CN101263663A - 用于客机的供电和通讯系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种组合式供电和通讯系统，用于在数据服务器(4)和多个终端设备(5、6)中的至少一个之间通过供电电缆(3)传输数据，其中，数据服务器(4)与多个终端设备(5、6)中的每一个分别通过耦合/退耦单元(7、8、9)与供电电缆(3)连接。为了理想地为分布在飞机上的用户供应电能和期望的通讯资源并且同时是布线费用最低，供电电缆(3)根据本发明包括至少四个导体(3a－3d)，其中，至少一个导体对应于在下行方向中的传输通道并且至少一个导体对应于在上行方向中的传输通道。

Description

用于客机的供电和通讯系统

技术领域

本发明通常涉及一种供电和数据传输系统并且尤其涉及一种组合式供电和通讯系统，用于对根据权利要求1的前序部分所述的多个终端设备进行供电和数据传输，以及一种用于通过供电电缆进行数据传输的方法。本发明尤其可以应用在飞机上。

背景技术

在US 2001/0008391中描述了一种输电线系统，在该系统中，数据通过供电线路平行传输，其中数据被分配到多个传输通道中并且以数据包的方式传输。

然而，根据现有技术的、设计用于长距离分配的输电线系统并不适合与超过1Gbit/s的大数据量，如例如发生在用于视频点播时。此外，在标准的供电网络中使用的已知的系统在应用的资源(也就是使用的已经存在的布线)的效能方面没有被优化，并且没有首先考虑到线路的长度。因此，当布线的成本必须最小化，例如为了节省重量时，已知的技术不能被毫无问题地使用。

在WO 02 123688 A2中描述了一种组合式数据和电力分配网络，利用该网络，在飞机中的布线的重量被降低并且利用该网络差不多飞机所有的绝大部分都可以被布线。由此，这实现了在数据节点上收集来自在飞机上分布的多个传感器的数据，该数据节点处于飞机的中央位置，并且通过总线提供给多个系统控制器使用。

但是，在该现有技术中，布线成本依然很高，这是因为仅仅物理线路汇集到一个点上，但是还是要铺设用于数据的电缆和用于供电的电缆。

发明内容

本发明的目的在于，可以实现对在飞机上分布的用户供应电能及预期的通讯资源并且同时最小化布线成本。

根据本发明，该目的通过用于根据权利要求1的多个终端设备的组合式供电和通讯系统以及通过用于通过根据权利要求8的供电电缆来传输数据的方法实现。优选的实施例在从属权利要求中给出。

本发明基于这样的理念，即多芯电缆并且尤其是具有三相导体和零线的三相电缆被作为用于组合式地座位单元供电的供电电缆，其中三相电缆具有屏蔽部。供电电缆穿过多个终端设备中的每个来形成回路并且在每个终端设备中都集成有一个调制解调器。在此，电缆的至少一个导体作为在上行方向中的传输通道使用并且电缆的至少一个导体作为在下行方向中的传输通道使用。尤其是每两个电缆用于一个传输通道。

相应地，根据本发明的组合式供电和通讯系统用于通过供电电缆在数据服务器和多个终端设备中的至少一个终端设备之间传输数据，其中，数据服务器和多个终端设备中的每一个终端设备分别通过耦合/退耦单元与供电电缆连接，其特征在于，供电电缆包括至少四个导体，其中至少一个导体对应于在下行方向中的传输通道并且至少一个导体对应于在上行方向中的传输通道。

优选的是，供电电缆具有屏蔽部，从而使待传输的数据可以被调制直至(高频的)载频。供电电缆尤其是三相电缆。优选的是，组合式供电和通讯系统包括用于将数据调制到载频的调制器/振荡器装置。该载频将优选地通过指派装置根据预设的模型指派给传输通道，从而使该载频根据需求来被充分利用并且根据需要来使用频率。

在组合式供电和通讯系统的另一个优选的实施例中，传输通道分别包括两个线路。可选地，传输通道分别包括一个线路和一个屏蔽部。

根据本发明的、用于通过供电电缆在数据服务器和多个终端设备的至少一个终端设备之间传输数据的方法(其中，数据服务器和多个终端设备中的每一个终端设备分别通过耦合/退耦单元与供电电缆连接，并且其中供电电缆包括至少四个导体，在这四个导体中，至少一个导体对应于在下行方向中的传输通道并且至少一个导体对应于在上行方向中的传输通道)包括下列步骤：选择在下行方向中的至少一个传输通道；将数据以数据包序列的形式分配，用于通过传输通道进行传输；在传输通道上将数据序列传输至以全双工运行的多个终端设备中的至少一个终端设备上。

