-
Die Erfindung betrifft eine Breitband-Datenübertragung mit hoher Datenübertragungsrate an ein am Boden geparktes Luftfahrzeug.
-
Moderne Luftfahrzeuge generieren und speichern eine große Menge elektronischer Daten im Bereich mehrerer Terabyte. Die Daten werden von Unterkomponenten des Luftfahrzeugs generiert und/oder gespeichert. Bei den Unterkomponenten handelt es sich um Komponenten, die avionik-bezogene Daten über den Flugzustand, die Geschwindigkeit, Höhe, Fluglage und Sprache der Besatzung und des Funkverkehrs, Triebwerksdaten und so weiter aufzeichnen. Weitere Unterkomponenten eines modernen Luftfahrzeugs sind elektronische Unterhaltungssysteme (Inflight Entertainment System) zur Unterhaltung der Passagiere während des Fluges. Unterhaltungssysteme speichern Filme, Nachrichten, Musik, Texte, Webseiten-Inhalte und so weiter, die während des Fluges von Passagieren abgerufen werden können.
-
Heutzutage werden solche Daten im Luftfahrzeug gespeichert und am Boden, wenn sich das Luftfahrzeug nicht im Flug befindet, übertragen, indem der die Daten enthaltende Datenspeicher aus dem Flugzeug entfernt wird und gegen einen vorbereiteten Datenspeicher mit den gewünschten Daten ausgetauscht wird. Drahtlose Hochgeschwindigkeits-Breitband-Datenverbindungen zur Übertragung von Datenmengen im Bereich mehrerer Terabyte während des Fluges stehen nicht zur Verfügung. Die bestehenden Datenübertragungsverbindungen ermöglichen im Flug keine Datenübertragung von mehreren Terabyte während eines angemessen kurzen Zeitraums, sondern lediglich Datenübertragungsraten im Bereich von einigen Megabit pro Sekunde. Die Übertragung mehrerer Terabyte großer Daten von Unterkomponenten eines Luftfahrzeugs wird daher heutzutage auf den Zeitraum beschränkt, wenn sich das Luftfahrzeug am Boden befindet, beispielsweise in dessen Parkposition am Gate oder in Wartungshangars. Dort werden Datenspeicher mit den während eines Fluges aufgezeichneten Daten oder mit den Daten eines Bordunterhaltungssystems händisch von dem Bodenpersonal ausgetauscht.
-
Der Erfindung liegt vor diesem Hintergrund die Aufgabe zugrunde, eine drahtlose Hochgeschwindigkeits-Breitband-Datenübertragung zwischen einem geparkten Luftfahrzeug und einer Bodenstation zu ermöglichen.
-
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist definiert durch die Merkmale von Anspruch 1.
-
Das Luftfahrzeug, bei dem es sich typischerweise um ein Passagierflugzeug und insbesondere um ein solches handelt, dass für Langstreckenflugverbindungen zwischen verschiedenen Kontinenten eingesetzt wird, ist mit einem zentralen Datenserver ausgestattet, der einen Terabyte-Datenspeicher aufweist. Der Terabyte-Datenspeicher ist dazu ausgebildet, elektronische Daten im Bereich mehrerer Terabyte zu speichern. Der zentrale Datenserver ist über eine Hochgeschwindigkeits-Breitband-Datenverbindung, die typischerweise kabelgebunden in Form eines Netzwerks ausgebildet ist, mit einem ersten Sendeempfänger verbunden. Der erste Sendeempfänger ist dazu ausgebildet, elektronische Daten in Form hochfrequenter elektromagnetischer Wellen zu senden und zu empfangen, wenn sich das Luftfahrzeug in einer Parkposition am Boden befindet. Der erste Sendeempfänger ist somit an Bord des Luftfahrzeugs vorgesehen und beispielsweise an oder im Bereich der äußeren Hülle des Luftfahrzeugs angeordnet, um eine Kommunikationsverbindung über eine kurze Entfernung zu einer Bodenstation in räumlicher Nähe zu dem Luftfahrzeug herzustellen. Die Bodenstation ist hierzu mit einem zweiten Sendeempfänger versehen, der ebenfalls zum Senden und Empfangen der elektronischen Daten in Form elektromagnetischer Wellen über kurze Entfernungen von wenigen Metern, z.B. per Richtfunk mit Schmalbandsende- und Empfangscharakteristik, ausgebildet ist. Der zentrale Datenserver ist mit Unterkomponenten des Flugzeugs verbunden, um von den Unterkomponenten generierte, elektronische Daten zu empfangen und zu speichern und/oder um in dem Terabyte-Datenspeicher gespeicherte elektronische Daten mindestens einer der Unterkomponenten zur Verfügung zu stellen.
