專利名稱：高帶寬開放式有線網(wǎng)絡的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及移動平臺上的通信系統(tǒng)，尤其涉及結合在移動平臺上的航線娛樂、客艙服務和衛(wèi)星因特網(wǎng)子系統(tǒng)中的開放式的局域網(wǎng)。
背景技術：
當今廣泛使用的商用飛機包括眾多的客艙系統(tǒng)，為乘客提供益處和方便。這些系統(tǒng)包括例如飛行中娛樂(In Flight Entertainment，IFE)和客艙服務系統(tǒng)(Cabin Service System，CSS)。這些各個系統(tǒng)的供應商通常相互隔離地設計他們的系統(tǒng)。因此，盡管每個系統(tǒng)的重量、功耗和性能可以優(yōu)化，但先前開發(fā)的系統(tǒng)忽略了解決飛機級的重量、功率和其他與這些系統(tǒng)相關的重要因素。因此，仍然需要將飛機作為一個整體對客艙系統(tǒng)進行優(yōu)化。
具體地說，先前開發(fā)的系統(tǒng)往往使用重的、昂貴的同軸、雙軸或四芯銅纜來連接各個系統(tǒng)中的各種設備。此外，這些類型的電纜由于笨重且難以消除它們要求的連接器，因此往往難以安裝。更糟糕的是，由于飛機客艙電屏蔽要求，這些電纜類型的帶寬受到限制。此外，由于當前的飛行中娛樂系統(tǒng)分享分配介質(即，電纜)并且在乘客中劃分可用的有限帶寬，因此先前開發(fā)的系統(tǒng)忍受有限的安全性和可擴展性。
同時，隨著消費電子設備的廣泛使用，飛機乘客開始將網(wǎng)絡兼容的設備(例如，筆記本計算機和個人數(shù)字設備)帶到飛機上以在他們飛行期間自娛自樂。不幸的是，對于乘客，常規(guī)的IFE系統(tǒng)通常與這些信息技術兼容設備不兼容。因此，飛機乘客事實上仍然無法接觸到在因特網(wǎng)上變?yōu)榭捎玫男律膴蕵芳夹g(例如，多媒體信息和多玩家因特網(wǎng)游戲)。
因此，現(xiàn)有技術的系統(tǒng)不能支持飛機乘客日益需求的新生服務。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明包括用于為移動平臺乘客提供寬帶連接的系統(tǒng)和方法，以支持重播電視、音頻、消息傳遞、存儲的視頻的重放、工作人員信息系統(tǒng)、電子航空旅行包、應用程序、話音、蜂窩電話、視頻點播、音頻點播和在線游戲，以及其他多媒體、因特網(wǎng)和電信技術?？偟膩碚f，這里提供的開放式網(wǎng)絡和相關方法代替包括許多并行系統(tǒng)的先前技術，從而使得節(jié)省了重量、功率和空間。此外，本發(fā)明提供更方便的網(wǎng)絡升級、維護、修改和添加。此外，本發(fā)明提供對大范圍的外設的連接，并且支持“即插即用”的應用和外設以便在移動平臺上使用。
具體地說，本發(fā)明允許飛機上的乘客訪問數(shù)據(jù)服務器(例如，音頻/視頻點播)，同時防止對其他乘客的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)服務器自身的未經(jīng)授權的訪問。一種優(yōu)選形式的乘客與系統(tǒng)的接口是通過經(jīng)由例如USB連接為乘客提供健壯的音頻、視頻和控制的主機客戶端和交換機的組合。
簡單的說，本發(fā)明提供的轉變的高帶寬飛機客艙網(wǎng)絡將客艙分配系統(tǒng)的范例從封閉式、專有的、不靈活的系統(tǒng)改變?yōu)殚_放式、工業(yè)兼容的、靈活且集成的系統(tǒng)的范例。根據(jù)本發(fā)明原理的方法和系統(tǒng)無縫地支持有線和無線網(wǎng)絡，并且容易地適用于大范圍的消費電子和信息技術外設。因此，與設計各種空中應用的定制硬件和軟件的常規(guī)途徑相比，本發(fā)明降低了飛機整體成本。
此外，本發(fā)明允許用戶無縫連接到寬帶空對地通信系統(tǒng)。在于2000年8月16日提交的、名為“Method and Apparatus for Providing Bi-Directional DataServices and Live Television Programming to Mobile Platforms”的美國專利申請No.09/639912中描述了一種示例性的寬帶空對地通信系統(tǒng)，將其內(nèi)容全部合并于此。
