ITBO20000486A1 - Sistema di comunicazione verso terra per aeromobili . - Google Patents

Description

D E S C R I Z I O N E

del brevetto per invenzione industriale di

La presente invenzione è relativa ad un sistema di comunicazione verso terra per aeromobili.

Durante il volo di un aereo, in particolare durante i voli di durata elevata oppure durante i voli frequentati da uomini di affari in trasferta, è particolarmente sentita da parte dei passeggeri la necessità di potere comunicare telefonicamente verso terra, sia in chiamata, sia in ricezione; inoltre, è sempre più sentita da parte dei passeggeri la necessità di potere collegare i propri computer portatili alla rete Internet per navigare attraverso la rete stessa, per utilizzare i servizi di posta elettronica, oppure per collegarsi a server aziendali.

Attualmente, gli aerei di linea più moderni offrono la possibilità ai passeggeri di effettuare chiamate telefoniche mediante apparecchi telefonici di tipo satellitare (cioè utilizzanti una rete di satelliti per trasmettere le comunicazioni verso terra), i quali richiedono da parte degli utenti l'inserimento di una apposita scheda telefonica prepagata o di una carta di credito per addebitare immediatamente il costo della chiamata stessa.

Tuttavia, i sopra descritti apparecchi telefonici di tipo satellitare portati dagli aerei presentano una serie di inconvenienti per gli utenti; ad esempio, presentano costi di comunicazione molto elevati, non permettono agli utenti di venire chiamati in caso di necessità, sono relativamente scomodi da utilizzare in quanto in numero limitato e disposti in zone definite dell'aereo, e non permettono alcun tipo di collegamento alla rete Internet.

Scopo della presente invenzione è di realizzare un sistema di comunicazione verso terra per aeromobili, il quale sia esente dagli inconvenienti sopra descritti e sia, nel contempo, di facile ed economica attuazione.

In accordo con la presente invenzione viene realizzato un sistema di comunicazione verso terra per aeromobili secondo quanto licitato nella rivendicazione 1.

La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento al disegno annesso, che ne illustra un esempio di attuazione non limitativo; nella figura è illustrata una vista schematica del sistema di comunicazione oggetto della presente invenzione.

Nella figura allegata con 1 è indicato nel suo complesso un sistema di comunicazione tra un aereo 2 ed una rete 3 di telefonia cellulare terrestre, la quale comprende una pluralità di stazioni 4 fisse portanti rispettive antenne 5 operanti in radiofrequenza per irradiare sul territorio il segnale di rete per i telefoni cellulari.

Il sistema 1 di comunicazione comprende un dispositivo 6 di comunicazione in radiofrequenza, il quale è portato dall'aereo 2, è provvisto di una antenna 7 orientata in basso verso la superficie terrestre, ed è collegato con un dispositivo 8 di interfaccia atto a collegare un telefono 9 cellulare al dispositivo 6 di comunicazione. La rete 3 di telefonia cellulare comprende, inoltre, una pluralità di stazioni 10 fisse, ciascuna delle quali è provvista di un rispettivo dispositivo 11 di comunicazione in radiofrequenza, che è provvisto di una relativa antenna 12 orientata in alto verso il cielo ed è atto a comunicare con il dispositivo 6 di comunicazione. Ciascuna stazione 9 comprende un rispettivo dispositivo 13 di interfaccia, il quale è atto a collegare la rete 3 di telefonia cellulare con il corrispondente dispositivo 11 di comunicazione.

Ciascuna stazione 10 può fisicamente coincidere con una rispettiva stazione 3 con la quale può condividere alcune apparecchiature (ad esempio alimentazione e climatizzazione) o può essere indipendente dalle stazioni 3; in altre parole, le stazioni 10 possono venire ricavate all'interno di stazioni 3 esistenti per condividere una parte delle strutture o possono venire realizzate per conto proprio.