-
Um einen schnellen Datenaustausch der in dem Terabyte-Datenspeicher hinterlegten Daten zu ermöglichen, ist der erste Sendeempfänger an Bord des Luftfahrzeugs vorgesehen und dazu ausgebildet, eine drahtlose Funkverbindung zu dem bodengestützten zweiten Sendeempfänger über eine Entfernung von wenigen Metern herzustellen, wenn sich das Luftfahrzeug in einer Parkposition befindet oder dieser annähert, beispielsweise am Gate eines Flughafens oder in einem Wartungshangar. Sobald sich das Luftfahrzeug der Parkposition nähert oder in dieser befindet, wird eine Funkverbindung zwischen dem ersten und zweiten Sendeempfänger hergestellt, um große Mengen elektronischer Daten drahtlos an den Terabyte-Datenspeicher innerhalb kurzer Zeit zu übertragen und/oder von diesem zu empfangen. Vorliegend ist mit dem Begriff Parkposition eine Position gemeint, in der sich das Luftfahrzeug am Boden befindet und nicht mehr bewegt, d.h. nicht mehr rollt oder fliegt. Eine solche Parkposition kann am Gate eines Flughafens, in einem Hangar oder auf dem Vorfeld eines Flughafens eingenommen werden.
-
Die Datenübertragungsverbindung wird vorzugsweise aufgebaut, wenn sich der erste Sendeempfänger in einem Abstand von wenigen Metern, d.h. weniger als 100 m und vorzugsweise weniger als 50 m oder insbesondere weniger als 20 m (z.B. ca. 10 m), zu dem zweiten Sendeempfänger befindet. Die Datenübertragung zwischen dem ersten und zweiten Sendeempfänger erfolgt mit Datenübertragungsraten von mehreren Gigabit pro Sekunde, d.h. mindestens 20 oder insbesondere mindestens 50 (z.B. ca. 100) Gigabit pro Sekunde. Dadurch ist es möglich, innerhalb einer vergleichsweise kurzen Zeit von ca. 30 Minuten große Datenmengen von mehreren Terabyte drahtlos zu übertragen, ohne dass der Datenspeicher ausgebaut und gegen einen anderen Datenspeicher ausgetauscht werden muss. Die hierzu erforderlichen Tätigkeiten des Bodenpersonals entfallen damit.
-
Der erste Sendeempfänger und/oder der zweite Sendeempfänger können hierzu jeweils mit einer Hochfrequenz-Richtfunkantenne, z.B. mit Schmalstrahlsende- und Empfangscharakteristik, versehen sein. Sobald sich das Luftfahrzeug der Parkposition bzw. dem zweiten Sendeempfänger ausreichend angenähert hat, werden die Richtfunkantennen des ersten und/oder zweiten Sendeempfängers aufeinander ausgerichtet. Die Datenübertragungsverbindung kann beispielsweise automatisch hergestellt werden.
-
Die Erfindung basiert somit auf dem Gedanken, einen Terabyte-Datenspeicher an Bord eines Luftfahrzeugs mit einem Funksendeempfänger derart zu verbinden, dass die von den Unterkomponenten des Luftfahrzeugs erzeugten oder verwendeten Daten aus wenigen Metern Entfernung per Funk mit einem entsprechenden bodengestützten Sendeempfänger in einer Parkposition des Luftfahrzeugs am Boden ausgetauscht werden können. Diese Datenübertragung erfolgt mit einer derart hohen Datenübertragungsrate, dass die Datenübertragung innerhalb eines kurzen Zeitraums erfolgen kann. Die Datenübertragung erfolgt möglichst automatisch, d.h. ohne dass Bodenpersonal die Datenübertragung initiieren, ausführen, überwachen und/oder abschließen muss. Insbesondere ist es von Vorteil, wenn die Luftfahrzeug-Kommunikationsstation mit einer autarken Spannungsversorgung in Form einer eigenen Batterie versehen ist, um die Datenübertragung zu ermöglichen, wenn der Antrieb des Luftfahrzeugs ausgeschaltet ist und das Luftfahrzeug nicht an ein externes Spannungsversorgungsnetz angeschlossen ist.