在優(yōu)選實施例中，本發(fā)明提供一種適用于包括多個外圍設備的移動平臺的開放式網(wǎng)絡。在網(wǎng)絡中，中央服務器與至少一個交換機通信。此外，多個網(wǎng)絡設備與該交換機通信。這樣，多個主機和個人外圍設備中的每個與網(wǎng)絡設備之一通信。此外，移動平臺可以是包括用于控制網(wǎng)絡的控制面板的飛機。此外，核心網(wǎng)可以提供在可通過網(wǎng)絡通信的飛行中娛樂和實況TV資源、客艙服務子系統(tǒng)、天線子系統(tǒng)和主機設備之間的通信網(wǎng)關。為了通過衛(wèi)星轉發(fā)器/數(shù)據(jù)路由器將網(wǎng)絡擴展到因特網(wǎng)，該網(wǎng)絡還可以包括作為天線子系統(tǒng)的一部分的衛(wèi)星數(shù)據(jù)收發(fā)器。在一個實施例中，個人外設可以在個人區(qū)域無線網(wǎng)絡中使用藍牙兼容設備而不是USB有線設備，以便與連接到虛擬局域網(wǎng)的主機用戶設備連接，從而虛擬局域網(wǎng)控制主機用戶設備的網(wǎng)絡的安全和服務質量。
在另一實施例中，本發(fā)明提供一種包括多個主機和個人外設以及開放式網(wǎng)絡的移動平臺。在網(wǎng)絡中，中央服務器于至少一個交換機通信。此外，多個網(wǎng)絡設備與該交換機通信。這樣，多個主機和個人外圍設備中的每個與網(wǎng)絡設備之一通信。此外，移動平臺可以是包括用于控制網(wǎng)絡的控制面板的飛機。此外，核心網(wǎng)可以提供在可通過網(wǎng)絡通信的飛行中娛樂和實況TV資源、客艙服務子系統(tǒng)、天線子系統(tǒng)和主機設備之間的通信網(wǎng)關。為了通過衛(wèi)星收發(fā)器/數(shù)據(jù)路由器將網(wǎng)絡擴展到因特網(wǎng)，該網(wǎng)絡還可以包括作為天線子系統(tǒng)的一部分的衛(wèi)星數(shù)據(jù)收發(fā)器。在一個實施例中，個人外設(例如，耳機、麥克風、鍵盤和個人控制單元)可以在個人區(qū)域網(wǎng)絡中使用藍牙兼容設備而不是USB有線設備，以便與連接到虛擬局域網(wǎng)的主機用戶設備連接，從而虛擬局域網(wǎng)控制主機用戶設備的網(wǎng)絡的安全和服務質量。
所述特征、功能和優(yōu)點可以在本發(fā)明的各個實施例中獨立地實現(xiàn)，或者可以合并在其他實施例中。


通過詳細描述和附圖，本發(fā)明將得到更全面的理解，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明原理的飛機的俯視圖；圖2是圖1的飛機的網(wǎng)絡的方框圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一飛機網(wǎng)絡的結構圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一網(wǎng)絡的部分的俯視圖；圖5是圖2到4的網(wǎng)絡的座位電子箱(electronics box)的方框圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明原理的網(wǎng)絡電纜鋪設的方框圖；和圖7是根據(jù)本發(fā)明原理的飛機座位的示意圖。
具體實施例方式
下面對優(yōu)選實施例的描述本質上僅僅是示例性的，而決不意圖限制本發(fā)明、其應用或用途。
現(xiàn)在總體轉到附圖，具體轉到圖1，圖解了根據(jù)本發(fā)明原理的移動平臺10(例如，飛機)。在飛機10中，圖1圖解了分別具有乘客和工作人員部分14和16的客艙12。多個座位18為乘客提供在飛機10飛行期間休息或工作的空間。現(xiàn)在值得注意的是座位18通常以兩個或三個為一組，在相鄰的組之間有中間過道。
飛機10可以包括各種設施來幫助乘客在飛機上休息。可以提供飛行中娛樂(IFE)子系統(tǒng)來為乘客顯示電影或播放音樂。此外，可以如于2003年9月25日提交的、名為“Cabin Service System For A Mobile Platforms”的、共有的共同待審美國專利申請No.10/670952中所討論的，提供客艙服務子系統(tǒng)，其全部內(nèi)容結合于此。
隨著筆記本計算機、個人數(shù)字助理、Wi-Fi/蜂窩電話等的廣泛使用，許多乘客發(fā)現(xiàn)坐在他們的座位18上的同時進行工作(或者自娛自樂)是很方便的。此外，波音公司正在某些飛機10上提供Connexion By BoeingSM服務，以便為飛機10上的乘客攜帶的數(shù)字設備提供因特網(wǎng)連接。
