Avionics Full-Duplex Switched Ethernet ( AFDX ) หรือARINC 664เป็นเครือข่ายข้อมูลที่ได้รับการจดสิทธิบัตรโดยบริษัทผู้ผลิตเครื่องบินระดับนานาชาติอย่าง Airbusสำหรับแอปพลิเคชันที่สำคัญต่อความปลอดภัย ซึ่งใช้แบนด์วิดท์เฉพาะในขณะที่ให้คุณภาพการบริการ (QoS) ที่แน่นอน AFDX เป็นเครื่องหมายการค้าจดทะเบียนทั่วโลกของ Airbus ^{[ 1 ] [ 2 ]}เครือข่ายข้อมูล AFDX ใช้เทคโนโลยีEthernet โดยใช้ส่วนประกอบ เชิงพาณิชย์สำเร็จรูป (COTS) เครือข่ายข้อมูล AFDX เป็นการใช้งานเฉพาะของ ข้อกำหนด ARINC 664 ส่วนที่ 7 ซึ่งเป็นเวอร์ชันโปรไฟล์ของ เครือข่าย IEEE 802.3ตามส่วนที่ 1 และ 2 ซึ่งกำหนดวิธีการใช้ส่วนประกอบเครือข่ายเชิงพาณิชย์สำเร็จรูปสำหรับเครือข่ายข้อมูลเครื่องบิน (ADN) รุ่นอนาคต ลักษณะสำคัญหกประการของเครือข่ายข้อมูล AFDX ได้แก่ฟูลดูเพล็กซ์ความซ้ำซ้อน ความแน่นอน ประสิทธิภาพความเร็วสูง เครือข่าย แบบสวิตช์และเครือข่ายแบบโปรไฟล์

เครื่องบินพาณิชย์หลายลำใช้ มาตรฐาน ARINC 429ซึ่งพัฒนาขึ้นในปี 1977 สำหรับการใช้งานที่สำคัญด้านความปลอดภัย ARINC 429 ใช้บัสแบบทิศทางเดียวที่มีตัวส่งสัญญาณหนึ่งตัวและตัวรับสัญญาณได้สูงสุดยี่สิบตัว คำข้อมูลประกอบด้วย 32 บิต สื่อสารผ่านสายเคเบิลแบบคู่บิดเกลียวโดยใช้การมอดูเลชั่นแบบไบโพลาร์รีเทิร์นทูซีโร่ มีความเร็วในการส่งข้อมูลสองระดับ: ความเร็วสูงทำงานที่ความเร็ว 100 กิโลบิต/วินาทีและความเร็วต่ำทำงานที่12.5 กิโลบิต/วินาที ARINC 429 ทำงานในลักษณะที่ตัวส่งสัญญาณตัวเดียวสื่อสารแบบจุดต่อจุด ซึ่งต้องใช้สายไฟจำนวนมากและส่งผลให้มีน้ำหนักเพิ่มขึ้น

มาตรฐานอีกมาตรฐานหนึ่งคือARINC 629ซึ่งโบอิ้งนำมาใช้กับเครื่องบิน777ทำให้ความเร็วในการรับส่งข้อมูลเพิ่มขึ้นได้ถึงมีอัตราการรับส่งข้อมูล 2 เมกะบิตต่อวินาทีและรองรับอุปกรณ์รับส่งข้อมูลได้สูงสุด 120 เครื่อง ระบบ ADN นี้ทำงานได้โดยไม่ต้องใช้ตัวควบคุมบัส ซึ่งช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือของสถาปัตยกรรมเครือข่าย ข้อเสียคือต้องใช้ฮาร์ดแวร์ที่ออกแบบเฉพาะ ซึ่งอาจเพิ่มต้นทุนให้กับเครื่องบินอย่างมาก ด้วยเหตุนี้ ผู้ผลิตรายอื่นจึงไม่ยอมรับมาตรฐาน ARINC 629 อย่างเปิดเผย

