CN101611576A - 用于飞机座椅的交换光纤网络 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于飞机座椅的交换光纤网络(1)。该网络(1)通过光纤(9)使座椅的显示屏(2.1－2.N)互相连接并且连接到服务器(4)。该网络(1)包括微机电系统型光交换装置(14.1－14.N)，所述光交换装置包括反射镜，这些交换装置(14.1－14.N)在每个座椅处。每个交换装置(14.1－14.N)向与其连接的显示屏(2.1－2.N)发送在光纤(9)中传输的光束，并且当给所述光交换装置供电时，在光纤中重新放大所述光束。当不给交换装置(14.1－14.N)供电时，则该交换装置(14.1－14.N)直接把光束向后面的座椅传送。
Description
本发明涉及用于飞机座椅的交换光纤网络。本发明的目的特别是用于在交换部件之一出现故障的情况下确保这种网络的安全。
通常在飞机中，显示屏被集成在每个座椅中，既可用于广播娱乐节目(音乐、电影、电子游戏等)，又可用于传送安全信息(扣安全带、电子设备的使用等)。这些显示屏通过网络连接到中央计算机或者服务器。
图1示出了一种已知的网络1，在该网络中座椅3.1-3.N的显示屏2.1-2.N被连接到服务器4。通过网络交换装置4.1-4.3或者开关把显示屏2.1-2.N连接到服务器4。交换装置4.1-4.3将在它们的端口之一接收到的信息转送到作为信息目的地的显示屏上。确保交换装置4.1-4.3和服务器3之间连接的电缆5是铜质电缆，在电缆中传输的信号通常符合以太网总线标准。
由于铜是高密度金属，因此这种类型的网络具有沉重的缺点。一种解决方案包括用密度为铜的3.3分之一的铝代替铜。然而，由于铝并不常用(至少对于小截面电缆是如此)，在与连接器的连接以及接触质量和锈蚀风险方面，铝带来了一些困难。
另外，这种类型的网络产生相对较强的电磁场，这必然需要做许多防范，以便既避免干扰邻近的电子设备又避免被飞机的设备干扰。
此外，由于网络交换装置4.1-4.3需要电源，因此从来不可以完全消除故障的风险。然而，在交换装置4.1-4.3之一出现故障的情况下，所有下游的座椅的显示屏2.1-2.N都不可使用了。不仅乘客不能收到娱乐节目，而且更为严重的是，在许多座位上都不再可以显示安全指令。
如果用光纤9代替铜质电缆5，则会消除前述缺点。因为，如图2中所示的，这样就可以在每个座椅处使用完全无源的光耦合器10.1-10.3。
光耦合器10.1-10.3代替前述的交换装置。光耦合器10.1-10.3是不包括任何易出故障的组件以及不需要任何电源的光分流器。光纤自身的重量可以忽略，并且光线不仅不产生干扰，而且对电磁场干扰源是不敏感的。
这样的网络被称为PON(英文的无源光网络，Passive OpticalNetwork)网络。在该网络中，在交流部件(显示屏或者服务器)和耦合器之间设置转换器11.1-11.3和12(英文称为收发器)以便把电信号转换成光信号，以及进行反向的转换。
然而，每个耦合器10.1-10.3都会导致信号的衰减，所述衰减限制了在一根光纤上连接的座位数。实际上，无源光网络几乎不可以连接12个座椅。因此必须要么增加光纤的数目，要么重新放大全部12个耦合器的光信号；在此情况下，利用铜质电缆的以太网总线的故障风险又会重新出现。
本发明涉及减轻前述光网络的缺点。
为此，在本发明中，用包括活动微镜的MEMS(英文称为微机电系统)型有源光交换装置代替简单的耦合器。这样，交换装置可以把在光纤中传输的光信号按两个方向引导。一个方向在无命令时是稳定的(休止位置)，另一个方向是临时的并且只有当给交换装置施加电压时才可获得。
在临时位置，交换装置向显示屏导引光束并且在光纤中重新放大光束，当在休止位置的时候，交换装置直接地向随后的座椅导引光束。