根据本发明的优选实施例具有接下来的特征中的一个或多个(技术上是可能的)的特征：

通过在上行方向中的传输通道将数据从多个终端设备中的一个终端设备传输至至少一个数据服务器之前进行检测，是否通过传输通道传输了来自多个终端设备中的另外一个终端设备的数据；

当一个终端设备接收到传输指令时，在在供电电缆上以上行方向通过传输通道将数据从多个终端设备中的一个终端设备传输至至少一个数据服务器；

由至少一个数据服务器产生传输指令；

在上行方向中，通过自己的传输通道将数据从多个终端设备中的一个终端设备传输至至少一个数据服务器；

在上行方向中的传输通道被动态地指派给终端设备；

根据“直接序列”方法或者“跳频”方法将在上行方向中的传输通道动态地给终端设备；

一个传输通道分别包括两个线路；

一个传输通道分别包括一个线路和一个屏蔽部。

该目的的根据本发明的解决方案的优点在于，需要的数据线路以及其长度和导线束的厚度被降低并且进而也减小了例如在飞机客舱中的安装费用。供电分配通过优化的网络布线的形式来进行，从而使对用户的电功率的分配通过合适的网络拓扑结构来确定。反过来，网络拓扑结构可以根据数据技术要求来考虑用户的附加的分布。一个成果就是可靠地改善了为用户的整个系统供应电和技术数据。

附图说明

本发明的其他特征和优点由接下来对实施例的描述中得出，其中，将参考唯一的附图来描述。

图1示意性地示出了根据本发明的组合式供电和通讯系统的第一实施例，其中，使用了两个用于传输通道的导体。

图2示意性地示出了根据本发明的组合式供电和通讯系统的第二实施例，其中，每个传输通道使用了一个导体和一个电缆的屏蔽部。

具体实施方式

本发明的目的是一种通过用于三项电流的供电电缆来分配数据的系统，从而获得用于同时传输电能，例如对用户的供电和以10Mbps或更高的传输率来高速传输数据。

在图1中示出的组合式供电和通讯系统包括用于对多个用户2进行电供应的电源1。优选的是，该系统被应用在飞机(未示出)中。用户2通过电缆3与电源1连接。该电缆3在示出的实施例中是具有零线3a和三相导体3b、3c的三相电缆。例如具有频率直至1kHz的115V的电压通过该供电电缆3来传输。电流强度例如最大为15A。

组合式供电和通讯系统保持至少一个用于存储乘客的和用于乘客的通讯数据的数据服务器4，其中，出于明了的目的仅仅示出了一个服务器。接下来，基于这样的事实，即乘客们在其座位上分别具有终端设备5和6，乘客们通过该终端设备可以在飞机的舱面上使用娱乐和信息节目。各个终端设备被集成在各自的座椅中并且尤其被设计用于播放音频信号或者视频和音频信号，如在图1中以设备5和6所指出的那样。因此，设备5被设计用于音频数据，而设备6不仅用于音频数据还用于视频数据。此外，终端设备还可以包括输入单元，乘客们可以通过该输入单元与机载娱乐系统进行通讯，例如表达一个节目要求，或向飞机外部建立无线连接。一个或多个终端设备也可以是乘客的便携设备并且通过在座椅中的接口(未示出)与飞机的通讯网络连接。

供电电缆3将多个终端设备5、6与电源1连接。此外，这里提供了多个传输通道，通过这些传输通道在数据服务器4和终端设备5、6之间传输通讯数据。

详细的是，来自数据服务器4的数据通过具有在供电电缆3的线路3a、3b、3c和3d上的调制解调器单元7a和7b的服务器耦合单元7来向上调制。同时，耦合单元7a用于在上行方向中传输数据，也就是通过线路对3a、3b从服务器4到终端设备5和6。相反，耦合单元7b用于接收数据，该数据从终端设备5、6在下行方向中传输给服务器4。用于将数据从服务器4下行地传输至终端设备5和6的服务器4和耦合单元7a之间的连接通过从服务器4至导线3c和3d的箭头示出，用于将数据从终端设备5和6上行地传输至服务器4的服务器4和耦合单元7b之间的连接通过从导线3a和3b至服务器4的箭头示出。