將理解的是，這里討論的在一個開放式網(wǎng)絡上連接所有設備和子系統(tǒng)節(jié)省整個飛機10的開發(fā)時間、精力和費用，并且超過各種設備和子系統(tǒng)的生存期。一個集成的、開放式系統(tǒng)還減少整個飛機10的重量和能耗。因此，圖2圖解了這樣的開放式網(wǎng)絡20的優(yōu)選實施例，該網(wǎng)絡20適于在移動平臺10上使用，并且減少移動平臺10的重量、功耗和開發(fā)時間及費用。
開放式網(wǎng)絡20包括一個或多個OSI(開放式系統(tǒng)互連)層3的交換機，這里稱為區(qū)域分線箱(ADB)22。最好使用光纜24將它們網(wǎng)絡連接在一起。另外的光纖鏈路26將多個座位電子箱(SEB)28網(wǎng)絡連接到區(qū)域分線箱22。座位電子箱28通常包括介質轉換器和OSI層2或3的交換機，這里將更透徹地討論它們。此外，通信路徑30和32將各種數(shù)字主機用戶設備34(例如，手提筆記本計算機、個人數(shù)字助理和智能電(smartphone)主機用戶設備)和專用座位外圍主機設備36分別連接到座位電子箱28。
此外，控制面板38可以用于配置、控制和管理網(wǎng)絡20。在優(yōu)選實施例中，“核心網(wǎng)”單元42可以介于控制面板38和網(wǎng)絡20的其余部分之間。核心網(wǎng)執(zhí)行與在(控制面板38所位于的)工作人員信息系統(tǒng)和主要服務工作人員客艙的、網(wǎng)絡20的其余部分之間的網(wǎng)關類似的功能動。放入核心網(wǎng)單元42的優(yōu)點在于核心網(wǎng)單元42管理網(wǎng)絡20上的信息流。因此，使用核心網(wǎng)42作為網(wǎng)關和防火墻增加了從控制面板38管理、監(jiān)視和控制網(wǎng)絡20的能力。當然，盡管圖2圖解了通過銅線連接40和44放置于控制面板38和網(wǎng)絡20之間的核心網(wǎng)單元42，但本發(fā)明不限于此。例如，控制面板38和核心網(wǎng)單元42可以并行連接到網(wǎng)絡20的其余部分。
圖2還示出了通過光纖連接48連接到網(wǎng)絡20的音頻和視頻點播服務器46。在先前的系統(tǒng)中，常規(guī)的音頻和視頻資源在通過模擬銅纜(與通過數(shù)字網(wǎng)絡相反)硬連接到適當?shù)淖煌庠O(如耳機或附近的電視監(jiān)視器)的復雜的座位箱處解碼，其中音頻和視頻內(nèi)容由筆記本或座位主機外設中簡單的媒體播放器進行解碼。或者，一些先前的系統(tǒng)通過具有復雜座位箱的、封閉式的專有網(wǎng)絡連接這些設備。因此，無法容易地重新配置先前的系統(tǒng)來容納新的功能(即，在服務器、筆記本或座位主機外設上的新應用軟件)。由于信號衰減和噪聲禁止這些封閉式和定制的系統(tǒng)的長度的延伸，因此先前的系統(tǒng)也不能對于不同大小(即，座位數(shù)量)的飛機進行縮放。
更糟糕的是，對這些常規(guī)系統(tǒng)的每次改變必須對每種飛機類型進行重新認證。此外，由于這些先前的系統(tǒng)中的每個大多是獨立于其他部件或系統(tǒng)而開發(fā)的(即，沒有考慮其他系統(tǒng))，因此整個飛機10無法優(yōu)化重量、功率、內(nèi)部空間的使用等。相反，本發(fā)明通過在飛機10上的開放式網(wǎng)絡20中將這些系統(tǒng)網(wǎng)絡連接起來，優(yōu)化了整個飛機10。
因此，本發(fā)明提供一種多用途的開放式網(wǎng)絡20。這些用途包括機上因特網(wǎng)連接(如Connexion By BoeingSM子系統(tǒng))、飛行(航線)中娛樂、和電話與擴音機話筒連接(即，語音)。此外，由于開放式架構，因而可以容易地將具有類似形式因素的額外的部件加到網(wǎng)絡20，而只需很少或不需要先前專有系統(tǒng)所需要的重新驗證。例如，可以相對容易地添加衛(wèi)星電視接收機/編碼器、座位上顯示器(例如，觸摸屏個人計算機)、乘客控制單元和因特網(wǎng)話音(VOIP)聽筒、話筒和揚聲器，同時產(chǎn)生很少(安裝的硬件)或沒有重新驗證(手提硬件)的費用或延誤。此外，該開放式系統(tǒng)中的部件與和有線及無線LAN互連的任何客戶端服務器技術功能上“即插即用”兼容。
參照圖3，圖解了包括適用于移動平臺的開放式網(wǎng)絡的本發(fā)明的另一實施例。網(wǎng)絡120包括幾個通過光纜124網(wǎng)絡連接在一起的區(qū)域分線箱122(交換機)。還示出了座位電子箱128(即，網(wǎng)絡設備)的組。每個座位電子箱128對應于飛機10的一個或多個座位18的座位組(見圖1)。在本實施例中，座位電子箱128是OSI層2的交換機，能將來自光纜鏈路126的信號轉換到銅或光纖通信路徑。值得注意的是，本發(fā)明與先前的途徑的不同之處在于，鏈路126是光纜鏈路而不是同軸電纜(或其他銅導體)。很重要的是，光纜鏈路126重量是其所取代的銅導體的大約1/10。