与前述的简单耦合器相反，交换装置是有源装置。然而，由于在操纵电子装置故障或者掉电的情况下交换装置自然地回到休止位置，所以交换装置被认为是“肯定安全的”。
因此在出现故障的情况下，不仅下游的座椅可以继续接收安全指令和娱乐节目，而且由于局部重新放大，可以连接的座椅数目理论上是无限的。
因此根据本发明的光网络适合大容量的新型飞机。
因此本发明涉及用于飞机座椅的交换光纤网络，该网络包括通过光纤互相连接的显示屏，光信号经过光纤传输到显示屏。
-该网络还包括在光纤上彼此串联连接的前置交换盒和后置交换盒，前置交换盒位于后置交换盒的上游。
-连接到每个交换盒的至少一个显示屏，其特征在于，
-前置交换盒包括当所述前置盒没有电压时用于使光信号向后置盒传递的设备，
-前置交换盒包括用于将光信号引向与其连接的显示屏的设备，以及当所述前置盒有电压时放大光信号并向后置交换盒转送所述光信号的设备。
在一个实施例中，前置交换盒包括光交换装置，该光交换装置包括一个固定反射镜和两个可绕轴线旋转的活动反射镜。当交换装置不加电压时，这些反射镜处于向后置交换盒反射光信号的位置，那么交换装置在休止位置。当光交换装置加电压时，反射镜处于向显示屏以及向后置交换盒反射光信号的位置，那么光交换装置处在活动位置。
在一个实施例中，光交换装置的每个活动反射镜包括第一和第二控制电极。第一电极设置在活动反射镜的一端上，第二电极设置在交换装置的固定部分上。当两个电极不加电压时光交换装置在休止位置，然而当两个电极加电压时光交换装置在活动位置。
在一个实施例中，前置交换盒还包括设置在显示屏和前置盒的光交换装置之间的转换器。该转换器确保光纤上发射的光信号转换成发射到显示屏的电信号，以及反向的转换，以及放大向后置交换盒发射的光信号。
在一个实施例中，在交换盒的光交换装置和与该光交换装置连接的显示屏之间连接以太网型网络交换装置，其它的显示屏被连接到该网络交换装置上。
在一个实施例中，服务器经由光纤被连接到显示屏，该服务器发射信息，如指令信息，到网络显示屏。
在一个实施例中，光纤是双向的。
通过阅读随后的描述并且研究附图，将更好地理解本发明。这些附图仅是以示例给出，而绝非限制本发明。附图示出：
图1(已经描述)：现有技术的包括根据铜质电缆的网络的示意图；
图2(已经描述)：根据现有技术的光纤网路的示意图；
图3：根据本发明的交换光纤网络示意图；
图4a、4b：根据本发明的光交换装置在工作状态的示意图；
图4c：根据本发明交换装置的微镜和电极的示意图；
图5：根据本发明的光纤网络的一种变型的示意图；
图6a-6b：连接光交换装置到电源的交换装置分别在闭合状态和断开状态的示意图；
图7：包括确保对光交换装置的控制的网络监视模块的网络结构示意图。
在每幅图中，同样的元件对应相应的参考号。
图3示出用于飞机座椅3.1-3.N的交换光纤网络1。该网络1包括通过光纤9互相连接并且连接到服务器4的显示屏2.1-2.N。显示屏2.1-2.N中的每个都包括装配了网卡的计算机(未示出)，所述网卡允许计算机在以太网型网络上交换信息。
通过互相串联连接的交换盒13.1-13.N，显示屏2.1-2.N连接到光纤9。每个交换盒13.1-13.N都包括光交换装置14.1-14.N和两个转换器15.1-15.N和16.1-16.N(英文称为收发器)，所述转换器一方面连接到光交换装置14.1-14.N，另一方面连接到显示屏2.1-2.N。服务器4还装配了转换器12，所述转换器一方面连接到服务器4，另一方面连接到光纤。
转换器12和15.1-15.N将电信号，例如以太网标准的信号，转换成光信号，以及进行反向的转换。这些转换器是双向式的，要么接收光纤9的信号以便向显示屏2.1-2.N或者服务器4发送，要么接收显示屏2.1-2.N或者服务器4的数据以便向光纤9发送。
