中航西安飞机工业（集团）有限责任公司 张涵中

航空电子系统是基于航空通信技术发展起来的，在当前我国的航空航天行业中，航空电子系统有着重要的应用。AFDX从本质上来说是一种交换技术，在应用中能够满足航空行业对可靠性、实时性等方面的要求。本文以AFDX航空通信协议为主要研究对象，在对AFDX航空通信协议进行研究之后，着重分析了基于AFDX航空通信协议及其核心技术，旨在促进我国航空行业技术水平的提高。

AFDX航空通信协议作为一种先进技术，主要应用于目前大中型民用飞机以及军用飞机中，通过拓扑网络的建立来实现航空通信网络的构建。AFDX航空通信协议拥有的技术优势，使得其能够在航空领域发挥着重要的作用。基于当前我国航空通信行业领域的发展要求，对基于AFDX航空通信协议及其核心技术进行分析，能够为我国航空通信行业领域的发展提供借鉴的思路和经验。

1 AFDX航空通信协议

在科学技术的不断发展下，传统的语音通信已经不能够满足当前各个行业和领域的通信需求。对于航空航天领域来说，通信系统需要满足高速数据、图像、多媒体等在内的多种业务需求，才能够更好的促进航空通信领域的发展。在网络技术不断发展的背景下，现阶段各种信息业务的传输方式已经朝着网络化传输的方向转变，AFDX网络就是在这种情况下发展起来的。AFDX网络主要由终端系统、AFDX交换机以及航空电子系统三个部分组成，以AFDX网络建立和发展起来的AFDX航空通信协议，已经成为当前我国航空行业应用的主要通信系统技术，对促进航空通信的发展具有重要的意义。

2 基于AFDX航空通信协议及其核心技术的具体分析

科学技术的不断发展，为人们探索世界的未知领域提供了更加简便的条件。AFDX网络的出现和应用，能够有效解决以往航空通信技术在实时通信、可靠性等方面的质量问题，对促进航空领域的高效发展起到了重要的作用。在对基于AFDX航空通信协议及其核心技术进行分析时，主要可以从以下几个方面来入手：

2.1 AFDX网络协议

AFDX网络是在传统的网络技术上发展起来的，在实际应用中可以划分为物理层、媒体访问控制层、网络层、传输层以及应用层。与传统的以太网相比，AFDX网络在实际应用中不仅能够满足数据的有序传输需求，还能够通过虚拟链路来实现数据传输的有序性和可靠性。

具体来说，AFDX网络协议主要包括AFDX发送协议栈以及AFDX接收协议栈。AFDX发送协议栈主要承担着数据的发送功能，利用AFDX发送协议栈进行数据发送时，首先由传输层为数据添加UDP，含有UDP的数据包在进入IP网络层之后，依据虚拟线路来实现对最大帧的判断，将数据包中的数据进行分包处理，并依次为各个分包添加IP报头、IP校验和以太网报头。当数据包不需要进行分包处理时，则直接为其添加报头。然后再依据虚拟链路调度和冗余处理，将数据发送出去。

AFDX接收协议栈主要承担着数据的接收功能，再利用AFDX接收协议栈进行数据接收时，首先需要在虚拟链路层对数据包是否正确进行校验，依据检验结果对数据包进行完整性检查或冗余处理。当数据进入IP层后，在对IP进行检查之后，需要进行数据包的解包处理，并将其发送到传输层，再通过传输层的多路分配器，将数据发送到AFDX端口，从而实现数据的接收。

2.2 AFDX航空通信协议的硬件结构设计

（1）航空电子子系统设计

在对AFDX航空通信协议的硬件结构进行设计时，首先要从航空电子的子系统入手，保证AFDX航空通信协议输入前端能够正确发挥作用。现阶段，AFDX系统已经成为飞机驾驶舱设计应用的主要系统，在对航空电子子系统进行设计时，最主要的就是要设计控制器局域网络。当前应用航空领域控制器局域网络设计的总线以CAN总线为主，这种现场总线不仅能够满足抗干扰、强性能的要求，还能够满足航空领域对AFDX航空通信协议性能提出的要求。CAN总线在实际应用中，主要通过总控制器模块eCAN来实现功能，这一模块拥有的32位结构，能够在利用内部嵌入硬核的方式实现协议的有效运行，且外部的连线方式也较为简单，能够有效保证全局网络时间的同步效果。

