JP2017028671A - 航空機・地上システム間のマルチバンド無線データ伝送 - Google Patents

航空機・地上システム間のマルチバンド無線データ伝送 Download PDF

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Abstract

【課題】航空機と地上システムとの間のマルチバンド無線データ伝送のための方法及びシステムを提供する。
【解決手段】データ伝送は異なる波長範囲を用い、波長範囲の各々は、異なるデータドメイン202a、202bに対応し異なる通信チャネルを確立する。この波長差が、異なるデータドメイン間の物理的な分離をもたらし、データセキュリティが向上する。異なるデータドメインからのデータセットを伝送するために、航空機外側の単一のブロードバンドアンテナ122が用いられる。マルチアンテナ構成と比較して、航空機の抗力及び重量が低減し且つ構造上の一体性が高まる。種々の航空機システムに接続された種々の航空機通信モジュール204a、204bは、異なるデータドメインをハンドリングし異なる波長範囲で動作する。これらのモジュールは、マルチプレクサ206を用いて同じアンテナに接続される。この接続は、ゲートデバイスを用いて制御される。
【選択図】図2A

Description

現代の航空機に搭載された様々なシステムにおいて、記憶、収集、利用されるデータの量はハイペースで増加している。これらのシステムは、キャビンの運用、アビオニクスの動作、及び機内娯楽のためのデータをサポートし得る。更に、典型的なフライトにおいて、運航用データ及び整備用データ並びにエンジン性能データが生成され、着陸時に地上システムへの転送が必要となり得る。一般的に、航空会社は、データの更新及び自社の航空機上の(例えば、フライト運航及び乗客用娯楽)ソフトウェアの構築、並びに、自社航空機からの様々なデータ(例えば、整備ログ及びシステムパフォーマンスログ)のタイムリーなダウンロードを担っている。これらのアクティビティのすべてが、航空機が例えば複数のフライト間に空港にいる間に、航空機と地上システムとの間の高速且つセキュアなデータ伝送を要する。空港で利用可能な幾つかの通信チャネルのセキュリティレベルは低いことが多く、セキュリティ侵害に繋がり、ミッションクリティカルな種々のデータを含む航空機データに影響することがある。
WiFi、WiMAX、セルラ、及びSatComなどの種々の通信チャネルを用いた、航空機と地上システムとの間のマルチバンド無線データ伝送のための方法及びシステムが提供される。伝送には異なる波長範囲が用いられ、これにより波長範囲の各々が異なるデータドメインに対応し、異なる通信チャネルを確立し得る。この波長差により、異なるデータドメイン間の物理的な分離がもたらされ、結果としてセキュリティが向上する。更に、異なるデータドメインからのデータセットを伝送するために、航空機外側の単一のブロードバンドアンテナが用いられる。このシングルアンテナ構成により、マルチアンテナ構成と比較して、抗力及び重量が低減され、航空機の構造上の一体性が改善される。同時に、航空機の外側にアンテナを配置することにより、航空機内部に配置されたアンテナと比較して、データ伝送が増大する。種々の航空機システムに接続された種々の航空機通信モジュールは、異なる通信チャネルの確立及び異なるデータドメインの伝送を担い、それぞれが異なる波長範囲を利用する。これらのモジュールは、マルチプレクサを用いて同じアンテナに接続される。この接続はゲートデバイスを用いて制御され、通信チャネルの利用可能性、セキュリティステータス、及びその他の要因の検証によって条件付けられ得る。幾つかの実施形態で、一又は複数の通信チャネルにおける通信を制御するために別々のデータセットが用いられ得る。
幾つかの実施形態で、航空機と一又は複数の地上システムとの間のマルチバンド無線データ伝送のための方法は、第1の地上システムへ伝送するために、第1のデータセットを第1の航空機通信モジュールにおいて受信することを含む。本方法は、第1の航空機通信モジュールを用いてRF信号を生成することにより進行する。第1のRF信号は、航空機の外側に配置された航空機のブロードバンドアンテナに接続される、マルチプレクサに供給される。本方法は、航空機のブロードバンドアンテナからの第1のRF信号を第1の地上システムへ伝送することを含む。本方法は、第2の地上システムへ伝送するための第2のデータセットを第2の航空機通信モジュールにおいて受信すること、及び、第2の航空機通信モジュールを用いて第2のRF信号を生成することを含む。第2のRF信号もまた、マルチプレクサに供給される。本方法は、航空機のブロードバンドアンテナからの第2のRF信号を第2の地上システムへ伝送することにより進行する。第1のRF信号の波長範囲は、第2のRF信号の波長範囲とは異なる。幾つかの実施形態で、第1のRF信号の波長範囲は、第2のRF信号の波長範囲と重複しない。
幾つかの実施形態で、第1のRF信号の伝送が、第2のRF信号の伝送と、少なくとも部分的に時間的に重複する。具体的には、第1のRF信号及び第2のRF信号が、(例えば、少なくとも幾らかの期間)同時に伝送され得る。この特徴は更に、第1のデータドメイン及び第2のデータドメインのデータドメインからのデータセットを表すRF信号の伝送中であっても、これらデータドメイン間の物理的な分離アスペクトを反映している。
幾つかの実施形態で、本方法は、航空機のブロードバンドアンテナにおいて第1のRFエネルギーをチェックすることも含む。第1のRFエネルギーは、第1のRF信号の波長範囲に対応する。第1のRFエネルギーは、第1の地上システムの第1の地上アンテナを用いて生成される。このチェック工程は、第1のRF信号を伝送する前に実施される。更に、第1のRF信号の伝送は、第1のRFエネルギーが特定の範囲(例えば、第1の範囲)内にあることを条件とし得る。第1のRFエネルギーがこの範囲内にない場合、第1のRF信号は伝送されない。チェックは、航空機が入手可能な、航空機の現在位置についての情報(例えば、現在の航空機における地上システムの利用可能性)に基づいて実施され得る。幾つかの実施形態で、第1の航空機通信モジュールは、ゲートデバイスを用いてマルチプレクサに接続される。ゲートデバイスは、第1の範囲内にある第1のRFエネルギーに依存して、第1の航空機通信モジュールをマルチプレクサに接続するように動作し得るか、又は第1の航空機通信モジュールをマルチプレクサから切断するように動作し得る。本方法は、航空機のブロードバンドアンテナにおけるRFエネルギーを、他の通信チャネルについて又は特定の実施形態ではすべてのチャネルについて、チェックすることも含み得る。例えば、本方法は、航空機のブロードバンドアンテナにおける第2のRFエネルギーをチェックすることも含み得る。第2のRFエネルギーは、第2のRF信号の波長範囲に対応する。第2のRFエネルギーは、第2の地上システムの第2の地上アンテナを用いて生成される。このチェック工程は、第2のRF信号を伝送する前に実施される。
幾つかの実施形態で、第1の地上アンテナは第2の地上アンテナとは異なる。例えば、第1の地上アンテナはWiFiアンテナであり得、第2の地上アンテナは、WiMAXアンテナ、セルラアンテナ、又はSatComアンテナであり得る。より具体的には、第1の地上アンテナがWiMAXアンテナであり得、第2の地上アンテナがSatComアンテナであり得る。代替的に、第1のRF信号及び第2のRF信号は、同じ地上アンテナ(例えば、1つの地上アンテナ)に伝送され得る。幾つかの実施形態で、航空機のブロードバンドアンテナは、約10kHz〜60GHzの波長範囲、より詳細には約700MHz〜6GHzの波長範囲で伝送するように構成される。この範囲は、異なる航空機通信モジュールによって別々に利用される複数のサブレンジを含む。
航空機から第1の及び第2の地上システムへと転送されるデータセットは、異なるデータドメインに属し得、種々の航空機システム(例えば、互いに異なる航空機通信システム)から、並びに、航空機通信モジュール、マルチプレクサ、及びその他の構成要素を含む航空機通信システムから、航空機通信モジュールによって受信され得る。例えば、第1のデータセットが航空機制御システムから受信され得る一方、第2のデータセットは、エアライン情報サービスシステム又は乗客情報サービスシステム並びに娯楽サービスシステムのうちの1つから受信され得る。これらの航空機システムは、通信上分離され得る。即ち、ある航空機システムのデータセットは別の航空機システムによってアクセス可能でなく、その逆も当てはまる。より詳細には、航空機システムが物理的に分離され得る。物理的な分離は、それらの航空機システム間の通信上の分離も含む。従って、例えば、乗客情報サービスシステム及び娯楽サービスシステムのセキュリティが侵害される場合、この侵害は航空機制御システムには影響しない。