当交换装置在活动位置时(如示出的交换装置14.1、14.3和14.N)，由服务器4发送的信息通过转换器12和15.1-15.N传送到乘客的显示屏。重新放大之后，光信号重新在一段光纤上发出以便到达随后的显示屏。当给交换装置供电时，交换装置在活动位置。
相反，如果交换装置之一是无源的(如示出的交换装置14.2)，则交换装置处于休止位置，并且光信号直接向后面的座椅传送。该休止位置是当不给光交换装置供电时观察到的交换装置的默认位置。
更准确地说，当服务器4发送用于在不同显示屏上显示的安全信息时，与该信息有关的电信号18被发送到转换器12。转换器12把电信号18转换成光信号19，所述光信号通过光纤的9.1段向光交换装置14.1发送。
处于活动位置的交换装置14.1把信号19引向转换器15.1，所述转换器把信号19转换成电信号20。然后电信号20被传送至显示屏2.1，所述显示屏显示与所述信号相关的安全信息。
信号20还被传送至转换器16.1，所述转换器把信号20转换成内容与信号19相同的光信号21。信号21被转换器16.1放大，以便补偿由9.1段的光纤和交换装置14.1带来的衰减。
然后信号21被发送至光交换装置14.1，通过光纤的9.2段，光交换装置14.1把信号21向相对于交换装置14.1位于下游的光交换装置14.2引导。
处于休止位置(因为由于故障原因，不再给光交换装置14.2供电)的光交换装置14.2不把光信号21向显示屏2.2引导。那么通过光纤的9.3段，信号21被直接传送到交换装置14.3。
然后交换装置14.3把信号21传送至显示屏2.3并且重新发送相对于信号21而放大的光信号22。则通过光纤的9.N段，信号22被传送到交换装置14.N。也处于活动位置的交换装置14.N把信号22传向显示屏2.N并再次放大信号，随后以此类推。
因此，尽管某些网络交换装置(如交换装置14.2)不正确运行，但由服务器4发送的信息信号可以被传送至与良好运转状态下的光交换装置连接的所有显示屏2.1、2.3、2.N。
如图4a和4b所示，每个光交换装置14.1-14.N都包括固定反射镜25，以及可分别绕垂直于纸面的轴线26.1和27.1旋转的第一活动反射镜26和第二活动反射镜27。固定反射镜25设置在活动反射镜26、27之间。
在图4a(该图是交换装置14.2的图)示出的休止位置，第一活动反射镜26具有把来自光纤的光信号21向固定反射镜25反射的角a。固定反射镜25把来自活动反射镜的信号向第二活动反射镜27反射。第二活动反射镜27具有把来自固定反射镜25的信号向另一个交换装置反射的角b。
在图4b(特别地，该图是交换装置14.1的图)示出的活动位置，第一反射镜26具有把来自光纤的光信号向显示屏反射的角a’，而第二活动反射镜27具有把来自显示屏的信号21向另一个交换装置反射的角b’。
如图4c所示，为了确保从静止状态向活动位置的转换，每个活动反射镜26、27都包括第一控制电极31和第二控制电极32。第一电极31设置在活动反射镜26、27的一端上，第二电极32设置在交换装置的固定部分33上。
当不给电极31、32供电时，通过例如设置在旋转轴上的弹簧施加的机械力，两个电极互相远离，因此反射镜26、27分别与水平线形成角a和b。那么交换装置在休止位置(实线所示的位置)。
当给电极31、32供电时，它们彼此吸引，因此反射镜26、27旋转并向支承物33靠拢。则反射镜26、27分别与水平线形成角a’和b’。那么交换装置在活动位置(虚线所示的位置)。
一旦不再给电极31、32供电，机械力就将镜从支承物推开，因此交换装置自然地回到休止位置。
作为一种变型，利用推斥力使反射镜26、27从休止位置过渡到活动位置。
作为一种变型，借助于马达来控制反射镜26、27的旋转。
作为一种变型，在电极上施加电压可引起安装在柔性材料上的反射镜26、27的扭转。
图5示出本发明的一个变型，在其中每个座椅3.1-3.N都包括多个位置，且因此包括多个显示屏2.1-2.N。换句话说，在这种情况下，机载网络不是只连接到一个位置，而是如示出的连接到一排两个、三个或者四个位置。