-
Der zweite Sendeempfänger kann eine fest am Boden, beispielsweise am Gate eines Flughafens oder in einem Wartungshangar, installierte Komponente sein. Bei dem zweiten Sendeempfänger kann es sich auch um ein mobiles Kommunikationsmodul handeln, das zur Datenübertragung an den Ort des Luftfahrzeugs transportiert wird und zur Datenübertragung unter dem Luftfahrzeug oder in dessen Nähe platziert wird.
-
Die Luftfahrzeug-Kommunikationsstation, d.h. der zentrale Datenserver und insbesondere der Terabyte-Datenspeicher und vorzugsweise auch der erste Sendeempfänger, können mit einem an Bord des Luftfahrzeugs vorgesehenen elektrischen Spannungsversorgungsnetz verbunden sein. Das Spannungsversorgungsnetz ist dazu ausgebildet, Verbrauchern an Bord des Luftfahrzeugs eine Versorgungsspannung zur Verfügung zu stellen, die aus dem Antrieb des Luftfahrzeugs generiert wird.
-
Alternativ oder ergänzend ist die Luftfahrzeug-Kommunikationsstation, z.B. der zentrale Datenserver, der Terabyte-Datenspeicher und/oder der erste Sendeempfänger, mit einer elektrischen Batterie verbunden, die eine Versorgungsspannung für die Kommunikationsstation, d.h. für den Datenserver, den Terabyte-Datenspeicher und/oder den Sendeempfänger, zur Verfügung stellt. Vorzugsweise ist die Batterie ausschließlich zur Versorgung der genannten Komponenten oder zumindest solcher Komponenten, die an der erfindungsgemäßen Breitband-Datenübertragung beteiligt sind, ausgebildet. Andere Komponenten werden von der Batterie nicht versorgt. Die Batterie kann insbesondere dazu ausgebildet sein, die Spannungsversorgung der genannten Komponenten zu übernehmen, wenn das Spannungsversorgungsnetz keine ausreichende Versorgungsspannung zur Verfügung stellt. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn sich das Luftfahrzeug am Boden befindet und dessen Antrieb ausgeschaltet ist oder mit reduzierter Leistung betrieben wird.
-
Der zentrale Datenserver, der Terabyte-Datenspeicher, die Breitband-Datenverbindung und der erste Sendeempfänger sind Teil einer Luftfahrzeug-Kommunikationsstation, die von dem Spannungsversorgungsnetz und/oder der Batterie versorgt wird. Die Batterie ist vorzugsweise ausschließlich zur Spannungsversorgung der Luftfahrzeug-Kommunikationsstation und deren Komponenten vorgesehen. Komponenten, die nicht Teil der Luftfahrzeug-Kommunikationsstation sind, werden von der Batterie nicht versorgt.
-
Die Breitband-Datenverbindung ist dazu ausgebildet, elektronische Daten mit einer Datenrate im Bereich von mehreren Gigabit pro Sekunde zu übertragen. Insbesondere kann es sich um eine 100 GBit/s Ethernet-Netzwerkverbindung handeln. Die Datenübertragung mit der Breitband-Datenverbindung kann unter Verwendung der iSCSI Extensions for RDMA (iSER) Netzwerktechnologie via RDMA (Remote Direct Memory Access) erfolgen.
-
Der erste Sendeempfänger und vorzugsweise auch der zweite Sendeempfänger sind zur hochfrequenten Datenübertragung untereinander im Bereich von mindestens 50 Gigahertz und beispielsweise im Bereich von 50 bis 500 Gigahertz ausgebildet. Die Datenübertragung kann z.B. im EHF-Band für extrem hohe Frequenzen erfolgen. Hierzu können die Sendeempfänger jeweils mit Hochfrequenz-Richtfunkantennen versehen sein, die eine Schmalstrahlsende-/Empfangscharakteristik aufweisen. Schmalstrahl-Charakteristik bedeutet, dass die Sendeempfangskeule ein überragendes Maximum der Sende-Empfangsleistung in Hauptabstrahlrichtung aufweist und die Nebenkeulen gegenüber der Hauptkeule eine vernachlässigbare Sende-Empfangsamplitude aufweisen. Die Datenübertragung über geringe Entfernungen von wenigen Metern ist damit nur in Richtung der Hauptkeule jeder Sendeempfangsantenne möglich, während die Nebenkeulen der Sendeempfangscharakteristik eine Datenübertragung über derartige Entfernungen nicht zulassen.