Il fatto che le antenne 5 delle stazioni 4 sono normalmente orientate verso il basso riduce notevolmente le possibilità di interferenze reciproche tra le antenne 5 e le antenne 12 e 7; tuttavia, per ridurre ulteriormente la possibilità di interferenze reciproche, le comunicazioni in radiofrequenza effettuate tra i dispositivi 6 e 11 di comunicazione e le comunicazioni in radiofrequenza effettuate dalle stazioni 4 per il normale funzionamento della rete 3 di telefonia cellulare terrestre possono utilizzare frequenze diverse. In aggiunta o in alternativa, per evitare possibili interferenze le comunicazioni in radiofrequenza effettuate tra i dispositivi 6 e 11 di comunicazione e le comunicazioni in radiofrequenza effettuate dalle stazioni 4 per il normale funzionamento della rete 3 di telefonia cellulare terrestre possono utilizzare polarizzazioni opposte; ad esempio le comunicazioni in radiofrequenza effettuate tra i dispositivi 6 e 11 di comunicazione possono utilizzare una polarizzazione verticale, e le comunicazioni in radiofrequenza effettuate dalle stazioni 4 per il normale funzionamento della rete 3 di telefonia cellulare possono utilizzare una polarizzazione orizzontale.

All'interno dell'aereo 2 è prevista una rete 14 interna, la quale comprende una serie di connettori 15 atti a venire collegati a rispettivi telefoni 9 cellulari ed una serie di connettori 16 atti a venire collegati a rispettivi personal computer 17. I connettori 15 e 16 sono collegati ad una unità 18 di raccolta attraverso un cablaggio 19 realizzato preferibilmente con cavi coassiali schermati per evitare interferenze elettromagnetiche con le apparecchiature di bordo dell'aereo 2.

Secondo una preferita forma di attuazione, a ciascuna poltrona (nota e non illustrata) dell'aereo 2 (o della prima classe dell'aereo 2) è associato un rispettivo connettore 15 ed un rispettivo connettore 16 per consentire a ciascun passeggero di collegare il proprio telefono 9 cellulare e/o il proprio personal computer 17 alla rete 14 interna.

L'unità 18 di raccolta è collegata al dispositivo 8 di interfaccia per scambiare con il dispositivo 8 di interfaccia stesso informazioni sia in ingresso che in uscita. In particolare, l'unità 18 di raccolta è atta a riunire le diverse informazioni in arrivo da una pluralità di connettori 15 o 16 in un unico pacchetto di informazioni da trasmettere al dispositivo 8 di interfaccia ed è atta a dividere un unico pacchetto di informazioni ricevuto dal dispositivo 8 di interfaccia in una serie di informazioni separate da inviare ai singoli connettori 15 o 16.

Secondo una preferita forma di attuazione, l'unità 18 di raccolta comprende due sezioni 20 e 21 tra loro indipendenti; la sezione 20 concentra i connettori 15 destinati ai telefoni 9 cellulari, mentre la sezione 21 concentra i connettori 16 destinati ai personal computer 17. Le due sezioni 20 e 21 sono collegate ad una ulteriore sezione 22 di trasmissione collegata con il dispositivo 8 di interfaccia.

Secondo una preferita forma di attuazione, i connettori 15 si collegano alla porta di espansione dei telefoni 9 cellulari; a tale scopo, i connettori 15 sono dotati di rispettivi adattatori (non illustrati) per adeguarsi ai diversi standard di realizzazione di tali porte di espansione utilizzati dai vari costruttori di telefoni cellulari. I connettori 16, invece, operano preferibilmente secondo lo standard USB.

In uso, un dispositivo 13 di interfaccia ed il dispositivo 8 di interfaccia cooperando insieme attraverso la comunicazione radio stabilita tra il rispettivo dispositivo 11 di comunicazione ed il dispositivo 6 di comunicazione sono atti a collegare alla rete 3 di telefonia cellulare terrestre ciascun telefono 9 cellulare per consentire al telefono 9 cellulare stesso di operare normalmente (sia in ricezione, sia in chiamata) con la rete 3 di telefonia cellulare terrestre. In particolare, il dispositivo 8 di interfaccia è atto a leggere i dati identificativi di ciascun telefono 9 cellulare e di comunicare tali dati alla rete 3 di telefonia cellulare attraverso il dispositivo 13 di interfaccia per consentire la completa reperibilità telefonica in chiamata del telefono 9 cellulare stesso.