通常，通信路徑130將專用于手提設備134到網(wǎng)絡120的連接。同樣，通信路徑132典型地將被專用于與座位18相關的座位外設主機136(如，頭上控制臺、揚聲器、用作座位后背顯示器的無盤終端或基于磁盤的觸摸屏PC、電視監(jiān)視器等)到網(wǎng)絡120的連接。盡管當前實施例分別構想了對手提設備和座位外設主機134和136的專用連接，但在本發(fā)明宗旨和范圍內(nèi)通信路徑130和132不必是專用的。
此外，圖3示出了與網(wǎng)絡120上的其他設備連接的、用于頭上顯示器的飛行中娛樂音頻/視頻解碼器152。同樣，數(shù)據(jù)收發(fā)器/路由器154和因特網(wǎng)服務器156(例如，Connexion By BoeingSM)合作來為移動平臺網(wǎng)絡120提供因特網(wǎng)連接。此外，客艙服務子系統(tǒng)可以通過適當?shù)慕涌?58連接到網(wǎng)絡120來在網(wǎng)絡120以便向/從客艙服務子系統(tǒng)傳送數(shù)據(jù)(尤其是語音數(shù)據(jù))和信號。因此，網(wǎng)絡120并入了許多先前獨立存在于專用、定制的系統(tǒng)(如客艙服務系統(tǒng))上的數(shù)據(jù)資源。
現(xiàn)在轉到座位18上的網(wǎng)絡連接，圖4示出了網(wǎng)絡120的兩個可能的網(wǎng)絡拓撲。圖4A示出了星型拓撲，而圖4B示出了菊花形拓撲。具體地說，示出服務器160(例如，Connexion By BoeingSM服務器156、客艙服務接口158或音頻和視頻點播服務器146等)向網(wǎng)絡120提供內(nèi)容。網(wǎng)絡從區(qū)域分線箱122通過光纜126散開到星型拓撲162中的座位電子箱128。進而每個座位電子箱128提供一條或多條通信路徑130或132以供座位18的外設主機或手提設備的連接。要注意的是，座位電子箱128可以與座位166的特定行或其他組相關聯(lián)。
星型拓撲使用非常輕(相對于銅)的光纖互連。光纜布線長度對系統(tǒng)重量影響很小。這很容易允許從遠程定位的資源到各個座位組的長距離“本壘打”(home run)互連，并且由于每個座位或座位組直接連接到中央的區(qū)域分線箱上的端口，因此最小化了圖5A到5C中的座位電子箱的復雜度、功率、重量和大小。
圖4A圖解了在區(qū)域分線箱(ADB)122和座位電子箱128之間以星型拓撲162連接的網(wǎng)絡。每行座位(或者其一部分)可以是單獨的VLAN，并在ADB 122處控制訪問。要注意的是，端口保護可以限制VLAN中的座位之間的訪問。圖4B圖解了在區(qū)域分線箱(ADB)122和一列座位電子箱128之間以菊花鏈拓撲164連接的網(wǎng)絡。每列座位也可以是單獨的VALN，并在ADB122處控制訪問。端口保護限制VLAN中的座位之間的訪問。
圖4B示出了在區(qū)域分線箱122和座位電子箱128之間以菊花鏈拓撲164連接的光纜126。在優(yōu)選實施例中，圖4A的星型拓撲使用100Base-FX光纖數(shù)據(jù)鏈路和光纜126，而圖4B的菊花型拓撲使用1000Base-SX光纖數(shù)據(jù)鏈路和光纜126。
菊花型拓撲對于簡化網(wǎng)絡安裝和簡化航空公司重新配置座位和重新調節(jié)座位距離是有利的。圖5A到5C中所示的星型拓撲中的具有支持10/100Mbps上行鏈路的交換機和介質轉換器的座位電子箱比座位電子箱的其他配置更簡單、更小、功耗更低并且成本更低。隨著交換機技術和芯片上交換機技術發(fā)展到較好地支持1Gbps，菊花和星型拓撲的座位電子箱之間的功率、重量和大小差異大大減少。
此外，圖4A和4B都圖解了用于網(wǎng)絡120的電源168。要注意的是，座位電子箱128最好的位置是在座位電子箱128所服務的座位組18中的(或相鄰的)座位18下面。座位電子箱128和座位18之間的電纜當然可以在電纜管道中沿著座位18下面或座位18中的結構布置。