幾つかの実施形態で、本方法は、第3のデータセットを受信することも含む。第3のデータセットは、航空機のブロードバンドアンテナの動作範囲内にある第1の地上システムの(より詳細には、第1の地上システムの第1の地上アンテナの)現在の利用可能性を示し得る。第1のRF信号の伝送は、この利用可能性を条件とし得る。第1の地上システムが利用可能でないことを第3のデータセットが示す場合、第1のRF信号は伝送されない。代替的に、第1のシステムが利用可能であることを第3のデータセットが示す場合、第1のRF信号は第1のアンテナに伝送される。幾つかの実施形態で、第3のデータセットは第2の航空機通信モジュールで受信され得る。この第2のモジュールは、第1の航空機通信モジュールとマルチプレクサとの間の接続を形成するか又は切断するように動作する、ゲートデバイスを制御し得る。第2の航空機通信モジュールが、第1の通信チャネル(即ち、第1の航空機通信モジュールによってハンドリングされるチャネル)においてゲートデバイスを制御しても、第1の通信チャネルと第2の通信チャネルとは物理的に分離されたままである。1つのチャネル(例えば、上記の例では第2の通信チャネル)を用いて伝送されたデータが別のチャネル(例えば、第1の通信チャネル)における通信を制御するのに用いられるので、この制御の特徴はクロスチェックとも称され得る。
幾つかの実施形態で、本方法は、第4のデータセットを受信することを含む。第4のデータセットは、現在のセキュリティステータスが航空機のブロードバンドアンテナの動作範囲内にあることを示す。例えば、1つの空港が、様々な要因、現在の脅威、先行の脅威などについて割り当てられた異なるレベルのセキュリティを有し得る。この実施例で、第1のRF信号の伝送はこのセキュリティステータスを条件とし得る。この特徴はクロスチェック機能としても実装され得、これにより、第4のデータセットが第2の航空機通信モジュールによって受信され、第1の航空機通信モジュールとマルチプレクサとを接続するか又は切断するかの何れかによって第1の通信チャネルを制御するために用いられ得る。
幾つかの実施形態で、第1のRF信号の伝送は、航空機の現在位置における第1の地上システムの利用可能性を条件とする。第1の地上システム(及び幾つかの実施形態ではその他の地上システム)の利用可能性が、通信データベースから供給される。この情報は、一又は複数の通信チャネルを確立した後に更新され得る。
幾つかの実施形態で、第1の航空機通信モジュールは、第2のRF信号の波長範囲内で動作可能でない。同様に、第2の航空機通信モジュールは、第1のRF信号の波長範囲内で動作可能でない。この特徴は、データドメインと通信チャネルとの間の物理的な分離も確保する。
航空機と一又は複数の地上システムとの間のマルチバンド無線データ伝送のためのシステムも提供される。本システムは、第1の波長動作範囲内で動作するように設定された第1の航空機通信モジュールを含み得る。本システムは、第2の波長動作範囲内で動作するように設定された第2の航空機通信モジュールも含み得る。第2の波長動作範囲は、第1の波長動作範囲と重複しない。本システムは、第1の航空機通信モジュール及び第2の航空機通信モジュールに接続された、マルチプレクサを含み得る。マルチプレクサは、第1の波長動作範囲における第1の航空機通信モジュールからのRF信号と、第2の波長動作範囲における第2の航空機通信モジュールからのRF信号とを、組み合わせるように設定され得る。本システムは、航空機の外側に配置されたブロードバンドアンテナを含み得る。ブロードバンドアンテナは、マルチプレクサに接続されて、第1の波長動作範囲及び第2の波長動作範囲におけるRF信号を、一又は複数の地上システムへ伝送するように設定され得る。
本システムは、複数のデータセットを有する通信データベースも含み得る。各データセットは、第1の波長の動作範囲にあるRFエネルギーについての第1の範囲、及び、第2の波長の動作範囲にあるRFエネルギーについての第2の範囲を含む。複数のデータセットの各々が、異なる空港に対応する。例えば、航空機が特定の空港に到着すると、対応するデータセットが読み出されて、通信チャネルを形成するために航空機通信システムによって使用されるか、又は使用されない。例えば、あるデータセットが、航空機通信モジュールの各々とマルチプレクサとの間のゲートデバイスの動作を制御するために用いられ得る。
幾つかの実施形態で、本システムは航空機の一部分であり得る。具体的には、第1の航空機通信モジュール、第2の航空機通信モジュール、及びマルチプレクサが、航空機に固定的に取り付けられ得る。航空機は、航空機制御システム、エアライン情報サービスシステム、並びに乗客情報サービスシステム及び娯楽サービスシステムも含む。航空機制御システム、エアライン情報サービスシステム、及び乗客情報・娯楽サービスシステムのうちの少なくとも1つは、第1の航空機通信モジュールに通信可能に結合される。航空機制御システム、エアライン情報サービスシステム、及び乗客情報・娯楽サービスシステムのうちの別の1つが、第2の航空機通信モジュールに通信可能に結合される。
コンピュータ可読プログラムコードが実装されたコンピュータ可用媒体を含む、コンピュータプログラム製品も提供される。航空機と一又は複数の地上システムとの間のマルチバンド無線データ伝送のための方法を実施するために、該コンピュータ可読プログラムコードが実行されるように適合される。本方法は、第1の航空機通信モジュールにおいて、第1の地上システムへ伝送するための第1のセットを受信することを含む。本方法は、第1の航空機通信モジュールを用いて、第1のデータセットに基づいて第1のRF信号を生成することにより進行する。第1のRF信号は、航空機のブロードバンドアンテナに接続されたマルチプレクサに供給される。このアンテナは航空機の外側にも配置され得る。本方法は、航空機のブロードバンドアンテナからの第1のRF信号を第1の地上システムへ伝送することを含む。本方法は、第2の地上システムへ伝送するための第2のデータセットを第2の航空機通信モジュールにおいて受信することにより進行する。本方法は、第2の航空機通信モジュールを用いて、第2のデータセットに基づいて第2のRF信号を生成することも含む。第2のRF信号もまた、マルチプレクサに供給される。本方法は、航空機のブロードバンドアンテナからの第2のRF信号を第2の地上アンテナへ伝送することにより進行する。第1のRF信号の波長範囲は、第2のRF信号の波長範囲とは異なる。幾つかの実施形態で、第1のRF信号の波長範囲は、第2のRF信号の波長範囲と重複しない。
幾つかの実施形態で、航空機と一又は複数の地上システムとの間のマルチバンド無線データ伝送のための方法は、第1の地上システムの利用可能性を決定することを含む。本方法は、第1の航空機通信モジュールにおいて第1のデータセットを受信すること、及び、第1のデータセットに基づいて第1の無線周波数(RF)信号を生成することにより進行する。第1のRF信号は、第1の航空機通信モジュールに基づいて生成される。次いで、第1の地上システムが利用可能である場合、第1のRF信号は、航空機の外側に配置された航空機のブロードバンドアンテナに接続されているマルチプレクサに送信される。地上システムが利用可能でない場合、第1のRF信号はマルチプレクサに送信されない。実際、地上システムが利用可能でない場合、マルチプレクサは第1の航空機通信モジュールから切断される。本方法は、第1のRF信号がマルチプレクサへ送信される場合、航空機のブロードバンドアンテナを用いて、第1のRF信号を第1の地上システムへ伝送することにより進行する。幾つかの実施形態で、本方法はまた、第2の航空機通信モジュールにおいて第2のデータセットを受信すること、第2のデータセットに基づいて第2のRF信号を生成すること、第2のRF信号をマルチプレクサへ送信すること、及び、航空機のブロードバンドアンテナを用いて第2のRF信号を第2の地上システムへ伝送することを含む。第2のRF信号は、第2の航空機通信モジュールを用いて生成される。第1のRF信号の波長範囲は、第2のRF信号の波長範囲とは異なり得る。