All'interno della rete 3 di telefonia cellulare terrestre, il dispositivo 8 di interfaccia portato dall'aereo 2 si comporta come una vera e propria unità "BTS" (Base Transceiver Station) mobile; inoltre, il collegamento in radiofrequenza stabilito tra il dispositivo 6 di comunicazione ed il dispositivo 11 di comunicazione virtualizza quella che nelle reti cellulari di terra viene indicata come "Abis Interface" (per le reti GSM) oppure "Iubis Interface" (per le reti UMTS). Questo permette di rendere un telefono 9 cellulare disposto all'interno dell'aereo 2 perfettamente "visibile" all'interno della rete 3 di telefonia cellulare terrestre in modo relativamente semplice ed economico, in quanto la rete 3 di telefonia cellulare terrestre assegna logicamente un telefono 9 cellulare disposto all'interno dell'aereo 2 alla unità "BTS" definita dal dispositivo 8 di interfaccia.

In uso, inoltre, un dispositivo 13 di interfaccia ed il dispositivo 8 di interfaccia cooperando insieme attraverso la comunicazione radio stabilita tra il rispettivo dispositivo 11 di comunicazione ed il dispositivo 6 di comunicazione sono atti a collegare alla rete 3 di telefonia cellulare terrestre ciascun personal computer 17 per consentire al personal computer 17 stesso di connettersi con la rete Internet attraverso la rete 3 di telefonia cellulare.

Secondo una preferita forma di attuazione, la rete 3 di telefonia cellulare opera secondo lo standard UMTS, il quale permette di effettuare collegamenti con la rete Internet a velocità relativamente elevate; inoltre, l'utilizzo pieno dello standard UMTS presuppone la gestibilità aeronautica del sistema ricetrasmissivo secondo modalità operative e di implementazione relativamente semplici.

L'antenna 7 è una antenna di tipo direzionale presentante un determinato cono 23 operativo di ampiezza e direzione determinata, all'interno del quale vengono inviate le onde elettromagnetiche in radiofrequenza emessa dall'antenna 7 stessa.

Secondo una preferita forma di attuazione, la direzione e l'ampiezza del cono 23 operativo sono fisse; in particolare, il cono 23 è orientato vero il basso secondo una direzione sostanzialmente verticale e presenta una ampiezza tale da permettere di avere sempre al suo interno almeno una stazione 10 e la relativa antenna 12.

Il dispositivo 11 di comunicazione di ciascuna stazione 10 utilizza una propria frequenza riservata per trasmettere in radiofrequenza; tale frequenza è diversa da quelle utilizzate dalla stazioni 4 della rete 3 di telefonia cellulare terrestre ed è in generale diversa dalle frequenze utilizzate da tutti gli altri dispositivi 11 di comunicazione, o almeno da tutti i dispositivi 11 di comunicazione disposti nelle vicinanze. Ovviamente, per comunicare con un particolare dispositivo 11 di comunicazione, il dispositivo 6 di comunicazione dovrà utilizzare la frequenza impiegata dal dispositivo 11 di comunicazione stesso; per fare questo, il dispositivo 6 di comunicazione si interfaccia con un dispositivo 24 di regolazione il quale comunica al dispositivo 11 di comunicazione la frequenza da utilizzare in base alla posizione dell'aereo 2.

In particolare, il dispositivo 24 di regolazione comprende un dispositivo 25 di posizionamento atto a determinare la posizione dell'aereo 2, un dispositivo 26 di memoria atto a memorizzare la posizione di ciascuna stazione 10 e la frequenza utilizzata dal relativo dispositivo 11 di comunicazione, ed un dispositivo 27 di supervisione.

Secondo una preferita forma di attuazione, il dispositivo 25 di posizionamento opera secondo lo standard GPS; inoltre, il dispositivo 26 di memoria ed il dispositivo 27 di supervisione sono integrati in un computer industriale {non illustrato), il quale è connesso, tipicamente mediante porta seriale, al dispositivo 25 di posizionamento.