在终端设备5中的供电电缆3的另一侧上，用户2与供电电缆3的零线3a和一个相3c连接。此外，在终端设备5的退耦单元8中通过调制解调器单元8a将数据在上行通道3c、3d上退耦，该数据对于播放由乘客选择的娱乐或者信息节目是必要的。应该由终端设备5传输至服务器4的数据通过在相应的上行通道(也就是导线对3a、3b)上的调制解调器单元8b来向上调制。

类似地，在终端设备6中，用户2与供电电缆3的零线3a和一个相3b连接。此外，在终端设备6的退耦单元9中通过调制解调器单元9a将数据在上行通道3c、3d上退耦，该数据对于播放由乘客选择的娱乐或者信息节目是必要的。在终端设备6时，除了设置有第一调制解调器单元9a之外还附加地设置有另外的调制解调器单元9b，该调制解调器用于将数据从终端设备6传输至服务器4。

在导线对3c、3d和终端设备5以及6之间的用于“下载”数据的连接在终端设备5和6的方向上以箭头示出，在终端设备6和导线对3a、3b之间的用于“上传”数据的连接在从终端设备到导线对3a、3b的方向中以箭头示出。

基本上，传输通道可以任意地被分布到作为具有三相导体和一个零线的三相电缆的供电电缆3中。这意味着，两个导线3a、3b和两个导体3c、3d分别构成一个导线对，但是也可以是导线3a、3c构成第一导线对，而导线3b、3d构成第二导线对，等等。本领域的技术人员可以视本发明的具体应用来对其进行优化。

然而，每个导体也可以分别构成一个传输通道。对于该种情况，电缆的屏蔽部3e被作为数据导线的对极来使用。该屏蔽部3e在图2中以虚线的圆柱体半透视地示出。在接下来描述通过导体进行的传输。在此参考图2。详细的是，来自数据服务器4的数据通过在供电电缆3的导线3a、3b、3c和3d中的至少一个导线上的、具有调制解调器单元7a、7b、7c和7d的服务器耦合单元7来向上调制。如所述，每条导线是一个极，并且另一个极是屏蔽部3e。同时，相应的耦合单元(在此是7a和7c)用于在上行方向中传输数据，也就是从服务器4到各自的导线3并通至一个或多个终端设备5、6。相反，另外的耦合单元(在根据图2的实施例中是耦合单元7b和7d)用于接收数据，该数据从终端设备5、6在下行方向中传输到服务器4。用于将数据从服务器4上行传输至终端设备5和6的服务器4和耦合单元7a、7c之间的连接3a和3c的方向的箭头示出，用于将数据从终端设备5和6下行传输至服务器4的服务器4和耦合单元7b、7d之间的连接通过从导线3a和3c到服务器4的方向的箭头示出。

在供电电缆3的另一侧，在终端设备5中，用户2与供电导线3的零线3a以及一个相3c连接。此外，在终端设备5的退耦单元8中通过调制解调器单元8a对数据进行退耦，该数据对于播放由乘客挑选的娱乐或者信息节目是必要的。应该由终端设备5传输至服务器4的数据通过在相应的上行通道(也就是导线3d)上的调制解调器单元8b来向上调制。

类似地，在终端设备6中，用户2与供电电缆3的零线3a和一个相3b连接。此外，在终端设备6的退耦单元9中通过调制解调器单元9a将数据退耦，该数据对于播放由乘客选择的娱乐或者信息节目是必要的。在终端设备6时，除了设置有第一调制解调器单元9a之外还附加地设置有另外的调制解调器单元9b，该调制解调器用于将数据从终端设备6传输至服务器4。

在导线3c和终端设备5以及6之间的用于“下载”数据的连接在终端设备5和6的方向上以箭头示出，在终端设备6和导线3d之间的用于“上传”数据的连接在导线3d方向中以箭头示出。