幾つかの実施形態で、第1の地上システムの利用可能性を決定することは、第3のデータセットを受信することを含む。第3のデータセットは、航空機の現在位置における第1の地上システムの利用可能性についての情報を含む。第3のデータセットは、第2の航空機通信モジュール、ゲートデバイス、又は第1の航空機通信モジュール及び第1の地上システムに対応する第1の通信チャネルを制御するために動作可能な、何らかの他の装置によって受信され得る。第3のデータセットは、航空機の通信データベースから受信され得る。例えば、通信データベースは、航空機が目指す一又は複数の航空機における地上システムの利用可能性を含み得る。幾つかの実施形態で、第3のデータセットは、航空機が現在の位置にいる間、第2の地上システムから第2の航空機通信モジュールによって受信され得る。第3のデータセットは、第1の航空機通信モジュールとマルチプレクサとの間の接続を制御するために用いられ得る。第3のデータセットは、第1の航空機通信モジュールとマルチプレクサとを接続する第1のゲートデバイスの動作を制御するために用いられ得る。第3のデータセットは、第1のデータセットのための情報を選択するために用いられ得る。例えば、第3のデータセットは、第1の地上システムが利用可能であることを示し得るが、第1の地上システムがセキュリティ上のリスクに晒されていること(例えば、この航空機位置で他の地上システムが利用可能であること、一般的なセキュリティ警告など)も示し得る。この情報は、第1のデータセットのためのデータのサブセットを選択するために用いられ得る。換言すれば、第1の地上システムがセキュリティ上のリスクに晒されている場合、すべての情報が転送されることはない。更に、第3のデータセットは、第1のデータセットの情報を暗号化するための暗号化鍵を含み得る。この場合、第3のデータセットは第1の航空機通信モジュールによって受信され得る。
幾つかの実施形態で、第1の地上システムが利用可能でない場合、本方法は、第4のデータセットを第2の地上通信モジュールへ送信することにより進行する。第4のデータセットは、第1の地上システムが利用可能でないことを示す。この場合、第2の地上システムは、第1の地上システムの利用不可能性について知らされる。
幾つかの実施形態で、第1のRF信号の波長範囲は、第2のRF信号の波長範囲と重複しない。第1のRF信号の伝送が、第2のRF信号の伝送と、少なくとも部分的に時間的に重複し得る。第1の地上システムのアンテナがWiFiアンテナであり得る一方、第2の地上システムのアンテナは、WiMAXアンテナ、セルラアンテナ、又はSatComであり得る。幾つかの実施形態で、第1のデータセットは第1の航空機システムから受信され得る一方、第2のデータセットは第2の航空機システムから受信され得る。第1の航空機システム及び第2の航空機システムは、通信上分離され得るか、より詳細には、物理的に分離され得る。第1の航空機システムは航空機制御システムであり得る一方、第2の航空機システムは、エアライン情報サービスシステム又は乗客情報・娯楽サービスシステムのうちの1つであり得る。幾つかの実施形態で、第1の航空機通信モジュールは、第2のRF信号の波長範囲内で動作可能でない。同様に、第2の航空機通信モジュールは、第1のRF信号の波長範囲内で動作可能でない。
幾つかの実施形態で、航空機と一又は複数の地上システムとの間のマルチバンド無線データ伝送のためのシステムは、第1の波長動作範囲内で動作するように設定された第1の航空機通信モジュール、第2の波長動作範囲内で動作するように設定された第2の航空機通信モジュール、複数の位置における地上システムの利用可能性を含む通信データベース、第1の航空機通信モジュールと第2の航空機通信モジュールとに接続されたマルチプレクサ、及び、航空機の外側に配置されたブロードバンドアンテナを含む。第2の波長動作範囲は、第1の波長動作範囲と重複しない。マルチプレクサは、第1の波長動作範囲内の第1の航空機通信モジュールからのRF信号と、第2の波長動作範囲内の第2の航空機通信モジュールからのRF信号とを組み合わせるように設定される。ブロードバンドアンテナは、マルチプレクサに接続されて、第1の波長動作範囲及び第2の波長動作範囲内のRF信号を伝送するように設定される。通信データベースは、第1の航空機通信モジュールによって更新されるように設定される。幾つかの実施形態で、第1の航空機通信モジュールが第1の航空機システムに接続される一方、第2の航空機通信モジュールは第2の航空機システムに接続される。第1の航空機システム及び第2の航空機システムは、通信上分離され得るか、より詳細には、物理的に分離される。
幾つかの実施形態で、コンピュータ可読プログラムコードが実装されたコンピュータ可用媒体を含む、コンピュータプログラム製品も提供される。航空機と一又は複数の地上システムとの間のマルチバンド無線データ伝送のための方法を実施するために、該コンピュータ可読プログラムコードが実行されるように適合される。本方法は、第1の地上システムの利用可能性を決定すること、第1の航空機通信モジュールにおいて第1のデータセットを受信すること、第1のデータセットに基づいて第1のRF信号を生成する(これにより第1のRF信号が第1の航空機通信モジュールを用いて生成される)こと、第1の地上システムが利用可能である場合に、航空機の外側に配置された航空機のブロードバンドアンテナに接続された第1のRF信号をマルチプレクサへ送信すること、第1のRF信号がマルチプレクサに送信される場合に、航空機のブロードバンドアンテナを用いて第1のRF信号を第1の地上システムへ伝送すること、第2の航空機通信モジュールにおいて第2のデータセットを受信すること、第2のデータセットに基づいて第2のRF信号を生成する(これにより第2の航空機通信モジュールを用いて第2のRF信号が生成される)こと、第2のRF信号をマルチプレクサへ送信すること、及び、航空機のブロードバンドアンテナを用いて第2のRF信号を第2の地上システムへ伝送することを含む。第1のRF信号の波長範囲は、第2のRF信号の波長範囲と異なり得る。
これらの実施形態及び他の実施形態は、図面を参照して以下で更に説明される。
幾つかの実施形態による、航空機と2つの地上システムとの間のマルチバンド無線データ伝送の概略図である。 幾つかの実施形態による、2つのデータドメイン、及び、これらの2つのデータドメイン内でデータ伝送のハンドリングに関わる様々な構成要素の概略図である。 幾つかの実施形態による、航空機通信システム及び地上システムの特定の構成要素の概略図である。 幾つかの実施形態による通信システムの概略図であり、一方の通信モジュールと航空機のマルチプレクサとの間の接続が、他方の通信モジュールによって受信されるRF信号を条件としている。 幾つかの実施形態による通信システムの概略図であり、1つの通信モジュールと航空機のマルチプレクサとの間の接続が、2つの他の通信モジュールによって受信されるRF信号を条件としている。 幾つかの実施形態による航空機通信システムの概略図である。 航空機と一又は複数の地上の外部ネットワークとの間のマルチバンド無線データ伝送のための方法に対応するプロセスフロー図である。 幾つかの実施形態による、製造の初期段階から保守に至るまでの航空機のライフサイクルの主要な操作を反映するプロセスフロー図である。 幾つかの実施形態による、航空機の様々な主要コンポーネントを図解するブロック図である。 幾つかの実施形態によるデータ処理システムを示すブロック図である。
以下の説明では、提示されている概念の完全な理解をもたらすために多数の具体的な詳細事項が明記されている。提示されている概念は、これらの具体的な詳細事項の一部又は全てを含まずに実施可能である。他の実施例においては、説明されている概念を不必要に分かりにくくしないよう、よく知られている処理工程については詳細に説明していない。幾つかの概念は特定の実施例と関連付けて説明されるが、これらの実施例は限定を意図していないことを理解されたい。
序論
従来の航空データ管理及びデータ伝送方式は、機上ネットワークサーバなどの1つの中央システムを用いた異なるデータドメインのハンドリングに基づくのが典型的である。データドメインは、ハードウェアレベルではなくソフトウェアレベルで分離される。しかしながら、異なるデータドメイン間で形成されたハードウェアリンクは、固有のセキュリティ上の問題を有する。具体的には、ソフトウェアの分離は、ハードウェアの分離よりも容易に攻撃され得る。航空機のハードウェアに対する物理的なアクセスは典型的には良好に制御され、入手可能となることは少ない。ソフトウェアは特に、飛行中のインターネットアクセスなどの航空会社が提供する新しいサービスにおいてはるかにアクセシブルである。