Secondo una alternativa forma di attuazione, la direzione e/o l'ampiezza del cono 23 operativo sono regolate dal dispositivo 24 di regolazione accoppiato all'antenna 7 in modo da mantenere in uso il cono 23 operativo centrato sull'antenna 12 della stazione 10 con la quale il dispositivo 6 di comunicazione è accoppiato; in altre parole, il dispositivo 24 di regolazione è atto a comandare lo spostamento della direzione del cono 23 operativo della antenna 7 per mantenere la antenna 7 stessa in accoppiamento ottimale con una rispettiva antenna 12 della stazione 10 con la quale il dispositivo 6 di comunicazione è accoppiato.

In particolare, il dispositivo 26 di memoria è atto a memorizzare la posizione di ciascuna stazione 10 della rete 3 di telefonia cellulare fissa, ed il dispositivo 27 di supervisione è atto a comandare lo spostamento della direzione del cono 23 operativo della antenna 7 in funzione della posizione dell'aereo e della posizione delle stazioni 10 per portare il detto dispositivo 6 di comunicazione ad accoppiarsi con il dispositivo 11 di comunicazione più vicino o, più in generale, più raggiungibile (tenendo conto di eventuali ostacoli naturali) .

Secondo una possibile forma di attuazione, anche l'ampiezza del cono 23 operativo viene regolata dal dispositivo 24 di regolazione, in modo da utilizzare in ogni condizione di funzionamento il cono 23 operativo di dimensione minima; in particolare, il cono 23 operativo sarà relativamente ampio durante la ricerca di un accoppiamento con una nuova stazione 10 e verrà progressivamente ridotto quando l'accoppiamento con una stazione 10 viene stabilito.

Secondo una ulteriore forma di attuazione, una volta stabilito un accoppiamento radio tra i dispositivi 6 e 11 di comunicazione, la direzione e/o l'ampiezza del cono 23 operativo vengono determinati sia in base alla posizione dell'aereo 2 determinata dal dispositivo 25 di posizionamento, sia in base alle caratteristiche dell'onda elettromagnetica in radiofrequenza ricevuta dall'antenna 7; in altre parole, durante la comunicazione radio il dispositivo 24 di regclazione effettua una serie di piccole correzioni della direzione e/o ampiezza del cono 23 operativo per massimizzare, secondo tecniche di ricerca del massimo di tipo noto, il segnale radio ricevuto dall'antenna 12.

Il fatto di utilizzare una antenna 7 presentante un cono 23 operativo relativamente ridotto combinato con il dispositivo 24 di regolazione della direzione e/o ampiezza del cono 23 operativo stesso, permette di ridurre al minimo la superficie terrestre interessata dalla radiazioni elettromagnetiche in radiofrequenza emesse dall'antenna 7 stessa pur mantenendo, nel contempo, un accoppiamento ottimale tra le due antenne 7 e 12 durante volo dell'aereo 2. La riduzione della superficie terrestre interessata dalla radiazioni elettromagnetiche in radiofrequenza emesse dall'antenna è particolarmente utile, in quanto permette di ridurre l'inquinamento elettromagnetico (detto anche elettrosmog) e le eventuali interferenze con altri dispositivi di comunicazione radio.

Secondo una ulteriore forma di attuazione, il dispositivo 6 di comunicazione comprende due o più antenne 7 tra loro indipendenti e, preferibilmente, integrate in uno stesso corpo trasmissivo; ciascuna antenna 7 è atta ad accoppiarsi con una rispettiva antenna 12 di un relativo dispositivo 11 di comunicazione, in modo da permettere al dispositivo 6 di comunicazione di comunicare contemporaneamente con due o più diversi dispositivi 11 di comunicazione. La comunicazione contemporanea del dispositivo 6 di comunicazione con due o più diversi dispositivi 11 di comunicazione permette sia di avere la ridondanza dei canali di comunicazione per garantire una ottimale funzionalità del servizio, sia di cambiare senza problemi le stazioni 10 di lavoro durante lo spostamento dell'aereo (in particolare, una antenna 12 salta da una stazione 10 alla successiva mentre l'altra antenna 10, o le altre antenne 10, rimangono operative) .

