Introduction
Avionics Full DupleX switched ethernet (AFDX) est un réseau Ethernet redondant et fiabilisé, développé et standardisé par les industriels européens de l’avionique pour équiper l’Airbus A380.
Il s’agit d’un système destiné à servir de support aux communications internes à l’avion (Un avion, selon la définition officielle de l’Organisation de l’aviation civile internationale…), et non aux communications avec l’extérieur. Les communications internes sont essentiellement les données (Dans les technologies de l’information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent…) échangées entre les divers composants de l’avionique.
Avant l’AFDX
Dans le monde (Le mot monde peut désigner 🙂 des communications classiques, l’utilisation de « réseaux en couches » a permis de rendre les applications indépendantes des systèmes de communication (La communication concerne aussi bien l’homme (communication intra-psychique, interpersonnelle,…) qu’elles utilisent. C’est ce qu’on appelle l’abstraction ( En philosophie, l’abstraction désigne à la fois une opération qui consiste a isoler par la…) des moyens de communication.
Cependant les besoins de l’aéronautique (L’aéronautique inclut les sciences et les technologies ayant pour but de construire et de…) sont dictés par des contraintes particulièrement sévères de fiabilité (Un système est fiable lorsque la probabilité de remplir sa mission sur une durée…) et de redondance. De ce fait les systèmes de communication des avions utilisent des liens de communication et des protocoles spécifiques, adaptés à leurs exigences particulières.
Dans la pratique, l’avionique utilise principalement deux catégories de communications numériques embarquées :
- Les communications de contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d’examen, de…) de processus, qui sont associées à des systèmes d’échantillonnage (L’échantillonnage est la sélection d’une partie dans un tout. Il s’agit d’une notion importante…) de valeurs analogiques (vitesse, altitude (L’altitude est l’élévation verticale d’un lieu ou d’un objet par rapport à un niveau…), orientation (Au sens littéral, l’orientation désigne ou matérialise la direction de l’Orient (lever du soleil…)…), et qui ne requièrent généralement aucune réponse suite à la transmission d’information (pas d’acquittement des transmissions).
- Les communications supportant les systèmes d’information embarqués, qui sont basées sur des échanges d’information complexes et structurées (cartes, météo, plans de vol…) nécessitant la mise en place d’un véritable dialogue (Le dialogue est une communication entre deux ou plusieurs personnes ou groupes de personnes. Il…) (acquittements de réception des informations…). La bande passante (La bande passante (angl. bandwidth) est un intervalle de fréquences pour lesquelles la…) nécessaire pour ces échanges est donc plus importante que pour les communications simples.
Description technique
L’AFDX est ainsi basé sur des standards ouverts et répond aux objectifs d’un système de communication modulaire pour l’avionique. Il fournit des moyens de partage des ressources, de ségrégation des flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d’éléments…) ainsi que le déterminisme (Le déterminisme est une notion philosophique selon laquelle chaque événement est…) et la disponibilité (La disponibilité d’un équipement ou d’un système est une mesure de performance qu’on…) requise pour les certifications aéronautiques. La plupart des fonctions spécifiques d’AFDX sont du niveau liaison de données.
Réseau (Un réseau informatique est un ensemble d’équipements reliés entre eux pour échanger des…) commuté et redondant
L’AFDX est basé sur le principe d’un réseau commuté, c’est-à-dire que les équipements terminaux chargés de l’émission ou de la réception des données s’organisent autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne…) des commutateurs chargés du transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu’un, d’un lieu à un autre, le plus…) de ces données.
Afin de répondre au besoin (Les besoins se situent au niveau de l’interaction entre l’individu et l’environnement. Il est…) de disponibilité du réseau, un réseau AFDX est physiquement redondant : chaque équipement terminal émet les messages sur deux canaux différents vers des ensembles indépendants de commutateurs assurant tous deux la même transmission. Cela permet de réduire les échecs de transmissions, et les problèmes liés à des pannes matérielles. Cette redondance permet également le « dispatch » (départ) de l’avion lorsqu’un voire plusieurs commutateurs sont en panne.
Ségrégation des flux, contraintes temps (Le temps est un concept développé par l’être humain pour appréhender le…) réel et déterminisme
La ségrégation robuste des flux de données s’appuie sur la réservation de bande passante au niveau d’un canal de communication (En communication, un canal de communication est un média de transmission d’information. Il relie…) nommé VL (virtual link ou lien virtuel). Ces canaux sont associés à un émetteur et les données y sont transmises sur Ethernet (Ethernet est un protocole de réseau local à commutation de paquets. Bien qu’il…) en mode diffusion (Dans le langage courant, le terme diffusion fait référence à une notion de…) (multicast). Les commutateurs permettent la ségrégation des flux par un mécanisme de listes de contrôle d’accès (ACL) filtrant le trafic en fonction des adresses (Ethernet ou MAC), de manière similaire aux pare-feu IP.
Pour garantir le respect des contraintes temps réel de transmission de données, les VL AFDX sont associés à des spécifications de bande passante (ou « contrats »). Ces contrats fixent la taille maximale des trames transmises et le temps minimum entre chaque trame (Le mot trame peut désigner 🙂. Ces deux paramètres permettent alors d’évaluer la bande passante maximale d’un VL donné. Le contrat est donc pris en charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement…) par les commutateurs qui gèrent ces VL.
Déterminisme et temps de transmissions sont garantis par le contrat de bande passante associé à la commutation qui évite les collisions et les réémissions.
En résumé, la notion de VL autorise le calcul des latences de transmission maximales, ce qui permet d’effectuer la certification aéronautique du système. Dans la pratique, le réseau Ethernet est donc nécessairement sous-exploité pour permettre la mise en place de ces garanties.
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