座位電子箱128可以以多種不同方式配置，以對外設主機134和手提設備136(見例如圖2或3)提供網(wǎng)絡連接。圖5示出了座位電子箱128的幾種示例性配置。本質上，圖5A、5B和5C對于以星性拓撲實現(xiàn)的網(wǎng)絡，將座位箱大小和復雜度、每個座位組支持的外圍主機設備和用戶數(shù)量與ADB大小和復雜度折中考慮。更少的從SEB到ADB的上行鏈路減少了ADB的數(shù)量，但增加了SEB的復雜度。將從SEB到ADB的上行鏈路數(shù)量從每個座位組一個增加到每個座位一個增加了ADB數(shù)量，但卻大大簡化了SEB，盡管增加了它們的數(shù)量。這些方針構成了為飛機客艙設計最佳功率、重量和大小的開放式網(wǎng)絡基層架構的基礎。
例如，圖5A圖解了用于將最多4個外設主機124(例如，筆記本計算機或者用作座位顯示器的無盤終端或基于磁盤的觸摸屏PC)連接到網(wǎng)絡120的座位電子箱128A。最好，座位電子箱128A連接到來自圖4A的星型網(wǎng)絡的一個雙芯光纜126A(最好100Mbps的光纖數(shù)據(jù)鏈路)。此外，座位電子箱128A連接到四根銅纜130A(最好是具有RJ-45連接器的10/100Mbps銅數(shù)據(jù)鏈路)。進而，四根電纜130A散開到座位上的插口，以用于手提外設主機134或專用座位外設136的連接。
座位電子單元128A包括一個光纖到銅線信號轉換器170A(即，介質轉換器)，以便將來自光纜126A的光信號(內(nèi)部地)轉換成適用于銅線傳輸路徑的電磁信號。此外，座位電子單元128A包括一到四交換機172A，來提供在內(nèi)部信號和四個電纜130A之間的切換連接。
圖5B圖解了具有增強的數(shù)據(jù)連接的座位電子箱128B。值得注意的是，座位電子單元128B提供在(至一到三個區(qū)域分線箱122B的)3個光纜126B和12個銅纜130B之間的連接。因此，座位電子箱128B包括三個介質轉換器170B和三個交換機172B。由于交換機172B可以(與座位電子箱128A中一樣)是一到四交換機，因此交換機172B允許銅纜130B和光纜126B之間的各種連接配置。因此，座位電子箱128B為座位18上的用戶提供虛擬局域網(wǎng)。
圖5C示出了根據(jù)本發(fā)明另一實施例的另一座位電子箱128C。座位電子箱128C提供一根光纜126C和六根(或8根)銅纜130C之間的連接。因此，座位電子箱128C包括一個介質轉換器170C和一到六(或八或更多)交換機172C。因此，座位電子箱128C也提供其自身內(nèi)的虛擬局域網(wǎng)。此外，座位電子箱128C可以向對其連接的外設提供服務質量管理。
在圖5D所示的另一優(yōu)選實施例中，座位電子箱128D為后面的座位電子箱提供了在一側的一根1000Mbps光纜126D和在菊花鏈網(wǎng)絡拓撲另一側上連接的一根1000Mbps光纜132D之間的連接。六根銅纜130D提供到座位組中的外設的10/100連接。因此，座位電子箱包括兩個介質轉換器170D和多千兆位交換機172D，來管理信號的轉換和對外設134和136的連接。因此，座位電子箱128D提供虛擬局域網(wǎng)和服務質量管理。
現(xiàn)在轉到創(chuàng)建如前面所討論的星型和菊花型拓撲的優(yōu)選硬件，參照圖6。所示的布線方法提供了在ADB和地板分接點(breakout)之間的、獨立于座位布線拓撲的相同布線。ADB可以被設計成提供一個支持任何拓撲的高密度光纖布線間。具體地說，圖6A示出了星型實施例的一部分。從區(qū)域分線箱222A出發(fā)，12光纖帶狀光纜274A通向分接盒276A。分接盒276A將帶狀光纜274A分散出12根單光纖278A。到了單光纖278A的末端，電纜在地板下布線。然而，在地板接口279A處的雙工LC連接器280A(每對單光纖278A一個)允許一組電纜282A以星型配置分散開。進而，電纜282A以星型配置連接到座位電子箱(如，通過斷路器284A)。
作為比較，圖6B示出了菊花型實施例的一部分。從區(qū)域分線箱222B出發(fā)，12光纖帶狀光纜274B通向分接盒276B。分接盒276B將帶狀光纜274B分散出4根單光纖278B。到了單光纖278B的末端，電纜在地板下布線。然而，在地板接口279B處的雙工LC連接器280B(每對單光纖278B一個)允許一組電纜282B以菊花型配置(如，通過斷路器284B)連接到一列中的第一個和最后一個座位電子箱。
因而，圖6A的星型拓撲包括地板接口279A處的6根電纜282A，而圖6B的菊花型拓撲包括地板接口279B處的兩根電纜。因此，地板連接器279A更加復雜。然而應當注意的是光纖連接器陣列的使用減少了地板接口279A的復雜度。此外，菊花型拓撲(圖4B)具有的優(yōu)點在于在飛機的座位底下的相對難于接近的電纜配線管道不存在分支電纜(從而需要很少或不需要維護)。這相對于基于地面的開放式網(wǎng)絡是很重要的，所述基于地面的開放式網(wǎng)絡可以相對容易地接近基于地面的網(wǎng)絡的所有區(qū)域。還應當注意的是，這里使用的帶狀光纜包括硅橡膠護套用來改善某些在飛機上控制的因素，例如易燃性、毒性和透氣性。