由一条或者多条导线3a-3d从各自的终端设备中读出数据。在图2示出的结构中，通过导线3c传输音频数据和视频数据。终端设备6与终端设备6一样同样读出来自导线3c的数据。导体3b和3d的作用在于，将数据从终端设备传输至服务器4。基本上，传输通道被这样地划分到作为具有三相导体和一个零线3a-3d的三相电缆上，即至少一个导体对应于上行通道并且至少一个导体对应于下行通道。在电缆总共具有四条导线时，两个剩余的导体被固定地对应于一个下行通道和一个上行通道，但是也可以根据要求来动态地对应。因此，在来自于终端设备5、6的数据传输较少的情况中，为上行传输保留了三个导体并仅仅为下行传输保留了一个导体。如果多个终端设备5、6报告上行传输的要求，那么服务器4可以停止在三个导体中的一个上的上行传输并允许下行传输。这也就是说，在上行方向上的数据传输率也许由此被少许地降低。

实际上，屏蔽部3d的作用在于，避免通过供电电缆3辐射出来的辐射。因此，也可以将待传输的数据调制到载频上并且因此每个导体或者每个导体对被用于多个传输通道。屏蔽部抑制较高的频率对飞机上的导线3a至3d的不希望的辐射。此外，被屏蔽的电缆被扭绞。因此，在波阻抗约为100Ω时可以传输至少10/100Mbps，从而使电缆适合作为以太网供应。随着使用载频，提供用于传输数据的有效的传输通道的数量被增加。同时，载频可以根据预设的模型动态地火鹤静态地对应于传输通道。

在本发明的优选的实施例(未示出)时，在数据服务器4和用于在供电电缆3上耦合或退耦的一个或者每个调制解调器单元7a和7b或者7a-7d之间的数据或者通过铜基的网线或者通过光纤导体来传输。

调制解调器单元7a和7b或者7a-7d可以将数据以多种类型传输到终端设备上或者从终端设备上接受。在从服务器4到终端设备5、6的上行方向中，例如通过耦合单元7a和7c以全双工方法实现传输，这是因为只有发射器7a和7c在从服务器4到退耦单元8a、9a的上行方向中工作。

在下行方向中传输具有三个不同的可能性，这是因为基本上可以有多个反射器8b和9b在该方向上工作。在第一种情况中，以实时半双工的方法实现传输，也就是说，退耦单元8b、9b检测通道(在此也就是线路3d)，是否刚刚通过该通道进行了传输。如果是，那么相应的终端设备必须等待，直到该通道空闲。为此，通道的状态被(优选的规律性地)询问。一旦确定该通道再次空闲，那么就可以利用该通道开始传输。

可选的是，数据在上行方向中以准全双工的方法传输。未示出的控制设备具有关于数据传输的控制并且对应于各个终端设备，其中，这些终端设备可以在上行方向将数据传输给服务器。当时窗被打开时，退耦单元8b、9b通过来自控制设备或者服务器4的相应的控制指令通知，并且在接下来开始传输数据。

作为另外的可选方案，数据被以全双工的方法传输。每个退耦单元8b、9b发送到自己的通讯通道上。通讯通道可以尤其对应于一个载频，该载频可以动态或者静态地对应于通道。载频的动态对应可以例如根据“直接序列”方法或者“跳频”方法来实现。

在实际的退耦单元8a、8b、9a、9b和终端设备之间的接口优选地设计成以太网。

以基本频带和载频为基础的传输是可能的，其中，确定的传输类型被确定并且其他的被动态匹配。双路传输的控制通过全双工行程和/或通过载频来实现；数据的分配通过异类的物理媒体实现。

在本发明的优选实施例中，每个终端设备5、6具有输入接线和数据接线，通过这些接线与前置的和后置的终端设备连接。在此，第一终端设备当然直接与数据服务器4连接，最后的终端设备通过其自己的数据接线仅仅与前置的终端设备连接。因此，因为供电电缆3通过每个终端设备5和6构成回路，所以每个终端设备与数据服务器4和电源1连接(菊花链)。

处于清晰的目的，在附图中仅仅示出了用户2，该用户需要一个相。当然，也可以在网络上驱动三相用户，也就是说，这样的用户，即该用于与所有的三个相3b、3c、和3d以及一个零线3a连接。