AFDX ได้รับการออกแบบให้เป็นเครือข่ายข้อมูลเครื่องบินรุ่นต่อไป โดยอิงตามมาตรฐานจาก คณะกรรมการ IEEE 802.3 (หรือที่รู้จักกันทั่วไปว่าEthernet ) ทำให้ฮาร์ดแวร์สำเร็จรูปเชิงพาณิชย์สามารถลดต้นทุนและเวลาในการพัฒนาได้ AFDX เป็นการใช้งาน Ethernet แบบกำหนดได้ (deterministic Ethernet) ตามที่กำหนดไว้ในข้อกำหนด ARINC 664 ส่วนที่ 7 AFDX ได้รับการพัฒนาโดย Airbus Industries สำหรับ A380 โดยเริ่มแรกเพื่อแก้ไขปัญหาแบบเรียลไทม์สำหรับการพัฒนาระบบ flight-by-wire ^{[ 3 ] [ 4 ]}สวิตช์หลายตัวสามารถเชื่อมต่อเข้าด้วยกันในโทโพโลยีแบบดาว เรียงซ้อน เครือ ข่ายประเภทนี้สามารถลดจำนวนสายไฟได้อย่างมาก จึงช่วยลดน้ำหนักของเครื่องบินได้ นอกจากนี้ AFDX ยังสามารถให้คุณภาพการบริการและการสำรองข้อมูลแบบลิงก์คู่ได้ อีกด้วย

โดยอาศัยประสบการณ์จาก A380 เครื่องบินแอร์บัส A350ก็ใช้เครือข่าย AFDX เช่นกัน โดยมีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และระบบต่างๆ จัดหาโดยRockwell Collins [ ^{5 ] AFDX}ที่ใช้ใยแก้วนำแสงแทนการเชื่อมต่อด้วยทองแดงถูกนำมาใช้ในเครื่องบินโบอิ้ง787 ดรีมไลเนอร์^{[ 6 ]}

แอร์บัสและ บริษัทแม่ EADSได้จัดทำใบอนุญาต AFDX ให้ใช้งานได้ผ่านโครงการ EADS Technology Licensing ซึ่งรวมถึงข้อตกลงกับSelex ESและVector Informatik GmbH ^{[ 7 ] [ 8 ]}

AFDX ได้นำแนวคิดต่างๆ เช่นtoken bucketจากมาตรฐานโทรคมนาคม และAsynchronous Transfer Mode (ATM) มาใช้เพื่อแก้ไขข้อบกพร่องของ IEEE 802.3 Ethernet โดยการเพิ่มองค์ประกอบสำคัญจาก ATM เข้าไปในองค์ประกอบที่มีอยู่แล้วใน Ethernet และจำกัดข้อกำหนดของตัวเลือกต่างๆ ทำให้เกิดเครือข่ายแบบฟูลดูเพล็กซ์ที่มีความน่าเชื่อถือสูง ซึ่งให้แบนด์วิดท์และคุณภาพการบริการ (QoS) ที่รับประกันได้^{[ 9 ]}การใช้ Ethernet แบบฟูลดูเพล็กซ์ช่วยขจัดความเป็นไปได้ของการชนกันในการส่งข้อมูล เครือข่ายได้รับการออกแบบในลักษณะที่การรับส่งข้อมูลที่สำคัญทั้งหมดจะได้รับการจัดลำดับความสำคัญโดยใช้นโยบาย QoS ดังนั้นการส่งมอบ ความหน่วง และความผันผวนจึงรับประกันได้ว่าจะอยู่ในพารามิเตอร์ที่กำหนดไว้^{[ 10 ]}

สวิตช์อัจฉริยะขั้นสูง ซึ่งเป็นส่วนประกอบทั่วไปของเครือข่าย AFDX สามารถบัฟเฟอร์ แพ็ก เก็ต การส่ง และรับข้อมูลได้ โดยใช้สายคู่บิดเกลียวหรือสายใยแก้วนำแสง อีเธอร์เน็ตแบบฟูลดูเพล็กซ์ใช้สายคู่หรือเส้นใยสองคู่แยกกันสำหรับการส่งและรับข้อมูล AFDX ขยายมาตรฐานอีเธอร์เน็ตเพื่อให้มีความสมบูรณ์ของข้อมูล สูง และเวลาที่แน่นอน นอกจากนี้ยังใช้เครือข่ายสำรองสองเครือข่ายเพื่อปรับปรุงความสมบูรณ์ของระบบ (แม้ว่าลิงก์เสมือนอาจถูกกำหนดค่าให้ใช้เครือข่ายใดเครือข่ายหนึ่งเท่านั้น) โดยระบุองค์ประกอบการทำงานที่เข้ากันได้ในเลเยอร์แบบจำลองอ้างอิง OSI ดังต่อไปนี้ :