下記で更に述べるように、異なるデータドメインは、これらのデータドメインに関連するタスクに応じて、異なるセキュリティレベルを有する。例えば、乗客情報・娯楽サービスドメイン(PIESD)は、例えば機上インターネット、電話、及びその他のサービスを利用する乗客にとってアクセシブルである必要がある。PIESDは、オープンアクセスを伴う低セキュリティドメインの一例である。セキュリティの分布図の対極にあるのは航空機制御ドメイン(ACD)であり、ここには離陸、飛行、及び着陸などの航空機の操縦に使用されるデータが含まれる。ACD内のデータはすべて、攻撃が望まれない。データドメイン間のソフトウェア分離に依存する従来の方式では、PIESDにアクセス可能な人物が、例えばハードウェアコンポーネントに対する物理的アクセスを得るよりも更に、悪意を持って又は意図せずに、この分離を打破する可能性が高まる。更に、ソフトウェア分離においては、何者かが航空機の重要な領域及びハードウェアに対する物理的アクセスを得た場合よりも、セキュリティ侵害を検出することがより困難となり得る。ソフトウェア分離に伴うセキュリティリスクを低減するために、ソフトウェアは詳細にテストされて評価され、結果として実装、アップグレード、及びその他の遅延が発生し同時に関連コストが増大する。
航空機データドメインの物理的な分離は、ソフトウェア分離に関連する多くのセキュリティ上の課題を除去する。物理的な分離は、各々が別々のデータドメインをハンドリングする別々のハードウェアネットワークと見なされ得る。更に、各ドメインは、航空機と地上システムとで別々の通信チャネルをデータ伝送に使用する。本開示の目的のために、通信チャネルは無線通信チャネル(例えば、各チャネルが各データドメインの専用の波長範囲を有する)、有線アクセス(例えば、各チャネルが各データドメイン用の別々のワイヤ、ファイバなどの組を有する)であり得る。
物理的な分離を下記の実施例で示す。着陸中、航空機は自身のPIESD及びACDをアップデートする(例えば、航空機上のPIESD及びACDから2つ以上の地上システムへデータセットを伝送する)必要があり得る。航空機のハードウェア構成に基づき、PIESDは、第1の航空機通信モジュール(例えば、セルラモデム)によってのみ物理的にアクセス可能であり得る一方、ACDは第2の航空機通信モジュール(例えば、Wi−Fiルータ)によってのみ物理的にアクセス可能であり得る。PIESDに関連するハードウェアとACDに関連するハードウェアとの間に幾つかの物理的な接続が存在し得ることに留意されたい。例えば、第1の航空機通信モジュール及び第2の航空機通信モジュールが両方ともマルチプレクサに接続され得る。更に、ACDを担当するシステムがPIESDによって用いられる通信チャネルを制御するように設定され得る。例えば、ACDは、例えば、第2の航空機通信モジュールとマルチプレクサとの間のゲートデバイスを制御することにより、自身の情報を用いて第2の航空機通信モジュールとマルチプレクサとの間のリンクを形成又は切断し得る。
上記の実施例では、セルラ通信チャネルが攻撃される場合でも, PIESD(又はセルラモデム)とACD(又はWi−Fiルータ)との間で物理的なデータリンクが存在しないので、ACDに影響しない。Wi−Fi通信チャネルが攻撃される場合のみ、ACDに影響し得る。しかしながら、この実施例で、Wi−Fi通信チャネルへのアクセスは(例えば、空港サービスに)限定され得、及び/又は、一般大衆には利用可能でない特定のプロトコルを用い得る。
航空機における物理的な分離を実装することに付随する1つの大きな課題は、送信用ハードウェアである。各データドメインは固有の通信チャネルを有するので、各チャネルが別々のハードウェアセットを使用するのが典型的である。各通信チャネルは有線又は無線であり得る。空港にいる航空機に対し有線接続を作成することは困難であるので、無線通信が中心となる。しかしながら、各無線通信チャネルは、Sバンドアンテナ、Cバンドアンテナ、又は航空用モノポールアンテナなどの別々のアンテナを使用するのが通常である。各航空機アンテナは航空機の外側に配置される必要があり、これにより飛行時の抗力及び航空機の重量が増加し、航空機外板に構造的な突起が必要となる。追加のアンテナを付加することに付随するこれらの結果はすべて望ましくないものである。
航空機と一又は複数の地上システムとの間の複数の無線通信チャネルを用いたデータ伝送方法及びシステムが提供され、これによりこれら複数のチャネルが航空機のブロードバンドアンテナなどの航空機の外側に配置された単一のアンテナを用いてサポートされる。各無線通信チャネルは、データドメインの独立したデータ伝送に用いられる。例えば、航空機が3つのデータドメインを有する場合、3つの別々の通信チャネルが用いられ、これらはすべて同じアンテナを用いてサポートされる。データドメイン及び関連する無線通信チャネルは、互いから物理的に分離される。
本開示/本発明の目的において、複数の独立した無線通信チャネルを用いたデータ伝送は、マルチバンド無線通信又は単純にマルチバンド通信と称され得る。無線通信チャネルは異なる波長範囲を使用する。波長差が、データ伝送中の物理的な分離を生み出す。更に、航空機は、各データドメイン用に別々のシステムを使用し、これはバックボーンとも称され得る。これらのシステムは、共通のマルチプレクサへの接続以外には相互接続されない。
複数の通信チャネルに単一の航空機アンテナを使用することにより(各チャネルに別々のアンテナを使用することと比較して)、抗力及び重量が低減し航空機の構造上の一体性が高まる。アンテナは複数の航空機通信モジュールに接続され、各モジュールが別々の通信チャネルを担当する。異なる通信モジュールからの異なるRF信号を組み合わせ、この組み合わされた信号をアンテナに供給するために、マルチプレクサが使用され得る。例えば、1つの航空機通信モジュールがWi−Fiルータであり、別の航空機通信モジュールがセルラモデムであり得る。Wi−Fiルータ及びセルラモデムは、マルチプレクサを用いて同じアンテナに接続され得る。双方が同じアンテナを介して、Wi−FiルータがWi−Fi通信チャネルを確立しセルラモデムがセルラ通信チャネルを確立し得る。セルラ通信チャネルが攻撃されても、このセキュリティ侵害はWi−Fi通信チャネル又はWi−Fi通信チャネルに関連するデータドメインに影響を与えない。
上記のように、航空機通信モジュールの各々が別々のデータドメインを担当することにより、伝送中のデータドメイン間で物理的な分離が確立される。航空機通信モジュールの各々は、そのデータドメインを担当する別々の航空機システムに接続され得る。本開示の様々な特徴をより深く理解するため、3つの航空機データドメイン及び関連するシステムを下記で簡単に説明する。データドメインの一例は上記で概説したACDである。ACDの主要な機能は、航空機の様々な操作を安全な方式でサポートすることである。ACDは様々な優先度の高い航空交通管制(ATC)システムと通信し、幾つかの実施形態では航空機運航制御(AOC)システムと通信する。ATC通信及び幾つかのAOC通信は、空港環境において最も優先度の高い通信とされている。従来のACD機外通信チャネルは主にアナログであるか非IPデジタルである。ACDは2つのサブドメインに分けられる。第1のサブドメインは、フライトデッキから航空機を制御するために用いられる、飛行及び組込み制御システムのサブドメインである。第2のサブドメインはキャビンコアサブドメインであり、環境制御、乗客呼出、煙探知などのキャビン運用専用の環境上の機能を提供する。
別のデータドメインの例は、エアライン情報サービスドメイン(AISD)である。AISDは、航空機の必須でない用途のための汎用ルーティング、コンピューティング、データストレージ、及び通信サービスを提供する。AISDシステムは、例えば、第三者用アプリケーション及び様々なコンテンツ(キャビンクルー及び/又はフライトクルー用のアプリケーションやコンテンツなど)を実行するための一又は複数のコンピューティングプラットフォームを含み得る。AISDは2つのサブドメインに分けられる。第1のサブドメインは、運航上の及びエアライン管理情報をフライトデッキ及びキャビンの双方に提供する管理サブドメインである。第2のサブドメインは、乗客をサポートする情報を提供する乗客サポートサブドメインである。
更に別のデータドメインの例は、上記で概説したPIESDである。PIESDは、乗客用の娯楽及びネットワークサービスを提供するために用いられる。PIESDは、従来型の機内娯楽システム、乗客用デバイス接続システム、乗客用フライト情報システム、ブロードバンドテレビ又は接続システム、座席アクチュエータ、又はメッセージシステム及びコントロールなどを含む。
データ伝送システムの実施例