電纜274使用帶狀光纜最小化了飛機上電纜的數(shù)量。此外，由于帶狀光纜很結實，因此它們通常也用在惡劣的位置上。同樣，帶狀光纜通常用于在飛機內(nèi)的長距離布線(例如，超過大約150英尺)，特別是那些可能要花費時間來接入的地方。因此，帶狀光纜降低了與飛機相關的安裝和維護成本。此外，通常采用光纖跳線來完成地板接口279和座位電子箱之間的網(wǎng)絡連接。
在另一優(yōu)選實施例中，本發(fā)明提供一種交換式的、高帶寬、開放式的、基于因特網(wǎng)協(xié)議的網(wǎng)絡，其支持帶寬密集型的飛行中娛樂服務。這些服務包括由對因特網(wǎng)的寬帶空對地連接而提供的音頻-視頻點播(AVOD)以及新生的因特網(wǎng)服務。
本實施例包括交換式的、高帶寬、基于兩層LAN架構的客艙網(wǎng)絡。LAN的上層可以是基于OSI層3的交換機。這些交換機可以裝在飛機上的中央布線間中，并且可以稱為區(qū)域分線箱(ADB)。ADB可以從具有包含安全性管理(例如，配置通過接入列表為乘客提供的虛擬LAN之間的路由)的瀏覽器的主機管理網(wǎng)絡。ADB還可以支持整個系統(tǒng)的服務質量管理。這些ADB上的端口還將提供到衛(wèi)星接收機/數(shù)據(jù)路由器、核心網(wǎng)、媒體服務器和無線LAN接入點的集中接入。
在每組座位(通常是一行的2或3個座位)處，LAN的低層可以包括OSI層2的LAN交換機，來為乘客提供單個或多個交換接口以接入網(wǎng)絡。層2的交換機，又稱為座位電子箱(SEB)，還為乘客每個保護的交換機端口提供VLAN，以確保乘客的安全性和系統(tǒng)的可擴展性。應當注意的是，當為每個乘客(座位)提供一個端口時，可以免去層2的交換機。然而，在該實施例中，希望使用層2的交換機來最小化上層交換機中所需的端口數(shù)量。
在每個乘客提供兩個(或多個)端口的實施例中，也可以提供層2的交換機。因此，可以分配一個端口以支持乘客的外設(例如，筆記本個人計算機、個人數(shù)字助理或乘客控制單元)。然后可以將另一端口分配給可用作智能座位后背顯示器的觸摸屏PC等的設備。
ADB(區(qū)域分線箱)之間的布線可以是對于飛機應用驗證過的、低成本、雙向、高帶寬(如1Gbps)的光纖鏈路。在優(yōu)選實施例中，采用1000Base-SX數(shù)據(jù)鏈路和光纜。對于ADB和地板或側壁斷路器之間的互連，也可以使用低成本的雙向高帶寬光纖鏈路。電纜鋪設路徑可以在地板或側壁斷路器處通過被動同軸連接器(passive in-line connector)終止。
光纖鏈路的使用提供了幾個優(yōu)于常規(guī)雙軸或四芯銅纜的優(yōu)點。首先，由于電屏蔽的要求，這些類型的電纜在飛機上限于100Mbps帶寬。多模光纖的帶寬-距離能力比銅纜更高，而單模光纜更是比銅纜高許多數(shù)量級。使用合適的終端裝置，曾在客艙服務中演示，雙四芯銅纜將支持1Gbps。第二，光纖提供可擴展的互連，相對于銅纜來說仍然是相當可負擔的。此外，常規(guī)的(銅纜)鏈路要求高成本的終端裝置和沉重的屏蔽裝置來滿足飛機客艙電子屏蔽要求。由于不需要屏蔽并且可以捆綁在共同的護套中，因此光纖提供了最多只有相同長度(能力更低)的常規(guī)銅纜鏈路的1/10重量的鏈路。
此外，可以使用相同類型的光鏈路來以菊花鏈拓撲(或者星型或其他網(wǎng)絡配置)互連SEB，以支持逐座位地鋪設電纜。因此，每個層2的交換機(即，座位電子箱)可以支持到菊花鏈中相鄰SEB的上行和下行端口。此外，可以提供到ADB的返回數(shù)據(jù)鏈路，以確保以太網(wǎng)生成樹協(xié)議(STP)可以在一個SEB故障的情況下重新配置網(wǎng)絡來保證菊花鏈中其余SEB之間的持續(xù)連接。因此，本實施例還提供容錯的移動平臺網(wǎng)絡。
在再一個實施例中，輕的重量和將多個光纖捆綁在一個外套中的能力還使得可以提供從每個SEB到ADB的端口的直接布線鏈路。此外，由于光纖鏈路輕的重量，幾乎沒有重量上的不利(關于上面所述的菊花型互連拓撲)。因此，可以根據(jù)本實施例簡化SEB。
對于座位中的布線，可以使用USB線來將音頻和話音外設連接到SEB?；蛘?，可以提供藍牙端口。最好，使用藍牙來將個人外設與連接到網(wǎng)絡連接的SEB相連，這大大簡化了(如果沒有消除的話)座位中的布線。因此，根據(jù)本實施例的原理可以降低飛機座位的重量和復雜度。