Da quanto sopra esposto, risulta chiaro che il sistema 1 di comunicazione verso terra per aeromobili 2 sopra descritto risulta di economica e facile attuazione, in quanto utilizza le strutture (centrali, cablaggi e stazioni 4) di una rete 3 di telefonia cellulare esistente. Inoltre, il sistema 1 di comunicazione sopra descritto permette a ciascuna passeggero di utilizzare anche durante il volo il proprio telefono 9 cellulare sia in chiamata, sia in ricezione, e di collegare il proprio personal computer 17 alla rete Internet. Quindi, il sistema 1 di comunicazione sopra descritto permette di "aprire" il mondo aeronautico all' utilizzo di Internet in modo semplice ed economico.

Claims (16)

1. R IV E N D I C A Z IO N I 1) Sistema di comunicazione verso terra per aeromobili; il sistema (1) comprendendo un primo dispositivo (6) di comunicazione in radiofrequenza portato da un detto aeromobile (2) e dotato di almeno una rispettiva prima antenna (7) orientata in basso verso la superficie terrestre, ed una pluralità di secondi dispositivi (11) di comunicazione terresti, ciascuno dei quali è dotato di almeno una rispettiva seconda antenna (12) orientata in alto verso il cielo per comunicare con il detto primo dispositivo (6) di comunicazione; il sistema (1) essendo caratterizzato dal fatto di comprende almeno un primo dispositivo (8) di interfaccia atto a collegare un telefono (9) cellulare al detto primo dispositivo (6) di comunicazione e di comprendere una rete (3) di telefonia cellulare terrestre provvista di una pluralità di stazioni (10) fisse, ciascuna delle quali alloggia un rispettivo detto secondo dispositivo (11) di comunicazione ed un rispettivo secondo dispositivo (13) di interfaccia, il quale è atto a collegare la rete (3) di telefonia cellulare terrestre con il corrispondente secondo dispositivo (11) di comunicazione; un detto primo ed un detto secondo dispositivo (8, 13) di interfaccia cooperando insieme essendo atti a collegare alla detta rete (3) di telefonia cellulare terrestre un detto telefono (9) cellulare per consentire al telefono (9) cellulare stesso di operare con la rete (3) di telefonia cellulare terrestre.
2. 2) Sistema di comunicazione secondo la rivendicazione 1, in cui il detto primo dispositivo (8) di interfaccia è atto a leggere i dati identificativi di ciascun telefono (9) cellulare collegato al primo dispositivo (8) di interfaccia stesso e di comunicare tali dati alla detta rete (3) di telefonia cellulare terrestre attraverso il detto secondo dispositivo (13) di interfaccia.
3. 3) Sistema di comunicazione secondo la rivendicazione 2 , in cui il detto primo dispositivo (8) di interfaccia opera come una unità "BTS" mobile all'interno della detta rete (3) di telefonia cellulare terrestre.
4. 4) Sistema di comunicazione secondo la rivendicazione 2 o 3, e comprendente una unità (18) di raccolta collegata al detto primo dispositivo (8) di interfaccia ed una serie di primi connettori (15), ciascuno dei quali è atto a venire collegato con un rispettivo telefono (9) cellulare ed è collegato alla unità (18) di raccolta; l'unità (18) di raccolta essendo atta a riunire in un unico pacchetto le informazioni ricevute dai telefoni (9) cellulari ed a suddividere in rispettive informazioni verso i telefoni (9) cellulari un pacchetto ricevuto dal primo dispositivo (8) di interfaccia.
5. 5) Sistema di comunicazione secondo la rivendicazione 4, in cui il detto primo dispositivo (8) di interfaccia è atto a venire collegato con almeno un personal computer (17); un detto primo ed un detto secondo dispositivo (8, 13) di interfaccia cooperando insieme essendo atti a collegare alla detta rete (3) di telefonia cellulare terrestre il detto personal computer (17) per consentire al personal computer (17) stesso di connettersi con la rete (3) Internet attraverso la detta rete (3) di telefonia cellulare terrestre .