参考标号

1  电源

2  电用户

3  供电电缆、3a-3d导体、3e屏蔽部

4  数据服务器

5  具有播放单元的终端设备

6  具有两个播放单元的终端设备

7  耦合单元、7a-7d调制解调器单元

8  退耦单元、8a调制解调器单元

9  退耦单元、9a调制解调器单元。

Claims (16)

1.一种组合式供电和通讯系统，用于在数据服务器(4)和多个终端设备(5、6)中的至少一个终端设备之间通过供电电缆(3)传输数据，其中，所述数据服务器(4)与多个所述终端设备(5、6)中的每一个分别通过耦合/退耦单元(7、8、9)与所述供电电缆(3)连接，

其特征在于，所述供电电缆(3)包括至少四个导体(3a-3d)，其中，至少一个导体对应于在下行方向中的传输通道并且至少一个导体对应于在上行方向中的传输通道。

2.根据权利要求1所述的组合式供电和通讯系统，其中，所述供电电缆(3)具有屏蔽部(3e)。

3.根据权利要求1所述的组合式供电和通讯系统，其中，所述供电电缆(3)是三相电缆。

4.根据前述权利要求中任一项所述的组合式供电和通讯系统，具有用于将数据调制到载频上的调制器/振荡器装置。

5.根据权利要求4所述的组合式供电和通讯系统，具有用于动态地根据预设的模型指派所述载频和传输通道的指派装置。

6.根据前述权利要求中任一项所述的组合式供电和通讯系统，其中，所述传输通道分别包括两个线路(3a、3b；3c、3d)。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的组合式供电和通讯系统，其中，所述传输通道分别包括一个线路(3a、3b、3c、3d)和一个屏蔽部(3e)。

8.一种用于在数据服务器(4)和多个终端设备(5、6)中的至少一个终端设备之间通过供电电缆(3)传输数据的方法，其中，所述数据服务器(4)与多个终端设备(5、6)中的每一个终端设备分别通过耦合/退耦单元(7、8、9)与供电电缆(3)连接，并且其中所述供电电缆(3)包括至少四个导体(3a-3d)，其中的至少一个导体对应于在下行方向中的传输通道并且至少一个导体对应于在上行方向中的传输通道，所述方法具有以下步骤：

选择在下行方向中的至少一个传输通道；

将数据以数据包序列的形式分配，用于通过所述传输通道进行传输；

在所述传输通道上将所述数据包序列传输至以全双工运行的多个所述终端设备(5、6)中的至少一个终端设备上。

9.根据权利要求8所述的用于通过所述供电电缆传输数据的方法，其中，通过所述传输通道以上行方向将所述数据从多个所述终端设备(5、6)中的一个终端设备传输到至少一个所述数据服务器(4)之前进行检测，是否通过所述传输通道(5、6)传输了来自多个所述终端设备(5、6)中的另外一个终端设备的数据。

10.根据权利要求8所述的用于通过所述供电电缆传输数据的方法，其中，当一个所述终端设备(5、6)接收到传输指令时，在所述供电电缆上以上行方向通过所述传输通道将数据从多个所述终端设备(5、6)中的一个终端设备传输到至少一个所述数据服务器(4)。

11.根据权利要求10所述的用于通过所述供电电缆传输数据的方法，其中，由至少一个所述数据服务器(4)产生传输指令。

12.根据权利要求8所述的用于通过所述供电电缆传输数据的方法，其中，通过特有的传输通道以上行方向将数据从多个所述终端设备(5、6)中的一个终端设备传输到至少一个所述数据服务器(4)。

13.根据权利要求12所述的用于通过所述供电电缆传输数据的方法，其中，在上行方向中的所述传输通道被动态地指派给所述终端设备(5、6)。

14.根据权利要求13所述的用于通过所述供电电缆传输数据的方法，其中，根据“直接序列”方法或者“跳频”方法将在上行方向中的所述传输通道动态地指派给所述终端设备(5、6)。

15.根据权利要求8至14中任一项所述的用于通过所述供电电缆传输数据的方法，其中，所述传输通道分别包括两个线路(3a、3b；3c、3d)。

16.根据权利要求8至14中任一项所述的用于通过所述供电电缆传输数据的方法，其中，所述传输通道分别包括一个线路(3a、3b、3c、3d)和一个屏蔽部(3e)。

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