-
Bei den hochfrequenten Richtfunkantennen handelt es sich beispielsweise um hochfrequente Antennenarrays, bei denen die Hauptabstrahlrichtung per elektronischem Beam-Forming verändert werden kann. Beispielsweise kann es sich bei den Richtfunkantennen um Phased Arrays handeln.
-
Die Luftfahrzeug-Kommunikationsstation der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann ein separates Gehäuse aufweisen, das lösbar mit dem Luftfahrzeug verbindbar ist. Zur Verbindung mit den Unterkomponenten des Luftfahrzeugs, mit dem Spannungsversorgungsnetz des Luftfahrzeugs und/oder mit der Batterie sind lösbare Schnittstellen vorgesehen. Die Luftfahrzeug-Kommunikationsstation kann dadurch auf einfache Weise mit wenigen Handgriffen aus dem Luftfahrzeug entfernt werden, beispielsweise um einen noch schnelleren Datenaustausch zu ermöglichen, wenn sich das Luftfahrzeug am Boden und somit nicht im Flug befindet. Die Luftfahrzeug-Kommunikationsstation kann beispielsweise als austauschbares Modul ausgebildet sein. Wenn sich das Luftfahrzeug in Parkposition am Gate eines Flughafens oder in einem Wartungshangar befindet, kann die Luftfahrzeug-Kommunikationsstation modular gegen ein bereits mit neuen Daten versehenes vorbereitetes Luftfahrzeug-Kommunikationsstationsmodul ausgetauscht werden.
-
In entsprechender Weise kann auch der zweite Sendeempfänger Bestandteil eines mobilen und vorzugsweise autarken Moduls, z.B. mit autarker Stromversorgung in Form einer Batterie oder eines Stromanschlusses zur Verbindung mit einem bodenseitigen Spannungsversorgungsnetz, sein. Hierzu kann der zweite Sendeempfänger ebenfalls ein separates Gehäuse aufweisen, dass zur Datenübertragung in ausreichender räumlicher Nähe zu dem Luftfahrzeug positioniert wird.
-
Das Luftfahrzeug und/oder die Luftfahrzeug-Kommunikationsstation können in Ergänzung zu dem ersten Sendeempfänger auch noch mit einem dritten Sendeempfänger versehen sein, der zur Übertragung der auf dem Terabyte Speicher hinterlegten Daten an einen entsprechenden vierten Sendeempfänger einer räumlich entfernten Bodenstation über mehrere Kilometer während des Fluges ausgebildet ist. In entsprechender Weise kann der dritte Sendeempfänger auch zum Empfangen von Daten, die von dem vierten Sendeempfänger gesendet werden, über große Entfernungen von mehreren Kilometern während des Fluges und zum anschließenden Speichern dieser Daten auf dem Terabyte Datenspeicher ausgebildet sein. Diese Datenübertragung erfolgt vorzugsweise über Entfernungen von mehreren zehn und/oder mehreren hundert Kilometern. Der dritte und/oder vierte Sendeempfänger können hierzu jeweils mit entsprechenden Hochfrequenz-Richtfunk-Antennen mit einer Schmalstrahlsende-/Empfangscharakteristik versehen sein. Die Datenübertragung über große Entfernungen ist dabei nur in Richtung der Hauptkeule jeder Sendeempfangsantenne möglich, während die Nebenkeulen der Sendeempfangscharakteristik eine Datenübertragung über derartige Entfernungen nicht zulassen.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren zur schnellen Breitbanddatenübertragung zwischen einem Luftfahrzeug und einer Bodenstation mit hoher Datenrate ist definiert durch die Merkmale von Anspruch 12.
-
Vorzugsweise wird eine Kommunikationsverbindung zur Datenübertragung zwischen einer Bodenstation (zweiter Sendeempfänger) und einem Luftfahrzeug hergestellt, indem die Bodenstation Anfragen an eine Luftfahrzeug-Kommunikationsstation in Reichweite der Bodenstation aussendet und der erste Sendeempfänger ein Bestätigungssignal an die Bodenstation nach Empfang des Anfragesignals sendet. Anschließend wird eine hochfrequente Richtfunk-Breitbanddatenverbindung zwischen dem ersten Sendeempfänger und dem zweiten Sendeempfänger hergestellt, indem die erste Richtfunkantenne und/oder die zweite Richtfunkantenne aufeinander ausgerichtet und ggf. entsprechend der Sendeempfangskeule nachgeführt werden.