• การเชื่อมโยงข้อมูล ( แนวคิดการกำหนดแอดเดรส MACและลิงก์เสมือน)
• เครือข่าย ( IPและICMP )
• การขนส่งข้อมูล ( UDPและอาจรวมถึงTCP )
• แอปพลิเคชัน (เครือข่าย) (การสุ่มตัวอย่าง, การจัดคิว, SAP , TFTPและSNMP )

องค์ประกอบหลักของเครือข่าย AFDX ได้แก่:

• ระบบปลายทาง AFDX
• สวิตช์ AFDX
• ลิงก์ AFDX

คุณลักษณะสำคัญของเครือข่าย AFDX คือลิงก์เสมือน (Virtual Links หรือ VL) ในแง่นามธรรม เราสามารถมองเห็น VL เป็น เครือข่ายแบบ ARINC 429โดยแต่ละลิงก์มีแหล่งที่มาหนึ่งแหล่งและปลายทางหนึ่งแห่งหรือมากกว่านั้น ลิงก์เสมือนเป็นเส้นทางตรรกะแบบทิศทางเดียวจากระบบปลายทางแหล่งที่มาไปยังระบบปลายทางทั้งหมด แตกต่างจากสวิตช์อีเธอร์เน็ตแบบดั้งเดิมที่สลับเฟรมตามที่อยู่ปลายทางอีเธอร์เน็ตหรือที่อยู่ MAC AFDX จะกำหนดเส้นทางแพ็กเก็ตโดยใช้ ID ลิงก์เสมือน ซึ่งอยู่ในตำแหน่งเดียวกันในเฟรม AFDX กับที่อยู่ปลายทาง MAC ในเฟรมอีเธอร์เน็ต อย่างไรก็ตาม ในกรณีของ AFDX ID ลิงก์เสมือนนี้จะระบุข้อมูลที่ส่งผ่านมากกว่าปลายทางทางกายภาพ ID ลิงก์เสมือนเป็น ค่า จำนวนเต็ม 16 บิตที่ไม่มีเครื่องหมายซึ่งตามหลังฟิลด์คงที่ 32 บิต สวิตช์ได้รับการออกแบบมาเพื่อกำหนดเส้นทางเฟรมขาเข้าจากระบบปลายทางหนึ่งระบบเท่านั้นไปยังชุดของระบบปลายทางที่กำหนดไว้ล่วงหน้า อาจมีระบบปลายทางที่รับข้อมูลได้หนึ่งระบบหรือมากกว่านั้นเชื่อมต่ออยู่ภายในแต่ละลิงก์เสมือน แต่ละลิงก์เสมือนจะได้รับการจัดสรรแบนด์วิดท์เฉพาะ (ผลรวมของอัตราช่องว่างการจัดสรรแบนด์วิดท์ (BAG) ของลิงก์เสมือนทั้งหมด x MTU ) โดยปริมาณแบนด์วิดท์ทั้งหมดจะถูกกำหนดโดยผู้รวมระบบ อย่างไรก็ตาม แบนด์วิดท์ทั้งหมดต้องไม่เกินแบนด์วิดท์สูงสุดที่มีอยู่บนเครือข่าย ดังนั้น การสื่อสารแบบสองทิศทางจึงต้องระบุลิงก์เสมือนเสริมเพิ่มเติม