在再一個優(yōu)選實施例中，座位電子箱可以以星型配置或菊花型配置連接到區(qū)域分線箱，圖5C所示的是星型拓撲，而圖5D所示的是菊花型拓撲。因此，根據(jù)本發(fā)明原理的、以菊花型拓撲配置的飛機網(wǎng)絡(相比于采用封閉式飛行中娛樂、客艙服務和局域網(wǎng)子系統(tǒng)的飛機)提供的航空級重量節(jié)省約為150座位200磅；250座位360磅；和400座位570磅。
對于以菊花型拓撲配置的飛機網(wǎng)絡，(相比于采用未來下一代封閉式飛行中娛樂、客艙服務和局域網(wǎng)子系統(tǒng)的飛機)節(jié)省重量約為150座位100磅；250座位190磅；和400座位300磅。
類似地，(相比于采用封閉式飛行中娛樂、客艙服務和局域網(wǎng)子系統(tǒng)的飛機)，本發(fā)明以菊花型拓撲提供的功率節(jié)省(轉換成飛機燃油需要量)約為150座位2KW；250座位3.5KW；和400座位6KW。
對于菊花型拓撲，(相比于采用未來下一代封閉式飛行中娛樂、客艙服務和局域網(wǎng)子系統(tǒng)的飛機)，相應的功率節(jié)省約為150座位0.6KW；250座位0.8KW；和400座位1.5KW。
現(xiàn)在參照圖7，圖解了典型的座位組318。如這里所述，在一個或多個座位318下，座位電子箱328為座位318中的乘客提供交換連接。具體地說，圖解了功率端口330、對外設主機和手提設備的10/100RJ-45插口332、用于音頻和電話聽筒334的USB插口、用于手提設備336的網(wǎng)絡連接的USB插口、光纖連接器338和用于通過嵌入的A/D轉換器將模擬聽筒轉換成數(shù)字USB的3.5mm插口340。通過從裝在座位后背342上、艙壁344上的觸摸屏PC、經(jīng)過扶手346上和相鄰座位318之間的控制臺348上的連接器到乘客的USB連線，提供多個USB連接。然而，連接器的其他位置包括例如座位318底下以及在頭頂上的控制單元上。
此外，根據(jù)本發(fā)明原理的網(wǎng)絡對于任何大小的飛機或其他移動平臺來說都是安全和可擴展的。此外，本發(fā)明有助于引入新的服務(例如，單玩家和多玩家在線游戲)，并且相比先前可用的封閉式專有系統(tǒng)，將大大降低客艙中使用的布線的重量和成本，同時提供更好的EMI(電磁干擾)和接地回路電阻。
盡管描述了本發(fā)明的各種優(yōu)選實施例，但本領域技術人員應當認識到，可以在不背離本發(fā)明概念的前提下進行修改和變型。所述例子是用于說明本發(fā)明而非意圖限制它。因此，應當以僅僅從相關技術的角度看來是必要的限制來自由理解說明書和權利要求書。
權利要求
1.一種適于包含多個外圍設備的移動平臺的網(wǎng)絡，包括中央服務器；與服務器通信的至少一個交換機；與交換機通信的多個網(wǎng)絡設備；和與網(wǎng)絡設備通信的多個主機設備，所述多個外圍設備與至少一個主機設備通信，所述網(wǎng)絡是開放式的。
2.如權利要求1所述的網(wǎng)絡，其中移動平臺包括飛機。
3.如權利要求1所述的網(wǎng)絡，還包括與交換機通信并管理網(wǎng)絡的控制面板。
4.如權利要求1所述的網(wǎng)絡，還包括與交換機通信的線路中娛樂服務器。
5.如權利要求1所述的網(wǎng)絡，還包括與交換機通信的網(wǎng)關。
6.如權利要求1所述的網(wǎng)絡，還包括與交換機通信的衛(wèi)星收發(fā)器。
7.如權利要求1所述的網(wǎng)絡，其中，主機設備之一還包括至少一個端口，主機設備允許多個外圍設備之一通過端口與交換機通信，主機設備與移動平臺上的至少一個座位相關聯(lián)，并且其中外圍設備訪問音頻數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)中的至少一個。
8.如權利要求7所述的網(wǎng)絡，還包括安裝在主機設備中的音頻、視頻和電話應用軟件中的至少一個，主機設備操作用來分別訪問音頻、視頻和電話數(shù)據(jù)中的至少一個。
9.如權利要求1所述的網(wǎng)絡，還包括在多個外圍設備和至少一個主機設備之間的藍牙協(xié)議通信鏈路。
10.如權利要求1所述的網(wǎng)絡，其中，所述至少一個主機設備還包括虛擬局域網(wǎng)，并且其中主機設備控制對于外圍設備的網(wǎng)絡的安全和服務質量。
11.如權利要求1所述的網(wǎng)絡，還包括在多個主機設備和交換機之間的帶狀光纜，以允許其間的通信。