6. 6) Sistema di comunicazione secondo la rivendicazione 5, e comprendente una serie di secondi connettori (16), ciascuno dei quali è atto a venire collegato con un rispettivo personal computer (17) ed è collegato alla unità (18) di raccolta; l'unità (18) di raccolta essendo atta a riunire in un unico pacchetto le informazioni ricevute dai personal computer (17) e a suddividere in rispettive informazioni verso i personal computer (17) un pacchetto ricevuto dal primo dispositivo (8) di interfaccia.
7. 7) Sistema di comunicazione secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui ciascun detto secondo dispositivo (11) di comunicazione utilizza almeno una frequenza propria in generale diversa dalla frequenza utilizzata dagli altri secondi dispositivi (11) di comunicazione terrestre.
8. 8) Sistema di comunicazione secondo la rivendicazione 7, e comprendente mezzi (24) di regolazione atti a variare la frequenza utilizzata dal detto primo dispositivo (6) di comunicazione in funzione della posizione del detto aeromobile (2).
9. 9) Sistema dì comunicazione secondo la rivendicazione 8, in cui i detti mezzi (24) di regolazione comprendono un dispositivo (25) di posizionamento atto a determinare la posizione dell'aeromobile (2) ed un dispositivo (26) di memoria atto a memorizzare la posizione di ciascuna detta stazione (10) e la frequenza utilizzata dal rispettivo detto secondo dispositivo (11) di comunicazione.
10. 10) Sistema di comunicazione secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui la detta prima antenna (7) è una antenna direzionale presentante un determinato cono (23) operativo; il detto primo dispositivo (6) di comunicazione presentando mezzi (24) di regolazione atti a variare la direzione del cono (23) operativo della prima antenna (7).
11. 11) Sistema di comunicazione secondo la rivendicazione 10, in cui i detti mezzi (24) di regolazione sono atti a comandare lo spostamento della detta direzione del cono (23) operativo della prima antenna (7) per mantenere la prima antenna (7) stessa in accoppiamento ottimale con una rispettiva detta seconda antenna (12).
12. 12) Sistema di comunicazione secondo la rivendicazione 10 o 11, in cui i detti mezzi (24) di regolazione sono atti a regolare una ampiezza del detto cono (23) operativo della prima antenna (7).
13. 13) Sistema di comunicazione secondo la rivendicazione 10, 11 o 12, in cui i detti mezzi (24) di regolazione comprendono un dispositivo (25) di posizionamento atto a determinare la posizione dell'aeromobile (2), un dispositivo (26) di memoria atto a memorizzare la posizione di ciascuna detta stazione (10) della rete (3) di telefonia cellulare fissa, ed un dispositivo (27) di supervisione atto a comandare lo spostamento della detta direzione del cono (23) operativo della prima antenna (7) in funzione della posizione dell'aeromobile (2) e della posizione delle stazioni (10) per portare il detto primo dispositivo (6) di comunicazione ad accoppiarsi con il secondo dispositivo (11) di comunicazione più raggiungibile .
14. 14) Sistema di comunicazione secondo la rivendicazione 13, in cui il detto dispositivo (25) di posizionamento opera secondo lo standard GPS; il detto dispositivo (26) di memoria ed il detto dispositivo (27) di supervisione essendo integrati in un computer industriale.
15. 15) Sistema di comunicazione secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui il detto primo dispositivo (6) di comunicazione comprende almeno due dette prime antenne (7) tra loro indipendenti, ciascuna delle quali è atta ad accoppiarsi con una rispettiva detta seconda antenna (12) di due diversi detti secondi dispositivi (11) di comunicazione; il detto primo dispositivo (6) di comunicazione essendo atto a comunicare contemporaneamente con due diversi secondi dispositivi (11) di comunicazione.
16. 16) Sistema di comunicazione secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui la detta rete (3) di telefonia cellulare fissa opera secondo lo standard UMTS.