因此，相对于图3，在每个节点处增加以太网型网络交换装置33.1-33.N或者转换装置，以便把来自网络的信号向具有多个位置的同一行的全部显示屏2.1-2.N导引。
为此，每个交换装置33.1-33.N一方面连接到盒的转换器15.1和16.1，另一方面连接到一行座椅的显示屏2.1-2.N。
在该结构中，允许具有四个座位的一行接收不到娱乐节目，因此故障不传播给全体乘客。安全指令本身在出故障的装置处仍然不可获得，单只是在很小的局部。那么机组人员可以引导这些乘客关注设置在中央通道的银幕。
作为一个变型，增加光纤的数目以便可以通过不同的光纤9和35连接两组座椅37.1和37.2(或者更多)到服务器4。以与已描述的37.1组的座椅3.1-3.N同样的方式，37.2组座椅(未示出)互相连接并且连接到服务器4。
图6示出了经过断路器39与电源38连接的光交换装置14.1，所述断路器39比如是以双位开关方式工作的晶体管或者其他任何等效的交换装置。
当闭合断路器39的时候(如图6a所示)，供电给光交换装置14.1以便交换装置激活并且确保向与其连接的网络交换装置33.1传输数据。然而如图6b中所示，当断开断路器39时，光交换装置14.1不被供电以便其处于休止状态并且把从网络接收到的信号直接传送到后面的光交换装置14.2，而不把所述信号传向与所述光交换装置连接的网络交换装置33.1，以便隔绝连接到其上的显示屏2.1。
而且如图7所示，控制断路器39开闭的监控模块40.1与每个网络交换装置33.1-33.N连接，监控模块40.1具有监控传送到网络上的信息的相干性的功能。监控模块40.1可以例如采用微控制器的形式。
因此，监控模块40.1一检测到达到可容许的错误的(可参数化的)阈值(换句话说，检测到网络故障)，所述监控模块40.1就控制断路器39断开，以便置交换装置14于休止位置。
相反，当不到可容许错误的阈值时(换句话说当网络正确运行时)，所述控制模块40.1控制断路器39的闭合以便置交换装置14于活动位置。
由监控模块40.1监控的参数可以例如是由每个显示屏2.1-2.N发送的应答信号的数目(该参数允许测量网络的阻塞)，或者由显示屏2.1-2.N中的每个发送的代替优先帧的帧的数量。与不同参数有关的阈值可以是不同的并且是可做参数的。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.用于飞机座椅(3.1-3.N)的交换光纤网络(1)，所述网络(1)包括通过光纤(9)互相连接的显示屏(2.1-2.N)，光信号经过光纤(9)传输到所述显示屏(2.1-2.N)，
-所述网络(1)还包括在所述光纤(9)上互相串联连接的前置交换盒(13.1)和后置交换盒(13.2)，所述前置交换盒(13.1)设置在所述后置交换盒(13.2)的上游，
-连接到每个交换盒的至少一个显示屏，其特征在于，
-所述前置交换盒(13.1)包括当所述前置交换盒(13.1)没有电压时，用于使光信号(19)向所述后置交换盒(13.2)传送的装置(25-27)，
-所述前置交换盒(13.1)包括：当所述前置盒(13.1)有电压时，将所述光信号(19)向其所连接的显示屏(2.1)导引的装置(25-27)，以及放大所述光信号(19)并且向所述后置交换盒(13.2)转送所述光信号(19)的装置(15.1、16.1)。
2.根据权利要求1所述的网络，其特征在于，所述前置交换盒包括光交换装置(14.1-14.N)，所述光交换装置(14.1-14.N)包括固定反射镜(25)和两个可绕轴线(26.1、26.2)旋转的活动反射镜，
-当不给所述交换装置加电压时，所述反射镜(25-27)处在向所述后置交换盒反射所述光信号(19)的位置，那么所述交换装置处在休止位置。
