocità di 100Mb/s, 1Gb/s Page 1

2 AVIONIC FULL DUPLEX SWITCHED ETHERNET (AFDX) (2/2) I suoi principi di funzionamento sono descritti in due standard emanati dalla ARINC (Aeronautical Radio, Incorporated), un'azienda leader nei prodotti informatici di comunicazione nei settori dell'avionica e in generale dei trasporti 664P7-1 Aircraft Data Network, Part 7, Avionics Full-Duplex Switched Ethernet Network, PUBLISHED: P2-2 Aircraft Data Network, Part 2, Ethernet Physical and Data Link Layer Specification, PUBLISHED: Topologia AFDX (1/2) E composta da End Systems (ES), Switches and Links ES: terminale che consente alle applicazioni di inviare e ricevere informazioni Switch: nodo di commutazione che svolge una funzione di instradamaneto in modalità statica Link: opera in modalità full-duplex E organizzata in modo ridondante garantendo due percorsi tra due ES senza links and switches in comune Page 2

3 Topologia AFDX (2/2) ES2 ES3 ES4 ES5 SW4 Il Link Virtuale Gli ES si scambiano frame MAC attraverso i Virtual Links Un Virtual Link è un albero costituito da: L ES emittente (radice dell albero) Gli ES destnazione (foglie dell albero) Link e switches dei percorsi di rete coinvolti Link virtuale tra e ES2,ES5 Link virtuale (ridondante) tra e ES2,ES5 ES2 ES3 ES4 ES5 SW4 Page 3

4 Architettura di comunicazione AFDX Eredita i sottosistemi MAC e fisico della rete Ethernet con l aggiunta di alcune funzionalità ES5 Sotto-sistema MAC Sotto-sistema Fisico Sotto-sistema MAC Sotto-sistema Fisico Sotto-sistema MAC Sotto-sistema Fisico Funzionalità di Traffic shaping Funzionalità di Indirizzamento di Link Virtuale Funzionalità di Ridondanza Funzionalità di Traffic policing Funzionalità di Instradamento statico Formato della MAC-PDU frame SOF Destination Address Source Address Length/ Type Payload SN CRC bytes Destination Address 48 bit Constant Field 32 bit VLI 16 bit 11 Sequence Number Si possono definire fino a 2 16 =64K Virtual Links identificati da un identificatore di 16 bit riportato nella seconda parte del MAC Destination Address Un ADFX ES può supportare più di un Virtual Link Page 4

5 Gestione della Ridondanza AFDX I frame emessi su un VL sono numerati utilizzando il campo Sequence Number (SN) della trama Lo stesso frame (stesso numero SN) è inviato sui Virtual Link ridondati L ES ricevente accetterà il primo arrivato e scarterà il secondo se dovesse arrivare SN=3 SN=3 ES2 ES3 ES4 ES5 SW4 Servizio Rate Constrained Il servizio è caratterizzato da una perdita nulla, da un ritardo massimo garantito e da un meccanismo di ridondanza che lo rende robusto ad un guasto (link o switch) La garanzia di ritardo massimo è conseguita grazie alla implementazione di: Una funzionalità di traffic shaping nell ES E attuata mediante un regolatore di traffico in grado di garantire che due frame consecutivi trasmessi su uno stesso VL abbiamo un tempo d inter-arrivo non inferiore al Bandwidth Allocation Gap (GAP) I frame hanno una dimensione massimo L max Una allocazione delle risorse basate su una strategia di preassegnazione collettiva Una funzionalità di traffic policing implementata dallo switch di accesso per controllare che i frame emessi in un VL da un ES sia conforme ai parametri (BAG,L max ) frame Regolatore di Traffico BAG Page 5

6 Servizio Best Effort La Qualità di Servizio nel trasferimento è non garantita Sfrutta le risorse di banda non impegnate dal traffico Rate Constrained I nodi di commutazione implementano una funzione di scheduling in cui il traffico rate-constrained è inoltrato con priorità più alta rispetto al traffico best effort. Interfaccia d uscita Buffer dei frame Rate-constrained (alta priorità) Scheduler switch Buffer dei frame Best Effort (bassa priorità) Page 6