（2）芯片硬件设计

芯片是AFDX航空通信协议能够实现运行的重要依据。在依据芯片来对AFDX航空通信协议进行设计时，最主要的就是满足芯片配置电路模块的功能需求。在对芯片进行选择时，首先，需要满足模块内部的DLL向数字时钟管理模式的转变需求，提高模块运行的灵活性。其次，需要满足扩充系统的逻辑容量、提高系统资源利用率的需求。第三，还需要满足提升系统信号处理速度的需要。最后，以增加系统的存储容量为主要目标，而由于芯片主要在AFDX航空通信协议的物理层发挥作用，因而在对AFDX航空通信协议进行设计时，还要从物理层硬件设计的角度入手，提高对物理层控制芯片选择工作的重视程度。

2.3 AFDX航空通信协议的软件结构设计

AFDX航空通信协议的软件结构设计是应用核心技术较多的部分，在对软件结构进行设计时，应用的AFDX核心技术主要包括虚拟链路、冗余管理两部分内容。而除了应用AFDX的核心技术之外，软件结构的设计还要重视完整性检测模块的设计分析。完整性检测模块的设计位于冗余管理之前，以保证数据的完整性为主要设计目标，通过验证完整性检测模块是否能够满足消除无效帧的功能，达到保证数据信息完整性的目的。

2.4 AFDX核心技术

（1）虚拟链路

虚拟链路是AFDX航空通信协议应用的主要核心技术之一，在AFDX航空通信协议中，虚拟链路能够对AFDX协议进行有效处理。与以往以太网应用的CSMA/CD技术相比，虚拟链路重新定义了一条能够实现数据信息发送和接收的源地址和目的地址。虚拟链路的应用，主要可以从最大带宽分配以及流量规整与链路调度两个方面入手。从最大带宽分配的角度来说，虚拟链路的应用能够通过设定最大可用带宽，满足实际带宽的分时复用需求。而从流量规整与链路调度的角度来说，虚拟链路的应用，不仅能够通过流量整形来减少突发流量情况对虚拟链路正常运行造成的影响，还能够实现对每条链路最大带宽的限制，进而满足对AFDX网络提出的固定性要求。

（2）冗余管理

冗余管理也是AFDX航空通信协议主要应用的核心技术之一，该技术在AFDX航空通信协议中的应用，主要通过建立冗余管理机制来实现。当AFDX航空通信协议进行数据的发送和接收时，虚拟链路能够对数据添加SN号，再依据每一条虚拟链路的冗余状态，将数据帧分别发往2个独立的网络，在接收端接收信息，并利用SN序列号对数据帧进行冗余管理。在AFDX航空通信协议中应用冗余管理机制，能够有效保证发送和接收的数据可靠性，为航空通信提供保障。

（3）交换机技术

交换机技术主要包括两个方面的内容，首先是数据的帧过滤功能。交换机的帧过滤功能，能够在数据进入交换机的运行领域之后，对数据进行实时的监控，并检验数据是否能够满足AFDX航空通信协议规定的数据通信标准。其次是交换调度功能。交换机在实际应用中，依据数据帧传输的不同需求，能够实现数据帧在输入端口和输出端口之间的交换调度。这样不仅能够满足数据信息的及时传递功能，还能够适应当前我国越来越复杂的航空通信需求。

结论：综上所述，AFDX航空通信协议对保障民用及军用飞机的正常通信具有重要的作用。基于当前不断发展的科学技术，在对AFDX航空通信协议进行设计时，不仅要关注软硬件系统结构的设计对协议整体性能的影响，还要更加关注核心技术在AFDX航空通信协议中的有效应用。充分利用好虚拟链路、冗余管理以及交换机技术，对促进AFDX航空通信协议应用技术水平的提高具有重要的作用。