図1は、幾つかの実施形態による、2つの地上システム140a及び140bに接続している航空機110の概略図である。航空機110は、航空機通信システム120及び航空機ブロードバンドアンテナ122を装備している。幾つかの実施形態で、航空機のブロードバンドアンテナ122は航空機通信システム120の他のコンポーネントとは異なる物理的な位置を有し得るが、航空機のブロードバンドアンテナ122は航空機通信システム120の一部である。具体的には、航空機のブロードバンドアンテナ122が航空機110の外側に位置し得る。上記のように、航空機のブロードバンドアンテナ122を航空機110の外側に配置することにより、アンテナを航空機110の内側に配置するよりもデータ伝送が増大する。航空機の外殻は、内部アンテナが送受信するRF信号をブロックすることがある。航空機のブロードバンドアンテナ122は、地上アンテナ141a及び141bとRF信号を授受するように構成され得る。地上アンテナ141a及び141bは、地上ネットワーク142a及び142bと共に、地上通信システム140a及び140bの部分である。代替的に、複数の波長範囲内で動作可能なブロードバンドアンテナが、地上システム140a及び140bによって共有されてもよい。
通信システム120は、少なくとも2つの航空機システム(例えば、第1の航空機システム130a及び第2の航空機システム130b)に通信可能に結合され得る。第1の航空機システム130aは第1のデータドメインのデータにのみアクセスを有し、第2の航空機システム130bは第2のデータドメインのデータにのみアクセスを有し得る。図2Aを参照して説明するように、第2のデータドメインは第1のデータドメインから物理的に分離されている。
図2Aは、幾つかの実施形態による、航空機及び地上通信システム並びに関連する通信リンクの様々な構成要素の概略図であり、第1のデータドメイン202aと第2のデータドメイン202bとの間の物理的な分離を示す。具体的には、航空機110の通信システム120は、第1の航空機通信モジュール204a及び第2の航空機通信モジュール204bを含み得る。第1の航空機通信モジュール204aは、第1の航空機システム130aに通信可能に結合され、第2の航空機通信モジュール204bは第2の航空機システム130bに通信可能に結合されている。航空機通信モジュールの各々は、別々のデータドメインを担当する。第1の航空機通信モジュール204aは、第1のデータドメイン202a内で動作し且つそのデータをハンドリングし、第2の航空機通信モジュール204bは第2のデータドメイン202b内で動作し且つそのデータをハンドリングする。第1の航空機システム130aは第1のデータドメイン202aの一部であり、第2の航空機システム130bは第2のデータドメイン202bの一部であることに留意されたい。第1のデータドメイン202aと第2のデータドメイン202bとは物理的に分離される。
航空機システム130a及び130bが、それぞれの航空機通信モジュール204a及び204bと様々なデータセットを授受する。第1の航空機通信モジュール204aが第1の航空機システム130aからデータセットを受信する場合、このモジュール204は、このデータセットに基づいて、第1の地上システム140aへ伝送するためのRF信号を作成する。同様に、第1の航空機通信モジュール204aが第1の地上システム140aから(より詳細には第1の地上アンテナ141aから)RF信号を受信する場合、このモジュール204aは、このRF信号を表すデータセットを生成してこのデータセットを第1の航空機システム130aへ送達する。第2の航空機通信モジュール204bの動作も同様であり得る。しかしながら、第1の航空機通信モジュール204a及び第2の航空機通信モジュール204bは、異なる波長範囲内でRF信号を生成及び受信するように設定され得る。例えば、第1の航空機通信モジュール204aが第1の波長範囲内で動作するように設定され、第2の航空機通信モジュール204bが第1の波長範囲とは異なる第2の波長範囲内で動作するように設定され得る。幾つかの実施形態で、第1の波長範囲は第2の波長範囲と重複しない。
通信システム120は、航空機マルチプレクサ206、及び幾つかの実施形態では航空機のブロードバンドアンテナ122も含む。航空機マルチプレクサ206は、航空機通信モジュール204a及び204bの各々に接続されて、これらのモジュール204a及び204bからの異なるRF信号の組み合わせを可能にし得る。マルチプレクサ206の動作は当業者には明らかであろう。
航空機のブロードバンドアンテナ122は、アンテナ122に接続されたすべての航空機通信モジュールの動作範囲を含む広範囲の波長で、RF信号を送受信し得る。幾つかの実施形態で、航空機のブロードバンドアンテナ122は、約10kHz〜60GHz、又はより詳細には約700MHz〜6GHzの波長範囲で伝送を行うように設定される。航空機のブロードバンドアンテナ122は通信システム120の一部と見なされ、その位置はシステム120の他の構成要素とは異なり得る。具体的には、航空機のブロードバンドアンテナ122は、外板及びその他の航空機構成要素からの干渉を防止するために、航空機の外側に位置し得る。
図2Aに示すように、航空機のブロードバンドアンテナ122は、RF信号を第1の地上アンテナ141a及び第2の地上アンテナ141bに送信し、これらのアンテナ141a及び141bからRF信号を受信し得る。第1の地上アンテナ141aは、第1の地上通信モジュール208に、次いで第1の地上ネットワーク142aに結合され得る。第1の地上アンテナ141a、第1の地上通信モジュール208a、及び第1の地上ネットワーク142aは、すべて第1の地上システム140aの部分であり得る。第2の地上アンテナ140bは、第2の地上通信モジュール208bに、次いで第2の地上ネットワーク142bに結合され得る。第2の地上アンテナ141b、第2の地上通信モジュール208b、及び第2の地上ネットワーク142bは、すべて第2の地上システム140bの部分であり得る。幾つかの実施形態で、2つ以上の地上通信モジュールが同じアンテナを共有し得、これは地上アンテナであり得る。
図2Bは、幾つかの実施形態による地上通信モジュール及びデータドメインの具体的な実施例を示す。図示の地上通信モジュールの例は、様々なセルRF検出器(セルモデムなど)、Wi−Fi検出器(Wi−Fiルータなど)、WiMAX検出器、AeroMACS検出器、及びWhite Space検出器を含む。一般的に、任意の無線通信モジュールが用いられ得る。図2Bは、上記で詳述したPIESD、AISD、及びACDなどのデータドメインの具体的な例も示す。これらの3つのデータドメインに関連するシステムはマルチプレクサ(又は、より詳細にはトリプレクサ)に接続され、マルチプレクサは航空機アンテナに接続される。
図2Cは幾つかの実施形態による通信システム120の概略図であり、第2の通信モジュール204bと航空機マルチプレクサ206との間の接続が、第1の通信モジュール204aによって受信されるRF信号を条件としている。具体的には、第1の通信モジュール204aの通信チャネルに対応するいかなるRF信号も第1の通信モジュール204aが検出しない場合、第2の通信モジュール204bと航空機マルチプレクサ206との間で接続は確立されない。この実施例で、制御機能がコントローラを必要とせずにハードウェアコンポーネントによってもたらされ、このハードウェア構成は、通信システム120への物理的アクセスなしには攻撃できない。例えば、第1の通信モジュール204aはセルラモデムであり得、第2の通信モジュール204bはWi−Fiルータであり得る。この実施例で、航空機のブロードバンドアンテナ122からセルラ信号が受信されない場合、Wi−Fiルータが航空機マルチプレクサ206に接続されないままであるので、Wi−Fi通信チャネルは確立できない。図2Cの概略図が、本明細書に記載の通信モジュールの任意のタイプ及びその他の航空機通信モジュールに応用可能であることを、当業者は理解するであろう。幾つかの実施形態で、第2の通信モジュール204bと航空機マルチプレクサ206との間の接続は、第1の通信モジュール204aを対象とするRF信号が存在するか否かのみならず、このRF信号の様々な特性(強度、セキュリティ認証など)を条件としてもよい。