-
Die Datenverbindung zwischen dem ersten Sendeempfänger und dem zweiten Sendeempfänger ist vorzugsweise eine durch Verschlüsselung gesicherte Datenverbindung. Beispielsweise wird automatisch nach Herstellen der Datenverbindung die weitere Datenkommunikation in ein https-Framework eingebettet. Dies kann beispielsweise automatisch nach Empfang des von dem ersten Sendeempfänger ausgesendeten Bestätigungssignals durch die Bodenstation bzw. den zweiten Sendeempfänger erfolgen. Sämtliche nachfolgende Datenkommunikation erfolgt dann verschlüsselt.
-
Die Spannungsversorgung des Terabyte-Datenspeichers und vorzugsweise der Luftfahrzeug-Kommunikationsstation und/oder ihrer Komponenten, wie zum Beispiel dem zentralen Datenserver und dem ersten Sendeempfänger, erfolgt über die Batterie, wenn sich das Luftfahrzeug am Boden mit abgeschaltetem oder reduziertem Antrieb befindet. Während des Fluges, wenn sich das Luftfahrzeug in der Luft befindet, kann die Spannungsversorgung aus dem an Bord des Luftfahrzeugs vorgesehenen Spannungsversorgungsnetz erfolgen.
-
Wenn das Luftfahrzeug eine Parkposition am Boden erreicht, wie zum Beispiel an einem Gate eines Flughafens oder in einem Wartungshangar, wird der zweite Sendeempfänger in räumlicher Nähe zu dem Luftfahrzeug gesucht, zu dem eine Breitband-Datenrate über eine Entfernung von lediglich wenigen Metern aufgebaut wird, um Daten zwischen dem ersten Sendeempfänger der Luftfahrzeug-Kommunikationsstation und dem bodengestützten zweiten Sendeempfänger mit deutlich höherer Datenrate als während des Fluges zu übertragen.
-
Im Folgenden wird anhand der Figuren ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
-
Es zeigen:
- 1 ein Ausführungsbeispiel in Form eines schematischen Blockschaltbildes, wenn sich das Luftfahrzeug in Parkposition am Boden befindet und
- 2 das Ausführungsbeispiel gemäß 1, während sich das Luftfahrzeug im Flug befindet.
-
Eine Luftfahrzeug-Kommunikationsstation 10 ist an Bord eines in den Figuren nicht dargestellten Luftfahrzeugs vorgesehen und zur hochfrequenten Breitbanddatenübertragung in Sende- und Empfangsrichtung mit einer Bodenstation 12 ausgebildet. Dabei können eine Vielzahl von Bodenstationen 12 zumindest im Bereich der Flugroute des Luftfahrzeugs am Boden angeordnet sein. Die Datenübertragung erfolgt jeweils mit derjenigen Bodenstation 12, die dem Luftfahrzeug am nächsten ist.
-
Die Luftfahrzeug-Kommunikationsstation 10 weist als zentralen Bestandteil einen zentralen Datenserver 14 auf, der elektrisch mit Unterkomponenten 22 des Luftfahrzeugs verbunden ist. Bei den Unterkomponenten 22 kann es sich um Sensoren, avionische Instrumente, Navigationseinrichtungen, insbesondere Sprechfunkeinrichtungen und/oder um Bordunterhaltungseinrichtungen eines Inflight-Entertainment-Systems handeln. Im Betrieb erzeugt und/oder erfordert jede Unterkomponente 22 regelmäßig eine große Menge elektronischer Daten, die von dem zentralen Datenserver 14 archiviert und verwaltet werden. Hierzu ist der zentrale Datenserver 14 mit einem Terabyte-Datenspeicher 20 versehen. Der Terabyte-Datenspeicher 20 ist dazu ausgebildet, große Mengen elektronischer Daten im Bereich mehrerer Terabyte physikalisch zu speichern. Hierzu ist der Terabyte-Datenspeicher 20 als Solid-State-Drive (SSD) ausgebildet und über ein Breitbanddatennetzwerk mit jeder der Unterkomponenten 22 verbunden.
-
Zur Übertragung der auf dem Terabyte-Datenspeicher 20 hinterlegten Daten weist die Luftfahrzeug-Kommunikationsstation 10 des dargestellten Ausführungsbeispiels einen ersten Sendeempfänger 36 und einen dritten Sendeempfänger 18 auf. Jeder der beiden Sendeempfänger 18, 36 ist über eine Breitband-Datenverbindung 16 in Form eines Ethernets mit einer Datenübertragungsrate von mindestens hundert Gigabit pro Sekunde verbunden. Die Datenübertragung kann mit der iSER Netzwerktechnologie (iScsi Extensions for Remote Direct Memory Access RDMA) erfolgen.