แต่ละลิงก์เสมือน (VL) ถูกกำหนดคุณสมบัติตายตัวเพื่อให้แน่ใจว่าเครือข่ายมีปริมาณการรับส่งข้อมูลสูงสุดตามที่ออกแบบไว้ จึงทำให้เกิดความแน่นอน นอกจากนี้ สวิตช์ที่มีตารางการกำหนดค่า VL โหลดอยู่ สามารถปฏิเสธการส่งข้อมูลที่ผิดพลาดใดๆ ที่อาจทำให้ส่วนอื่นๆ ของเครือข่ายทำงานหนักเกินไปได้ ยิ่งไปกว่านั้น อาจมีลิงก์เสมือนย่อย (sub-VL) ที่ออกแบบมาเพื่อส่งข้อมูลที่มีความสำคัญน้อยกว่า ลิงก์เสมือนย่อยจะถูกกำหนดให้กับลิงก์เสมือนเฉพาะ ข้อมูลจะถูกอ่านใน ลำดับแบบวน รอบ (round-robin)ในบรรดาลิงก์เสมือนที่มีข้อมูลที่จะส่ง นอกจากนี้ ลิงก์เสมือนย่อยไม่ได้ให้แบนด์วิดท์หรือความหน่วงที่รับประกันเนื่องจากการบัฟเฟอร์ แต่ AFDX ระบุว่าความหน่วงจะถูกวัดจากฟังก์ชันควบคุมการรับส่งข้อมูลอยู่แล้ว

BAG ย่อมาจาก Bandwidth Allocation Gap ซึ่งเป็นหนึ่งในคุณสมบัติหลักของโปรโตคอล AFDX นี่คืออัตราสูงสุดที่สามารถส่งข้อมูลได้ และรับประกันว่าข้อมูลจะถูกส่งภายในช่วงเวลาที่กำหนด เมื่อตั้งค่าอัตรา BAG สำหรับแต่ละ VL ต้องระมัดระวังเพื่อให้แน่ใจว่ามีแบนด์วิดท์เพียงพอสำหรับ VL อื่นๆ และความเร็วโดยรวมต้องไม่เกินค่าที่กำหนด100 เมกะบิต/วินาที

สวิตช์แต่ละตัวมีฟังก์ชันการกรอง การควบคุม และการส่งต่อข้อมูล ซึ่งควรจะสามารถประมวลผลลิงก์เสมือน (VL) ได้อย่างน้อย 4096 ลิงก์ ดังนั้น ในเครือข่ายที่มีสวิตช์หลายตัว (โทโพโลยีแบบดาวเรียงซ้อน) จำนวนลิงก์เสมือนทั้งหมดจึงแทบจะไม่มีขีดจำกัด ไม่มีการกำหนดขีดจำกัดที่แน่นอนสำหรับจำนวนลิงก์เสมือนที่แต่ละระบบปลายทางสามารถจัดการได้ แม้ว่าจำนวนนี้จะถูกกำหนดโดยอัตรา BAG และขนาดเฟรมสูงสุดที่ระบุสำหรับแต่ละลิงก์เสมือนเทียบกับอัตราข้อมูลอีเธอร์เน็ตก็ตาม อย่างไรก็ตาม จำนวนลิงก์เสมือนย่อยที่สามารถสร้างได้ในลิงก์เสมือนเดียวมีจำกัดอยู่ที่สี่ลิงก์ สวิตช์จะต้องเป็นแบบไม่บล็อกที่อัตราข้อมูลที่ระบุโดยผู้รวมระบบ และในทางปฏิบัติ อาจหมายความว่าสวิตช์จะต้องมีกำลังการสวิตช์ที่เป็นผลรวมของพอร์ตทางกายภาพทั้งหมด

เนื่องจาก AFDX ใช้โปรโตคอลอีเธอร์เน็ตที่เลเยอร์ MAC จึงสามารถใช้สวิตช์ COTS ประสิทธิภาพสูงที่มีการกำหนดเส้นทางเลเยอร์ 2 เป็นสวิตช์ AFDX สำหรับการทดสอบเพื่อลดต้นทุนได้ อย่างไรก็ตาม คุณสมบัติบางอย่างของสวิตช์ AFDX จริงอาจขาดหายไป เช่น การควบคุมปริมาณการรับส่งข้อมูลและฟังก์ชันการสำรองข้อมูล

รถบัส AFDX ใช้ในAirbus A380 , Boeing 787 , Airbus A400M , Airbus A350 , Sukhoi Superjet 100 , ATR 42 , ATR 72 (-600), AgustaWestland AW101 , AgustaWestland AW189 , AgustaWestland AW169 , Irkut MC-21 , Bombardier Global Express , Airbus A220 , Learjet 85 , Comac ARJ21 , Comac C919และAgustaWestland AW149 ^{[ 4 ] [ 11 ]}