ARINC 664 P7 AFDX Ağlarında Kablaj Optimizasyonuna Dayalı Sanal Bağlantıların Uyarlanmış Genetik Algoritmayla Yönlendirilmesi

Abstract

Hava araçları tasarımında kablo ve ekipman ağırlığının azaltılması önemli bir gereksinim kriteridir. Gelişen teknoloji ve ihtiyaçlar doğrultusunda hava araçları sistem mimarisi federe yapıdan modüler yapıya evirilerek ekipman ağırlığına çözüm bulmasına karşın kablo ağırlığına etkin bir çözüm getirememiştir. Bu maksatla verilerin ihtiyaç duyulduğu yerde işlemlerin gerçekleştirilmesine dayalı fakat kablaj ağırlığı getirmeyecek bir yapının tesisini amaçlayan bir sistem mimarisi hedeflenmiştir. Bunun sonucunda dağıtık sistem mimarisi ve geniş bant ağ veri yoluna dayalı sistem mimarisine geçilmesi yönünde çalışmalar yapılmıştır. Hava aracı içinde kullanılan donanımlar arası haberleşme ihtiyaçlarını karşılamaya yönelik kullanıcıların kolayca adapte olabileceği değerlendirilen ve halihazırda kullanımı olan IEEE 802.3 Ethernet haberleşmesi temel alınarak Aviyonik Tam Çift Yönlü Anahtarlamalı Ethernet Ağı (ARINC 664 P7 AFDX) geliştirilmiştir. Havacılığa özgü bu haberleşme protokolü; yedeklilik, tahsis edilmiş bant genişliği ve deterministtik zamanlama karakterlerini bünyesinde barındırmaktadır. Ayrıca bu iletişim protokolü sayesinde; kablaj ağırlığını azaltmak için aynı fiziksel bağlantıyı paylaşabilen, Sanal Bağlantı(SB) adı verilen, statik olarak yönlendirilmiş iletişim tünelleri aracılığıyla Ethernet verilerini tek kaynak Uç Sistem(US)’den bir ya da daha fazla US’a dağıtmak da mümkündür. Yapmış olduğumuz bu çalışmada karmaşık bir ağ yapısında kablaj ekibi tarafından belirlenen ağ anahtarları arası olası tüm fiziksel hatlar arasında kablaj ağırlığı kısıdına dayalı, bu uygulamaya yönelik uyarlanmış bir Genetik Algoritma(GA) vasıtasıyla SB’lerin yönlendirmeleri yapılarak optimal kablaj ağırlığının sağlandığı ve gereksiz hatların belirlendiği bir yöntem geliştirilmiştir. Sunulan uyarlanmış GA tabanlı metodun geçerliliğini doğrulamak için karmaşık bir ağ yapısı üzerinde deneysel benzetimle sınanmış ve ayrıca Dijkstra's Shortest Path Algoritması ile karşılaştırması yapılmıştır. Sunulan algoritmanın aviyonik endüstrisinde kullanılabilirliği deneysel benzetim sonuçlarıyla ortaya konmuştur.