-当给所述光交换装置加电压时，所述反射镜(25-27)处在向所述屏幕和所述后置交换装置反射所述光信号(19)的位置，那么所述光交换装置处在活动位置。
3.根据权利要求2所述的网络，其特征在于所述光交换装置的每个活动反射镜(26、27)包括第一控制电极(31)和第二控制电极(32)，
-所述第一电极(31)设置在所述活动反射镜(26、27)的一端上，所述第二电极(32)设置在所述交换装置的固定部分(33)上，
-当不给所述两个电极(31、32)加电压时，所述光交换装置(14.2)在休止位置，
-当给所述两个电极(31、32)加电压时，所述光交换装置(14.1)在活动位置。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的网络，其特征在于所述前置交换盒(13.1)还包括：
-设置在所述显示屏(2.1)和所述前置盒的所述光交换装置之间的转换器(15.1、16.1)，
-所述转换器(15.1、16.1)确保在所述光纤上发送的所述光信号(19)转换成向所述显示屏发送的电信号，以及反向的转换，以及
-放大向所述后置交换盒发送的光信号(19)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的网络，其特征在于包括：
-在交换盒的所述光交换装置(14.1-14.N)和与其连接的所述显示屏(2.1-2.N)之间连接的以太网型网络交换装置(33.1-33.N)，其它显示屏连接到所述网络交换装置。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的网络，其特征在于包括：
通过所述光纤(9)连接到所述显示屏的服务器(4)，所述服务器(4)发送信息，比如指令信息，到所述网络的所述显示屏。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的网络，其特征在于，所述光纤(9)是双向的。
8.根据权利要求5所述的网络，其特征在于每个光交换装置(14.1-14.N)通过交换装置(39)连接到其电源(38)，并且所述光交换装置包括与控制交换装置(39)的每个网络交换装置(33.1-33.N)相关的监控模块(40.1)，在检测到所述网络上的问题的情况下，每个监控模块(40.1)控制与其对应的所述交换装置(39)的断开。
9.用于飞机座椅(3.1-3.N)的光纤网络(1)，其特征在于包括：
-通过在其内部传输光信号(19)的光纤而互相串联连接的交换盒(13.1-13.N)，
-每个交换盒(13.1-13.N)包括交换装置(33.1-33.N)，所述交换装置一方面连接到座椅的一个位置的至少一个显示屏(2.1-2.N)，且另一方面连接到用于把电信号转换成光信号以及反向转换的第一转换器(15.1-15.N)和第二转换器(16.1-16.N)，所述第一转换器(15.1-15.N)和所述第二转换器(16.1-16.N)每个都连接到所述光网络，
-为了当在所述光纤中传输的所述光信号(19)到达交换盒(13.1-13.N)时，通过所述转换器(15.1-15.N)中的一个把所述光信号(19)转换成电信号，来自该转换的所述电信号(20)通过所述交换装置(33.1-33.N)被送往所述显示屏(2.1-2.N)以及送往另一转换器(16.1-16.N)，所述另一转换器(16.1-16.N)把接收到的所述电信号(20)转换成传输到所述光网络的光信号(21)。
10.根据权利要求9所述的网络，其特征在于所述交换装置(33.1-33.N)是以太网开关，所述以太网开关一方面连接到座椅的一个位置的4个显示屏(2.1-2.N)，另一方面连接到所述第一转换器(15.1-15.N)和第二转换器(16.1-16.N)。
Claims (8)