12.一種裝有多個外圍設備的移動平臺，該移動平臺包括與移動平臺的部件通信的開放式網(wǎng)絡，該網(wǎng)絡包括中央服務器；與服務器通信的至少一個交換機；與交換機通信的多個網(wǎng)絡設備；和與網(wǎng)絡設備通信的多個主機設備，所述多個外圍設備與至少一個主機設備通信。
13.如權利要求12所述的移動平臺，其中移動平臺包括飛機。
14.如權利要求12所述的移動平臺，還包括與交換機通信并管理網(wǎng)絡的控制面板。
15.如權利要求12所述的移動平臺，還包括與交換機通信的飛行中娛樂服務器。
16.如權利要求12所述的移動平臺，還包括與交換機通信的網(wǎng)關。
17.如權利要求12所述的移動平臺，還包括與交換機通信的衛(wèi)星收發(fā)器。
18.如權利要求12所述的移動平臺，其中，主機設備之一還包括至少一個端口，主機設備允許多個外圍設備之一通過端口與交換機通信，主機設備與移動平臺上的至少一個座位相關聯(lián)，并且其中外圍設備訪問音頻數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)中的至少一個。
19.如權利要求12所述的移動平臺，還包括安裝在主機設備中的音頻、視頻和電話應用軟件中的至少一個，并且其中主機設備用來訪問音頻數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)或電話數(shù)據(jù)中的至少一個。
20.如權利要求12所述的移動平臺，還包括在多個外圍設備和至少一個主機設備之間的藍牙協(xié)議通信鏈路。
21.如權利要求12所述的移動平臺，其中，所述至少一個主機設備還包括虛擬局域網(wǎng)，并且主機設備控制對于外圍設備的網(wǎng)絡的安全和服務質量。
22.如權利要求12所述的移動平臺，還包括在多個主機設備和交換機之間的帶狀光纜，以允許其間的通信。
23.一種在包括多個外圍設備的移動平臺上分發(fā)信息的方法，包括在移動平臺上放置中央服務器、交換機、多個網(wǎng)絡設備和多個主機設備；配置交換機與服務器通信；配置網(wǎng)絡設備與交換機通信；配置主機設備與網(wǎng)絡設備通信；和配置主機設備與至少一個外圍設備通信，從而在移動平臺上創(chuàng)建開放式的網(wǎng)絡。
24.如權利要求23所述的方法，還包括配置交換機與用于管理網(wǎng)絡的控制面板通信。
25.如權利要求23所述的方法，還包括配置交換機與飛行中娛樂服務器通信。
26.如權利要求23所述的方法，還包括配置交換機與網(wǎng)關通信。
27.如權利要求23所述的方法，還包括配置交換機與衛(wèi)星數(shù)據(jù)收發(fā)器通信。
28.如權利要求23所述的方法，還包括配置主機設備之一的端口以允許多個外圍設備之一與交換機通信，其中主機設備與移動平臺上的座位相關聯(lián)以獲得音頻數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)中的至少一個。
29.如權利要求23所述的方法，還包括在至少一個主機設備上安裝音頻、視頻和電話應用軟件中的至少一個，并且使用主機設備來分別訪問音頻、視頻和電話數(shù)據(jù)中的至少一個與外圍設備之一。
30.如權利要求23所述的方法，還包括配置至少一個主機設備通過藍牙協(xié)議通信鏈路與至少一個外圍設備通信。
31.如權利要求23所述的方法，還包括配置至少一個主機設備來提供虛擬局域網(wǎng)，以控制對于外圍設備的安全和服務質量。
32.如權利要求23所述的方法，還包括配置網(wǎng)絡以允許在交換機和多個主機設備之間通過帶狀光纜進行通信。
全文摘要
一種適用于包括多個主機和外圍設備的移動平臺的開放式網(wǎng)絡。在網(wǎng)絡中，中央服務器與至少一個交換機通信。此外，多個網(wǎng)絡設備與該交換機通信。此外，多個主機設備連接到網(wǎng)絡設備。這樣，多個外圍設備中的每個與主機設備之一通信。此外，移動平臺可以是包括用于控制網(wǎng)絡的控制面板的飛機。此外，核心網(wǎng)和飛行中娛樂及客艙服務子系統(tǒng)可以與網(wǎng)絡通信。此外，網(wǎng)絡可以包括衛(wèi)星收發(fā)器/數(shù)據(jù)路由器。在一個實施例中，外設使用藍牙協(xié)議設備與網(wǎng)絡中的虛擬局域網(wǎng)上的主機設備通信。虛擬網(wǎng)絡控制將主機和其他設備互連的網(wǎng)絡的安全和服務質量。
文檔編號H04W84/00GK1792046SQ200480013777
公開日2006年6月21日 申請日期2004年5月20日 優(yōu)先權日2003年5月21日
發(fā)明者威廉·P·克魯格 申請人:波音公司