図2Dは、幾つかの実施形態による通信システム120の概略図であり、第3の通信モジュール204cと航空機マルチプレクサ206との間の接続が、第1の通信モジュール204a及び第2の通信モジュール204bによって受信されるRF信号を条件としている。この実施例で、第3の通信モジュール204cと航空機マルチプレクサ206との間の接続が確立される前に、第1の通信モジュール204a及び第2の通信モジュール204bの両方がRF信号を受信する必要がある。これらのRF信号は、この実施例の実行に用いられるハードウェアコンポーネントのロジック設定に依存して、同時に受信されてもよく又は異なる時間に受信されてもよい。上述の図2Cの実施例と同様、2つのRF信号の強度、セキュリティ認証などの様々な特性について接続が条件付けられ得る。更に、図2Dの概略図が、本明細書に記載の通信モジュールの任意のタイプ及びその他の航空機通信モジュールに応用可能であることを、当業者は理解するであろう。例えば、WiMAXルータと航空機マルチプレクサ206との間の接続が確立される前に、セルラ信号及びWi−Fi信号が通信システム120によって検出される必要があり得る。別の実施例では、WiMAXルータと航空機マルチプレクサ206との間の接続が確立される前に、SatCom信号及びWi−Fi信号が通信システム120によって検出される必要があり得る。更に別の実施例では、WiMAXルータと航空機マルチプレクサ206との間の接続が確立される前に、セルラ信号及びSatCom信号が通信システム120によって検出される必要があり得る。更に、航空用SatCom信号及び地上用SatCom信号など、2つのタイプのSatCom信号間で差分が作成され得る。これらのSatCom信号タイプのうちの一方を用いて、他方のタイプのSatCom信号を用いた通信が条件付けられ得る。図2C及び2Dに示す概念は、任意の数の異なるタイプのRF信号が用いられて1つの通信チャネルにおける接続を条件付けるシステムに拡張され得る。これらの実施例は集合的にダイレクトハードウェアロジックと称され得る。
図3は、幾つかの実施形態による通信システム120の概略図であり、通信データベース302及びゲートデバイス304a及び304bなど幾つかの追加の構成要素を示す。ゲートデバイス304a及び304bは、航空機通信モジュール204a及び204bを航空機マルチプレクサ206に接続するために用いられ得る。例えば、第1のゲートデバイス304aは第1の航空機通信モジュール204aを航空機マルチプレクサ206に接続するために用いられ、第2のゲートデバイス304bは第2の航空機通信モジュール204bを航空機マルチプレクサ206に接続するために用いられ得る。幾つかの実施形態で、複数の航空機通信モジュールを航空機マルチプレクサ206に接続するために同じゲートデバイスが用いられ得る。例えば、第1のゲートデバイス304aは、航空機通信モジュール204a及び204bを航空機マルチプレクサ206に接続するために用いられ得る。この実施例で、第1のゲートデバイス304aが第1の航空機通信モジュール204aを航空機マルチプレクサ206から切断する場合、第1のゲートデバイス304aは同時に第2の航空機通信モジュール204bを航空機マルチプレクサ206から切断し、又は逆も当てはまる。同様に、第1のゲートデバイス304aが第1の航空機通信モジュール204aを航空機マルチプレクサ206に接続する場合、第1のゲートデバイス304aは同時に第2の航空機通信モジュール204bを航空機マルチプレクサ206に接続する。幾つかの実施形態で、ゲートデバイスは、航空機マルチプレクサ206と航空機のブロードバンドアンテナ122との間の接続を制御するために用いられ得る。幾つかの実施形態で、航空機マルチプレクサ206に対する1つの航空機通信モジュールの接続を制御するゲートデバイスは、別の航空機通信モジュールによって制御され得る。例えば、第1のゲートデバイス304aは、第1の航空機通信モジュール204を航空機マルチプレクサ206に接続し、且つ第2の航空機通信モジュール204bによって制御され得る。セキュリティ上の脅威又はその他の兆候が第2の航空機通信モジュール204bによって受信されると、第2の航空機通信モジュール204bは、第1の航空機通信モジュール204aと航空機マルチプレクサ206との間の接続を切断し得る。
ゲートデバイス304a及び304bはまた、これらの接続を特定の条件(RFエネルギーレベル、航空機のブロードバンドアンテナ122の動作範囲内での地上アンテナの現在の利用可能性、動作範囲内の現在のセキュリティステータスなど)に基づいて制御するように設定され得る。これらの条件の幾つかは通信データベース302に記憶され得る。例えば、通信データベース302は、各通信チャネル(例えば、異なる波長範囲によって規定される各通信チャネル)のRFエネルギー範囲を記憶し得る。
幾つかの実施形態では、通信システム120中でプログラマブル論理アレイ(PLA)が用いられて、組み合わせ論理回路が実装される。PLAは、1組のプログラマブルORゲートプレーンにリンクする1組のプログラマブルANDゲートプレーンを有し得る。次いで、これらのゲートプレーンは、出力を生成するために条件付きで補完され得る。このレイアウトにより、多数の論理関数が積和(及び幾つかの場合には和積)正則方式で合成されることが可能となる。
幾つかの実施形態で、ゲートデバイス304a及び304b上のロジックを更新するために通信システム120中でジェネリックアレイ論理(GAL)が用いられる。これは、例えば新興のサイバー脅威に対抗して実装され得る。GALは消去可能且つ再プログラム可能な機能を有し、プロトタイプ作成及びデザイン変更が可能である。
マルチバンド無線伝送方法の実施例
図4は、幾つかの実施形態による航空機と一又は複数の地上システムとの間のマルチバンド無線伝送のための方法400に対応するプロセスフロー図である。方法400は、工程406a中、第1の航空機通信モジュールで第1のデータセットを受信することを含む。第1のデータセットは第1のデータドメインの一部であり得、これは第2のデータドメインとは異なる(工程406bを参照して後述する)か又は任意の他のデータドメインであり得る。より詳細には、第1のデータドメインは第2のデータドメインから物理的に分離される。データドメインの様々な例は上記で説明されている。
各データドメインは異なる航空機システムによって管理される。例えば、第1のデータセットは、航空機制御システムによって管理される航空機制御ドメインの一部であり得る。従って、第1のデータセットは航空機制御システムから受信され得る。第2のデータセットは、エアライン情報サービスシステムによってハンドリングされるエアライン情報サービスドメインの一部であり得る。従って、第2のデータセットはエアライン情報サービスシステムから受信され得る。代替的に、第2のデータセットは乗客情報・娯楽サービスドメインの一部であり得、乗客情報・娯楽サービスシステムによってハンドリングされ得る。従って、第2のデータセットは乗客情報・娯楽サービスシステムから受信され得る。
第1のデータセットが属する第1のデータドメインを担当する航空機システムは、工程406a中、第1のデータセットの第1の航空機通信モジュールへの送信を担当し得る。幾つかの実施形態で、第1の航空機通信モジュールは第1のデータドメインを担当する航空機システムの一部であり得る。
方法400は、工程408a中、第1のデータセットに基づいて第1のRF信号を生成することにより進行し得る。第1のRF信号は第1の航空機通信モジュールを用いて生成され得る。通信モジュールの様々な例が図3を参照して説明される。幾つかの実施形態で、第1の航空機通信モジュールは、第1のデータドメインのデータセットのみに基づいてRF信号を生成可能であることに留意されたい。例えば、別のデータドメインからのデータセットが第1の航空機通信モジュールに送信される場合、第1の航空機通信モジュールはRF信号を生成できない。更に、第1の航空機通信モジュールは、第1の地上システムから受信したRF信号のみをハンドリングし得る。別の地上システムからのRF信号が第1の航空機通信モジュールによって受信される場合でも、対応するデータセットは作成されない。
方法400は、工程409a中、第1のRF信号をマルチプレクサに送信することによって進行し得る。図1及び3を参照して上述したように、航空機の外側に配置された航空機のブロードバンドアンテナに、マルチプレクサが接続される。方法400で説明する航空機通信モジュールによって生成されるすべてRF信号は、同じマルチプレクサに送信され、次いで同じ航空機のブロードバンドアンテナに送信されることに留意されたい。幾つかの実施形態で、RF信号の生成及び/又は伝送は、地上システムの利用可能性、セキュリティ、並びに工程401、403及び工程402、404を参照して説明するような様々な要因を条件とし得る。
工程406b、408b、及び409bは、上述の工程406a、408a、及び409aと同様であり得るが、異なる航空機通信モジュール(例えば第2の航空機通信モジュール)によって実施され得る。第2の航空機通信モジュールが第1の航空機通信モジュールと同じマルチプレクサに接続される場合でも、(第2の航空機通信モジュールによってハンドリングされる)第2のデータドメインは、(第1の航空機通信モジュールによってハンドリングされる)第1のデータドメインから物理的に分離される。例えば、第1の航空機通信モジュール及び第2の航空機通信モジュールは異なる周波数範囲を用い得るか、又は他のタイプの物理的な分離であり得る。幾つかの実施形態で、第1のRF信号の波長範囲は、第2のRF信号の波長範囲とは異なる。より詳細には、第1のRF信号の波長範囲は、第2のRF信号の波長範囲と重複しなくてもよい。幾つかの実施形態で、第1の航空機通信モジュールは、第2のRF信号の波長範囲内で動作可能でない。更に、第2の航空機通信モジュールは、第1のRF信号の波長範囲内で動作可能でない。