1.用于飞机座椅(3.1-3.N)的交换光纤网络(1)，所述网络(1)包括通过光纤(9)互相连接的显示屏(2.1-2.N)，光信号经过光纤(9)传输到所述显示屏(2.1-2.N)，
-所述网络(1)还包括在所述光纤(9)上互相串联连接的前置交换盒(13.1)和后置交换盒(13.2)，所述前置交换盒(13.1)设置在所述后置交换盒(13.2)的上游，
-连接到每个交换盒的至少一个显示屏，其特征在于，
-所述前置交换盒(13.1)包括当所述前置交换盒(13.1)没有电压时，用于使光信号(19)向所述后置交换盒(13.2)传送的装置(25-27)，
-所述前置交换盒(13.1)包括：当所述前置盒(13.1)有电压时，将所述光信号(19)向其所连接的显示屏(2.1)导引的装置(25-27)，以及放大所述光信号(19)并且向所述后置交换盒(13.2)转送所述光信号(19)的装置(15.1、16.1)。
2.根据权利要求1所述的网络，其特征在于，所述前置交换盒包括光交换装置(14.1-14.N)，所述光交换装置(14.1-14.N)包括固定反射镜(25)和两个可绕轴线(26.1、26.2)旋转的活动反射镜，
-当不给所述交换装置加电压时，所述反射镜(25-27)处在向所述后置交换盒反射所述光信号(19)的位置，那么所述交换装置处在休止位置。
-当给所述光交换装置加电压时，所述反射镜(25-27)处在向所述屏幕和所述后置交换装置反射所述光信号(19)的位置，那么所述光交换装置处在活动位置。
3.根据权利要求2所述的网络，其特征在于所述光交换装置的每个活动反射镜(26、27)包括第一控制电极(31)和第二控制电极(32)，
-所述第一电极(31)设置在所述活动反射镜(26、27)的一端上，所述第二电极(32)设置在所述交换装置的固定部分(33)上，
-当不给所述两个电极(31、32)加电压时，所述光交换装置(14.2)在休止位置，
-当给所述两个电极(31、32)加电压时，所述光交换装置(14.1)在活动位置。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的网络，其特征在于所述前置交换盒(13.1)还包括：
-设置在所述显示屏(2.1)和所述前置盒的所述光交换装置之间的转换器(15.1、16.1)，
-所述转换器(15.1、16.1)确保在所述光纤上发送的所述光信号(19)转换成向所述显示屏发送的电信号，以及反向的转换，以及
-放大向所述后置交换盒发送的光信号(19)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的网络，其特征在于包括：
-在交换盒的所述光交换装置(14.1-14.N)和与其连接的所述显示屏(2.1-2.N)之间连接的以太网型网络交换装置(33.1-33.N)，其它显示屏连接到所述网络交换装置。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的网络，其特征在于包括：
通过所述光纤(9)连接到所述显示屏的服务器(4)，所述服务器(4)发送信息，比如指令信息，到所述网络的所述显示屏。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的网络，其特征在于，所述光纤(9)是双向的。
8.根据权利要求5所述的网络，其特征在于每个光交换装置(14.1-14.N)通过交换装置(39)连接到电源(38)，并且所述光交换装置包括与控制交换装置(39)的每个网络交换装置(33.1-33.N)相关的监控模块(40.1)，在检测到所述网络上的问题的情况下，每个监控模块(40.1)控制与其对应的所述交换装置(39)的断开。
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