-
Der erste Sendeempfänger 36 kommuniziert mit einem zweiten Sendeempfänger 42 am Gate eines Flughafens oder in einem Wartungshangar, wenn sich das Luftfahrzeug am Boden in eine Parkposition befindet. Der zweite Sendeempfänger ist hierzu mit einer Antenne 46 versehen, die mit der Antenne 44 des ersten Sendeempfängers 36 kommuniziert. Der zweite Sendeempfänger 42 und dessen Antenne 46 können Bestandteil einer fest installierten Einrichtung ähnlich einer Bodenstation sein oder alternativ als autark operierende mobile Komponente ausgebildet sein, die nach Bedarf an den Ort des Luftfahrzeugs transportiert und unter diesem oder in dessen Nähe platziert wird, um die Datenübertragung vorzunehmen.
-
Der erste Sendeempfänger 36 ist als zentraler Bestandteil der Erfindung zur hochfrequenten Richtfunk-Datenübertragung mit Schmalstrahl-Charakteristik der Sendeempfangskeule über geringe Entfernungen mit einer hierzu ausgebildeten Hochfrequenz-Richtfunkantenne 44 versehen. Die Datenübertragung erfolgt gerichtet über geringe Entfernungen von wenigen Metern zu einem zweiten Sendeempfänger 42 am Gate eines Flughafens oder in einem Hangar. Dabei ist die Richtfunkantenne 44 als Phased Array ausgebildet, um per elektronischem Beam-Forming die Hauptkeule der Richtfunkantenne 44 auf den nächstgelegenen Sendeempfänger 42 auszurichten.
-
Der dritte Sendeempfänger 18 ist zur hochfrequenten Richtfunk-Datenübertragung über große Entfernungen während des Fluges mit einer hierzu ausgebildeten Hochfrequenz-Richtfunkantenne 30 versehen. Über die Richtfunkantenne 30 wird eine Richtfunkverbindung zu einer entsprechenden Funkantenne 32 der Bodenstation 12 aufgebaut. Über diese Richtfunkverbindung, die während des Fluges nachgeführt wird, können bereits während des Fluges Daten des zentralen Datenservers 14 übermittelt werden, jedoch lediglich mit geringen Übertragungsraten von wenigen Megabit pro Sekunde.
-
Jede der Bodenstationen 12 ist mit einem viertenSendeempfänger 24 versehen. Jeder vierte Sendeempfänger 24 weist dabei eine Hochfrequenz-Richtfunkantenne 32 auf, die dazu ausgebildet ist, eine gesteuerte Richtfunk-Kommunikationsverbindung mit dem dritten Sendeempfänger 18 über eine Entfernung von mehreren Kilometern aufzubauen und aufrecht zu erhalten.
-
Die Luftfahrzeug-Kommunikationsstation 10 ist über jeweils separate Schnittstehen 38, 40 zur Spannungsversorgung mit dem Spannungsversorgungsnetz 26 an Bord des Luftfahrzeugs und mit einer Batterie 28 an Bord des Luftfahrzeugs verbindbar. Die Verbindungen über die Schnittstellen 38, 40 können gelöst werden, um die Kommunikationsstation 10 aus dem Luftfahrzeug zu entfernen. Die Spannungsversorgung dient zur Versorgung des zentralen Datenservers 14 und insbesondere des Terabyte-Datenspeichers 20, sowie auch des ersten Sendeempfängers 36. Dabei ist die Batterie 28 ausschließlich zur Spannungsversorgung dieser Komponenten und keiner weiteren Komponenten ausgebildet. Das Spannungsversorgungsnetz 26 wird aus dem Antrieb des Luftfahrzeugs in Form von Flugzeugtriebwerken gespeist. Bei Abschalten der Triebwerke oder Reduzierung der Triebwerksleistung, beispielsweise wenn sich das Luftfahrzeug am Boden befindet, übernimmt die Batterie 28 die Spannungsversorgung. Im Flug, wenn das Spannungsversorgungsnetz 26 aus dem in der Figur nicht dargestellten Antrieb des Luftfahrzeugs gespeist wird, wird die Batterie 28 von dem Spannungsversorgungsnetz 26 aufgeladen.