具体的には、工程406bは、一又は複数の地上システムへの伝送のために、第2の航空機通信モジュールで第2のデータセットを受信することを含む。第2のデータセットは、第2のデータドメインの一部であり得る。工程408bは、第2のデータセット上で第2のRF信号を生成することを含む。第2のRF信号は、第2の航空機通信モジュールを用いて生成される。工程409bは、マルチプレクサへ供給される第2のRF信号を送信することを含む。
工程406b、408b、及び409bは、工程406a、408a、及び409aとは独立して実施される。工程409a及び409bが同時に実施される場合、第1のRF信号及び第2のRF信号はマルチプレクサで組み合わされ得る。
方法400は、工程412a中、航空機のブロードバンドアンテナから一又は複数の地上システムへ、より詳細には一又は複数の地上アンテナへ、第1のRF信号を伝送することにより進行し得る。同様の工程412bで、第2のRF信号は、航空機のブロードバンドアンテナから一又は複数の地上アンテナへ伝送され得る。幾つかの実施形態で、(第1のRF信号の伝送)工程412aが、(第2のRF信号の伝送)工程412bと少なくとも部分的に時間的に重複する。換言すれば、工程412a及び412bは同じ航空機のブロードバンドアンテナを用いて同時に実施されてもよい。物理的な分離によってセキュリティをもたらすことに加えて、この特徴は、航空機のブロードバンドアンテナと一又は複数の地上アンテナとの間の伝送帯域幅の増幅を支援し得る。
幾つかの実施形態で、第1のRF信号が第1の地上アンテナに伝送され、第2のRF信号が第1の地上アンテナとは異なる第2の地上アンテナに伝送される。例えば、第1の地上アンテナはWiFiアンテナであり得、一方、第2の地上アンテナは、WiMAXアンテナ、セルラアンテナ、又はSatComアンテナである。第1の地上アンテナは1つの地上システムの一部であり得、第2の地上アンテナは別の地上システムの一部であり得る。代替的に、第1のRF信号及び第2のRF信号は、当該一又は複数の地上アンテナの同じ地上アンテナに伝送される。
図4は2つの異なるデータドメイン(即ち、第1のデータドメイン及び第2のデータドメイン)のデータセットに対応するRF信号の伝送のみを示すが、上述のプロセスが任意の数のデータドメインに応用可能であることを当業者は理解するであろう。例えば、RF信号の伝送は、上述のすべてのデータドメインのためのRF信号の伝送を含むように対応可能であり、任意の他の航空機データドメインを更に含み得る。更に、異なるデータドメインのデータセットに対応するRF信号の受信もまた、本開示の範囲に含まれる。
幾つかの実施形態で、方法400は、工程402中、航空機のブロードバンドアンテナにおいてRFエネルギーをチェックすることも含む。RFエネルギーのチェックは、適切な地上アンテナ(一又は複数)、又はシステム(一又は複数)が利用可能でない場合、RF信号が伝送されないことを確実にするために実施され得る。例えば、方法400の様々な工程を実行する航空機システムは、地上アンテナの局所的な及び現在の利用可能性を認識していなくてもよい。
工程402は、方法400に含まれる航空機通信モジュールの各々について実施され得る。換言すれば、RFエネルギーは、方法400に含まれる航空機通信モジュールの各々について、より詳細には航空機通信モジュールの各々によって生成されるRF信号の波長範囲について、チェックされ得る。航空機通信モジュールの各々のRF信号伝送は、対応する地上アンテナ又はシステムの特定の範囲内にあるRFエネルギーを条件とし得る(決定ブロック404)。例えば、方法400は、第1のRF信号の伝送の前に、航空機のブロードバンドアンテナでの第1のRFエネルギーのチェックを含む。第1のRFエネルギーは、第1のRF信号の波長範囲に対応する。第1のRF信号の伝送は、第1の範囲内にある第1のRFエネルギーを条件とする。第1のRFエネルギーが当該範囲内にある場合、第1のRF信号は伝送される。代替的に、第1のRFエネルギーが当該範囲内にない場合、第1のRF信号は伝送されない。幾つかの実施形態で、RFエネルギーが1つのデータドメインに対応するRF信号の範囲内にない場合、一又は複数の他のデータドメインのRF信号もまた伝送されない。
工程402及び404は、工程412a及び412bよりも前の任意の時間に実施され得る。幾つかの実施形態で、工程402及び404は工程408a及び408bの後に実施され、この場合、RF信号は航空機のブロードバンドアンテナにおけるRFエネルギーに関わらず生成される。例えば、第1の航空機通信モジュールは、ゲートデバイスを用いてマルチプレクサに接続される。ゲートデバイスは、例えば上述のように航空機のブロードバンドアンテナにおいて検出されたエネルギーに応じて、第1の航空機通信モジュールをマルチプレクサに接続するように、又は第1の航空機通信モジュールをマルチプレクサから切断するように動作可能であり得る。従って、ゲートデバイスは、RF信号が航空機のブロードバンドアンテナによって伝送されるかどうかを、例えば、監視されるRFエネルギーに応じて制御できる。
幾つかの実施形態で、方法400は、航空機のブロードバンドアンテナの動作範囲内にある一又は複数の地上アンテナのうちの少なくとも1つの現在の利用可能性、航空機のブロードバンドアンテナの動作範囲内の現在のセキュリティステータス、又はデータ伝送の条件付けに用いられ得る何らかの他の情報を示す、一又は複数のデータセットを受信することを含み得る。これらのデータセットは工程401中に受信され得、工程403中に条件がチェックされる。具体的には、方法400は、第1の航空機通信モジュールで第3のデータセットを受信することを含み得る。第3のデータセットは、一又は複数の地上アンテナのうちの少なくとも1つ、又は航空機のブロードバンドアンテナの動作範囲内にあるシステムの、現在の利用可能性を示し得る。第3のデータセットは、第1の地上通信システムの現在の利用可能性を示し得る。第2のRF信号の伝送は、この情報(即ち、動作範囲内にある一又は複数の地上アンテナのうちの少なくとも1つの現在の利用可能性)を条件とし得る。幾つかの実施形態で、工程401は、第1の地上システムの利用可能性の決定の一部であり得る。図3を参照して上述したように、第3のデータセットは航空機の通信データベースから受信され得る。代替的に、第3のデータセットは、航空機が現在の位置にいる間、第2の地上システムから第2の航空機通信モジュールによって受信され得る。第3のデータセットは、第1の航空機通信モジュールとマルチプレクサとの間の接続を制御するために用いられ得る。具体的には、第3のデータセットは、第1の航空機通信モジュールとマルチプレクサとを接続する第1のゲートデバイスの動作を制御するために用いられ得る。幾つかの実施形態で、第3のデータセットは、第1のデータセットのための情報を選択するために用いられる。例えば、第3のデータセットは、第1の地上通信システムが利用可能であるが、このシステムとの送受信は、別の通信システムが利用可能でないこと、干渉性信号が存在すること、利用可能な地上通信システムが多すぎること、一般的なセキュリティ脅威、又は何らかの他の要因が理由で、特定のリスクの対象となり得るということを示し得る。幾つかの実施形態で、第3のデータセットは、第1のデータセットの情報を暗号化するための暗号化鍵を含む。
同じ又は他の実施形態で、方法400は、第1の航空機通信モジュールで第4のデータセットを受信することを含み得る。第4のデータセットは、現在のセキュリティステータスが航空機のブロードバンドアンテナの動作範囲内にあることを示す。第2のRF信号の伝送は、航空機のブロードバンドアンテナの動作範囲内にある現在のセキュリティステータスを条件とし得る。
幾つかの実施形態で、RF信号の伝送を条件付けるのに用いられる情報は、航空機の通信データベース内で入手可能である。例えば、第2のRF信号の伝送は、航空機の現在位置についての一又は複数の地上アンテナの利用可能性を条件とし得る。この利用可能性は通信データベースから供給され得る。
航空機の実施例
