Aviyonik Sistemlerde AFDX Protokolünün FPGA ile Uygulanması

TÜBİTAK Projesi, 2209-B - Sanayiye Yönelik Lisans Araştırma Projeleri Destekleme Programı, 2024 - 2026

Proje Türü: TÜBİTAK Projesi
Destek Programı: 2209-B - Sanayiye Yönelik Lisans Araştırma Projeleri Destekleme Programı
Başlama Tarihi: Kasım 2024
Bitiş Tarihi: Temmuz 2026

Proje Özeti

Bu proje, uçus güvenligi açısından kritik olan aviyonik veri iletimi süreçlerini optimize etmek amacıyla AFDX protokolünü FPGA tabanlı bir sistemde uygulamayı hedeflemektedir. AFDX protokolü, deterministik veri iletimi saglayarak veri kaybını önler, düsük gecikme süresi ve yüksek güvenilirlik sunar. Bu özellikler, özellikle uçus kontrol sistemleri gibi kritik görev uygulamalarında veri iletiminin güvenilirligini saglamak için gereklidir. Protokolünün sagladıgı sanal baglantılar (VL), her bir baglantıya ayrılan bant genisligi, paket sıralama ve hata kontrol özellikleriyle uçus güvenligini desteklemekte ve veri iletimi süreçlerinde güvenilirligi artırmaktadır AFDX çerçeve formatında, hedef ve kaynak adresleri ES’lerin MAC adreslerini içerir. IP adresi bilgileri ise IP Structure blogunda bulunur ve UDP yapısı uygun uygulama portunu belirler. AFDX yükü 1 ila 1471 bayt arasında degisir; 17 bayttan küçük olan yüklerin minimum uzunlugu saglamak için 17 bayta tamamlanması gerekmektedir. Çerçevede yer alan tek baytlık sıra numarası, belirli bir sanal baglantıdaki verilerin sırasını korumak amacıyla kullanılır. Bu sıra numarası, ES baslatıldıgında veya sıfırlandıgında 0 olarak baslatılır ve sürekli çalısırken 255’e ulastıgında tekrar 1’e döner. Her VL için maksimum çerçeve boyutu, LMAX parametresi ile belirlenir ve bu parametre 64 ile 1518 bayt arasında ayarlanabilir. Bu çerçeve formatı sayesinde veri iletimi, hem güvenli hem de sıralı olarak gerçeklestirilirBu proje, mevcut CPU tabanlı çözümlerin sınırlamalarını asarak veri iletiminde daha yüksek hız ve verim saglayabilen FPGA tabanlı bir sistem gelistirmeyi amaçlamaktadır. FPGA’nin paralel islem kapasitesinden faydalanarak gelistirilecek sistem, mevcut veri iletim performansını artırırken deterministik özellikleri de koruyacaktır. Tasarım kapsamında sanal baglantı zamanlayıcıları, trafik kontrol üniteleri, mantık düzenleyici modüller, MAC katmanı ve yedekleme yönetimi gibi AFDX protokolünün temel bilesenleri yer alacaktır. Bu bilesenlerin etkin entegrasyonu sayesinde, uçus kontrol sinyalleri, navigasyon bilgileri ve kritik operasyonel verilerin düsük gecikme süreleri ile kesintisiz ve güvenilir iletimi saglanacaktır. Özellikle VL zamanlayıcıları ve yedekleme yönetimi modülleri ile birlikte çalısacak mantık düzenleyici modülü, veri iletiminin güvenilirligini artırırken uçus sırasında kritik bilgilerin dogru sırada iletilmesini saglayacaktır. Literatür taramaları incelendiginde, AFDX protokolünün havacılık ve savunma alanlarında çok sayıda arastırmaya konu oldugu ve uluslararası alanda kullanıldıgı görülmektedir. Bu projede, özellikle aviyonik sistemlerdeki deterministik veri iletimi ihtiyacına yanıt vermek amacıyla, AFDX protokolünün FPGA tabanlı bir donanım uygulaması gerçeklestirilecektir. Bu proje ile AFDX protokolünün mevcut CPU tabanlı uygulamalara göre daha hızlı ve verimli bir donanım çözümü saglanarak, literatürdeki boslugun doldurulması amaçlanmaktadır. Uluslararası çalısmalarda genellikle yazılımsal uygulamaların ele alındıgı ve FPGA tabanlı donanımsal uygulamaların sınırlı sayıda oldugu dikkate alındıgında, bu projenin aviyonik veri iletim güvenligi konusunda önemli bir katkı sunacagı öngörülmektedir. Bu proje, havacılık ve savunma sanayilerinde kritik veri iletimi gerektiren uygulamalar için güvenilir bir altyapı sunarken, AFDX protokolünün FPGA tabanlı donanımsal uygulamasını gelistirerek sektörde yeni nesil güvenlik ve performans standartlarının olusmasına katkı saglayacaktır. Gelistirilecek sistemin uçus güvenligi ve operasyonel verimliligi artırması beklenirken, bu teknolojinin ulusal savunma ve havacılık alanlarında daha genis bir kullanım bulması hedeflenmektedir