-
Der erste Sendeempfänger 36 ist, anders als der dritte Sendeempfänger 18, dazu ausgebildet, eine Breitband-Datenverbindung über kurze Entfernungen von wenigen Metern mit einem am Boden angeordneten zweiten Sendeempfänger 42 aufzubauen und zu betreiben. Diese Datenverbindung wird genutzt, wenn sich das Luftfahrzeug in einer Parkposition beispielsweise am Gate eines Flughafens oder in einem Wartungshangar befindet, um die auf dem Terabyte-Datenspeicher 20 hinterlegten Daten an einen Datenserver in räumlicher Nähe zum Flugzeug zu übertragen. Diese Datenübertragung kann ebenfalls per hochfrequentem Richtfunk, per WLAN oder kabelgebunden erfolgen.
-
Ergänzend ist es möglich, die Kommunikationsstation 10 aus dem Luftfahrzeug zu entfernen, wenn sich das Luftfahrzeug in Parkposition am Boden befindet. Die Kommunikationsstation 10 wird dann beispielsweise mit dem zweiten Sendeempfänger 36 oder eine weitere, in der Figur nicht dargestellte Schnittstelle direkt zum Beispiel per Kabel an einen Datenserver angeschlossen, um die auf dem Datenspeicher 20 hinterlegten Daten zu übertragen und gegen neue oder andere Daten auszutauschen. Hierzu kann die Luftfahrzeug-Kommunikationsstation 10 als Modul mit einem separaten Gehäuse 34 ausgebildet sein. Die Kommunikationsstation 10 kann dann gegen eine baugleiche Station 10 ausgetauscht werden, um den Austausch der Daten auf dem Datenspeicher 20 zu ermöglichen.
-
Wenn sich das Luftfahrzeug, an Bord dessen sich die Luftfahrzeug-Kommunikationsstation 10 befindet und mit dessen Unterkomponenten 22 die Kommunikationsstation 10 verbunden ist, im Flug befindet, generieren die Unterkomponenten 22 große Mengen elektronischer Daten von mehreren Terabyte, die auf dem Terabyte-Datenspeicher 20 physikalisch gespeichert werden. Alternativ oder ergänzend greifen die Unterkomponenten 22 zum Beispiel als Inflight Entertainment Systeme auf den Datenspeicher 20 und dessen dort gespeicherte Daten zu, um diese beispielsweise Passagieren in Form von Filmen oder Musikinhalten zur Verfügung zu stellen.
-
Die in dem Datenspeicher 20 gespeicherten elektronischen Daten können während des Fluges an eine Bodenstation 12 gesendet werden, jedoch nur mit einer begrenzten Datenrate von einigen Megabit pro Sekunde. Diese Form der Datenübertragung wird anhand von 2 näher erläutert. Anschließend wird die erfindungsgemäße Breitband-Datenübertragung mit ca. 100 Gigabit pro Sekunde per Richtfunkverbindung zu einem in der Nähe der Parkposition des Luftfahrzeugs positionierten vierten Sendeempfänger 42 anhand von 1 erläutert.
-
Um die in dem Terabyte-Datenspeicher 20 gespeicherten Daten während des Fluges an eine Bodenstation 12 zu übertragen, muss zunächst eine stabile Richtfunkverbindung zwischen dem dritten Sendeempfänger 18 des Luftfahrzeugs und dem vierten Sendeempfänger 24 einer Bodenstation 12 hergestellt werden. Hierzu sendet der vierte Sendeempfänger 24 Anfragesignale an Luftfahrzeuge, die sich in Reichweite oder in dem an die Bodenstation 12 angrenzenden Luftraum befinden. Wenn der dritte Sendeempfänger 18 einer Luftfahrzeug-Kommunikationsstation 10 ein solches Anfragesignal empfängt, wird dieses von dem zentralen Datenserver 14 erfasst und verarbeitet. Der Datenserver 14 generiert sodann ein Bestätigungssignal, dass über den dritten Sendeempfänger 18 in Richtung auf die Bodenstation 12 gesendet wird, von der das Anfragesignal empfangen wurde. Dabei werden die Hauptkeulen der Richtfunkantennen 30, 32 aufeinander ausgerichtet und während der Bewegung des Luftfahrzeugs nachgeführt, sodass eine dauerhafte und stabile Richtfunkverbindung zwischen dem Luftfahrzeug und der Bodenstation 12 aufrecht erhalten wird, solang sich die Luftfahrzeug-Kommunikationsstation 10 in Reichweite der Bodenstation 12 befindet.
