Unite de formation et de recherche de sciences et techniques








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UNIVERSITE DE BRETAGNE OCCIDENTALE

UNITE DE FORMATION ET DE RECHERCHE
DE SCIENCES ET TECHNIQUES




TRAVAIL D'ÉTUDE ET DE RECHERCHE
Présenté et soutenu publiquement le 20 Juin 2002
Par

SOLEN COCHARD


ÉTUDE DES BUS AVIONIQUES


PLAN



1 Introduction 2

2 L’avionique classique contre l’avionique nouvelle 3

3 Protocoles d’arbitrage 4

3.1 Le Polling 4

3.2 Token Ring 5

3.3 TDMA : Time Division Multiple Access. 5

3.4 CSMA/CA : Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance. 6

3.5 Conclusion 7

4 Bus avioniques 7

4.1 ARINC 429 7

4.2 ARINC 629 9

4.3 MIL-STD-1553 11

4.4 ARINC 636 ou FDDI 12

4.5 AFDX : 14

4.6 Conclusion 15

5 Etude comparative des bus ARINC 429, 629, MIL-STD-1553, ARINC 636(FDDI), et AFDX (Ethernet). 15

6 Autres bus avioniques : 17

7 Conclusion 17

8 Références bibliographiques et liens Internet 17

1Introduction



Le sujet de ce papier est une étude des bus avioniques actuellement utilisés dans l’aéronautique. Dans les années 1950 et 1960, les systèmes électroniques utilisés dans les avions étaient simples. Les connexions entre les systèmes étaient réduites au minimum car elles étaient en général complexes et coûteuses à mettre en œuvre. La majorité des gestions de commandes était donc mécanique. Depuis les années 70, les applications informatiques dans l’avionique se sont multipliées, d’où la nécessité de développer des bus avioniques capables de relier les différents systèmes et de gérer les transmissions. L’accroissement rapide des fonctions, de la taille et de la complexité des systèmes avioniques a conduit à la standardisation des bus afin d’en réduire le coût et le temps de développement [1].

Ces bus peuvent se différencier par leur nature physique ou leurs protocoles d’arbitrage. Il se dégage deux tendances dans les bus avioniques.

Tout d’abord l'utilisation des bus les plus anciens comme ARINC 429, ARINC 629 et MIL-STD-1553 qui sont éprouvés. Mais comme nous le verrons lors de leur étude, leurs débits au regard des technologies actuelles sont faibles.

Ensuite la nouvelle tendance : l’avionique modulaire intégrée (AMI) qui tente de mettre en œuvre de nouvelles spécifications notamment sur fibre optique pour accroître le débit.

Après avoir défini ces deux notions d’avionique classique ou nouvelle, nous introduirons les protocoles d’arbitrage dont se servent les bus avioniques afin de mieux comprendre leurs modes de fonctionnement pour pouvoir ensuite vous présenter ces bus avioniques, ce qui fera l’objet d’une troisième partie. Ensuite, nous ferons une synthèse des renseignements donnés dans un tableau récapitulatif.

2L’avionique classique contre l’avionique nouvelle



Le concept de l’avionique nouvelle, ou avionique modulaire intégrée est basé sur l’existence, dans un avion, de sous-systèmes comme le système du train d’atterrissage, le système du fuel, celui des commandes de vol…

En avionique classique, les équipements sont répartis dans tout l’avion à proximité des sous systèmes qu’ils commandent. Tous ces équipements sont reliés entre eux et au cockpit d’où proviennent les commandes. L’inconvénient majeur de ce modèle est le poids du câblage très élevé et aussi les coûts des équipements (environ 40% du coût d’un avion).

Contrairement à l’avionique classique (jusqu’à l’Airbus A340), l’avionique nouvelle partage les ressources de calcul et de communication. Le but principal est de réduire les ressources matérielles, de limiter les types de cartes électroniques des systèmes avioniques et de les rassembler dans différents endroits répartis dans l’avion afin aussi de réduire le poids du câblage [2].


(figure provenant de [3])

On observe deux tendances pour les protocoles : pour les systèmes de maintenance, la transposition des normes de protocoles réseaux utilisés en informatique générale et l’utilisation des normes spécifiques à l'avionique pour les systèmes critiques comme les commandes de vol. De plus, l’avionique nouvelle qui regroupe les équipements dans des endroits répartis dans l’avion permet d’utiliser localement des bus dits de fond de panier en remplacement de bus de transmission à distance. Un exemple bien connu de bus de fond de panier est le bus PCI utilisé dans tous les ordinateurs personnels. Mais il existe des bus dérivés des bus industriels plus adaptés à l’avionique comme les bus VME.

Le bus VME est un bus développé par Motorola utilisé jusqu’à maintenant dans l’ informatique industrielle et commerciale et pour des applications militaires. Il a un débit de 40Mbps et date de 1981. Ce bus peut à présent être utilisé dans les applications de l’aéronautique pour les transmissions dites intra-étagères. Cette notion vient du fait qu’en avionique nouvelle, les systèmes sont regroupés dans des armoires, sur des étagères. Les communications intra-étagères sont donc les communications qui se font entre les différents systèmes contenus dans une armoire. Le bus VME est défini par le standard IEEE P1014 1987. Il est basé sur la famille de processeurs des 680xx [14]. Le principal avantage de cette avionique nouvelle est la réduction des différents coûts de maintenance, du câblage et aussi des équipements.

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