-
Sobald die Kommunikationsstation 10 die Reichweite der Bodenstation 12 verlässt, die Reichweite verlassen hat oder in Kürze verlassen wird, wird nach dem oben beschriebenen Prinzip eine Richtfunkverbindung mit der nächsten Bodenstation 12 in Reichweite der Luftfahrzeug-Kommunikationsstation 10 hergestellt und aufrecht erhalten.
-
Während die Richtfunkverbindung mit einer Bodenstation 12 besteht, können die auf dem Datenspeicher 20 gespeicherten Daten an die Bodenstation 12 übertragen werden. Zugleich oder alternativ kann die Bodenstation 12, je nach Bedarf, aktualisierte oder zusätzliche Daten an den zentralen Datenserver 14 senden, um im dem Datenspeicher 20 gespeichert zu werden.
-
Die Richtfunkverbindung zwischen der Kommunikationsstation 10 und einer Bodenstation 12 wird typischerweise während des Reiseflugs aufrecht erhalten. Die Kommunikationsstation 10 besitzt dann aufgrund der Flughöhe des Luftfahrzeugs die größte Reichweite. Wenn sich das Luftfahrzeug dem Boden nähert, bricht die Verbindung irgendwann ab. Sobald das Luftfahrzeug am Boden eine Parkposition erreicht hat, zum Beispiel am Gate oder in einem Wartungshangar, wird unter Anwendung eine Datenkommunikationsverbindung zwischen dem ersten Sendeempfänger 36 und dem zweiten Sendeempfänger 42 in räumlicher Nähe von wenigen Metern zu dem Luftfahrzeug aufgebaut und zur Übertragung der Daten in dem Datenspeicher 20 genutzt. Bei dieser Datenverbindung kann es sich um eine hochfrequente Breitband-Datenverbindung in Form von Richtfunk oder WLAN handeln.
-
1 zeigt den ersten Sendeempfänger 36 und dessen Hochfrequenz-Richtfunkantenne 44, die vorliegend als erste Richtfunkantenne 44 bezeichnet wird. Wenn das Luftfahrzeug gelandet ist, und sich am Boden seiner Parkposition beispielsweise am Gate oder in einem Hangar nähert, empfängt die erste Richtfunkantenne 44 ein Anfragesignal des zweiten Sendeempfängers 42. Dieses Anfragesignal wird ungerichtet abgestrahlt. Bei Empfangen des Anfragesignals sendet der erste Sendeempfänger 36 über die erste Richtfunkantenne 44 ein Bestätigungssignal aus, das von dem zweiten Sendeempfänger über dessen Richtfunkantenne 46, die vorliegend als zweite Richtfunkantenne 46 bezeichnet wird, empfangen wird. Daraufhin wird zwischen dem ersten Sendeempfänger 36 und dem zweiten Sendeempfänger 42 eine hochfrequente Richtfunk-Breitbanddatenverbindung hergestellt, indem die beiden Richtfunkantennen 44, 46 anhand ihrer Sendeempfangskeulen und der empfangenen Signalleistungen derart aufeinander ausgerichtet werden, dass die Empfangsleistung maximal ist.
-
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen drahtlosen Breitband-Datenverbindung in Form von hochfrequentem Richtfunk wird eine drahtlose Datenübertragung großer Mengen elektronischer Daten von mehreren Terabyte in vergleichsweise kurzen Zeiträumen von unter einer Stunde ermöglicht. Das Ausrichten der Antennen - womit vorliegend stets das Ausrichten der Sendeempfangskeulen z.B. bei Phased-Array-Antennen gemeint ist - und das Herstellen der Richtfunkverbindung kann vorzugsweise automatisch erfolgen. Auf Anforderung oder automatisch wird sodann die Datenübertragung ausgeführt. Das manuelle Herstellen einer Verbindung z.B. einer kabelgebundenen Verbindung zwischen dem Flugzeug und einer Bodenstation oder das manuelle Austauschen des Datenspeichers 20 durch Bodenpersonal ist dann nicht erforderlich. Die erfindungsgemäße Funkdatenübertragung am Boden ist bedeutend schneller und einfacher auszuführen als die herkömmlichen Datenübertragungsverfahren.
-
Mit der Erfindung wird erstmals eine regelmäßige und bei Bedarf auch kontinuierliche Übertragung großer Mengen elektronischer Daten in Form von mehreren Terabyte zwischen einem Luftfahrzeug und einer Bodenstation am Boden ermöglicht. Insbesondere können dadurch automatisiert große Mengen avionischer Daten übermittelt werden.