本明細書で提示するプロセス及びシステムの様々な特徴をより詳細に示すために、図5に示す航空機の製造及び保守方法600並びに図6に示す航空機630が説明される。製造前の段階で、航空機の製造及び保守方法600は、航空機630の仕様及び設計602、並びに材料の調達604を含み得る。製造の段階は、航空機630のコンポーネント及びサブアセンブリの製造606並びにシステムインテグレーション608を含む。その後、航空機630は認可及び納品610を経て運航612に供される。顧客により運航される間に、航空機630は、定期的な整備及び保守614(改造、再構成、改修なども含み得る)が予定される。本明細書に記載の実施形態は、概して商用航空機の運航に関するが、これら実施形態が航空機の製造及び保守方法600におけるその他の段階で実施されてもよい。
航空機の製造及び保守方法600の各プロセスは、システムインテグレーター、第三者、及び/又はオペレーター(例えば顧客)によって実施又は実行され得る。本明細書の目的のために、システムインテグレーターは、限定しないが、任意の数の航空機製造者、及び主要システムの下請業者を含み得、第三者は、限定しないが、例えば任意の数のベンダー、下請業者、及び供給業者を含み得、オペレーターは、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス機関などであり得る。
図6に示すように、航空機の製造及び保守方法600によって製造された航空機630は、複数のシステム634及び内装636を有する機体632を含み得る。システム634の例には、推進システム638、電気システム640、油圧システム642、及び環境システム644のうちの1又は複数が含まれる。任意の数の他のシステムが含まれ得る。航空宇宙産業の例を示したが、本開示の原理は自動車産業などの他の産業にも適用し得る。
本明細書に具現化された装置及び方法は、航空機の製造及び保守方法600の一又は複数の任意の段階で採用することができる。例えば、非限定的に、コンポーネント及びサブアセンブリの製造606に対応するコンポーネント又はサブアセンブリは、航空機630の運航中に製造されるコンポーネント又はサブアセンブリと同様の方法で製作又は製造され得る。
また、一又は複数の装置の実施形態、方法の実施形態、又はこれらの組み合わせは、例えば、非限定的に、航空機630の組立てを実質的に効率化するか、又は航空機630のコストを削減することにより、構成要素及びサブアセンブリの製造606及びシステム統合608の段階で利用することができる。同様に、装置の実施形態、方法の実施形態、又はこれらの組み合わせのうちの一又は複数は、例えば、非限定的に、整備及び保守614に対して航空機630が運航中であるときには、部品が互いに結合されているか及び/又は一致しているかを判断するために、システムインテグレーション608及び/又は整備及び保守614の段階で、利用され得る。
コントローラコンピュータシステムの実施例
ここで図7を参照すると、幾つかの実施形態によるデータ処理システム700が示される。データ処理システム700は、コントローラ又は上述の様々なシステムの他の構成要素において使用される、一又は複数のコンピュータに実装するために用いられ得る。幾つかの実施形態で、データ処理システム700は、プロセッサユニット704と、メモリ706と、固定記憶域708と、通信ユニット710と、入出力(I/O)ユニット712と、ディスプレイ714との間の通信を提供する、通信フレームワーク702を含む。この例では、通信フレームワーク702はバスシステムの形態をとり得る。
プロセッサユニット704は、メモリ706に読み込まれ得るソフトウェアに対する指令を実行する役割を果たす。特定の実行形態に応じて、プロセッサユニット704は、幾つかのプロセッサ、マルチプロセッサコア、又は他の何らかの種類のプロセッサであり得る。
メモリ706及び固定記憶域708は、記憶デバイス716の例である。記憶デバイスは、例えば、限定しないが、データ、機能的な形態のプログラムコード、及び/又は他の適切な情報などの情報を、一時的に及び/又は永続的に記憶することができる任意の個数のハードウェアである。記憶デバイス716は、これらの例示的な実施例では、コンピュータ可読記憶デバイスと称されることもある。これらの実施例で、メモリ706は、例えばランダムアクセスメモリ、又は任意の他の適切な揮発性或いは不揮発性の記憶デバイスであり得る。固定記憶域708は、特定の実行形態に応じて様々な形態をとり得る。例えば、固定記憶域708は、一又は複数の構成要素又はデバイスを包含し得る。例えば、固定記憶域708は、ハードドライブ、フラッシュメモリ、書換え型光ディスク、書換え可能磁気テープ、又はそれらの何らかの組み合わせであり得る。固定記憶域708によって使用される媒体はまた、着脱可能なものであり得る。例えば、着脱可能ハードドライブは固定記憶域708向けに使用され得る。
これらの例示的な実施例では、通信ユニット710は、他のデータ処理システム又はデバイスとの通信を提供する。これらの実施例では、通信ユニット710はネットワークインタフェースカードである。
入出力ユニット712は、データ処理システム700に接続され得る他のデバイスとのデータの入出力を可能にする。例えば、入出力ユニット712は、キーボード、マウス、及び/又は他の何らかの適切な入力装置を通じて、ユーザ入力のための接続を提供し得る。更に、入出力ユニット712は、プリンタに出力を送信し得る。ディスプレイ714は、ユーザに情報を表示するための機構を提供する。
オペレーティングシステム、アプリケーション、及び/又はプログラムに対する指令は、通信フレームワーク702を通じてプロセッサユニット704と連通している記憶デバイス716内に配置され得る。種々の実施形態のプロセスは、メモリ706などのメモリ内に配置され得るコンピュータ実装指令を使用して、プロセッサユニット704によって実行され得る。
これらの命令は、プロセッサユニット704内のプロセッサによって読み取られ実行され得る、プログラムコード、コンピュータ使用可能プログラムコード、又はコンピュータ可読プログラムコードと呼ばれる。種々の実施形態のプログラムコードは、メモリ706又は固定記憶域708といった種々の物理的な又はコンピュータ可読の記憶媒体上に具現化され得る。
プログラムコード718は、選択的に着脱可能なコンピュータ可読媒体720上に機能的な形態で配置され、かつ、プロセッサユニット704による実行のために、データ処理システム700に読込まれるか、又は送信され得る。プログラムコード718とコンピュータ可読媒体720は、これらの例示的な実施例では、コンピュータプログラム製品722を形成する。一例では、コンピュータ可読媒体720は、コンピュータ可読記憶媒体724又はコンピュータ可読信号媒体726であり得る。
これらの例示的な実施例では、コンピュータ可読記憶媒体724は、プログラムコード718を伝搬させるか又は送信する媒体というよりはむしろ、プログラムコード718を保存するために使用される物理的な又は有形の記憶デバイスである。
代替的には、プログラムコード718は、コンピュータ可読信号媒体726を使用して、データ処理システム700に伝送され得る。コンピュータ可読信号媒体726は、例えば、プログラムコード718を包含する伝播されたデータ信号であり得る。例えば、コンピュータ可読信号媒体726は、電磁信号、光信号、及び/又は他の任意の適切な種類の信号であり得る。これらの信号は、無線通信リンク、光ファイバケーブル、同軸ケーブル、電線、及び/又は他の任意の好適な種類の通信リンクといった通信リンクを介して伝送され得る。
データ処理システム700に関して例示されている種々の構成要素は、種々の実施形態が実装され得る方式に構造的な限定をもたらすことを意図していない。種々の例示的な実施形態は、データ処理システム700に関して例示されている構成要素の、追加的な、及び/又は代替的な構成要素を含むデータ処理システム内に実装され得る。図7に示した他の構成要素は、図示されている例示的な実施例と異なる可能性がある。種々の実施形態は、プログラムコード718を実行可能な任意のハードウェアデバイス又はシステムを使用して実装され得る。
結論
前述の概念は、理解の明確化を目的としてやや詳細に記述されているが、ある種の変更および修正が添付の特許請求の範囲内で実践され得ることは明らかであろう。プロセス、システム、及び装置の実装には多数の代替的な方法があることに留意されたい。従って、本書の実施例は例示的なものであり、限定的なものではないとみなされるべきである。

Claims (12)

  1. 航空機と一又は複数の地上システムとの間のマルチバンド無線データ伝送のための方法であって、
    第1の航空機通信モジュールで第1のデータセットを受信すること、
    前記第1のデータセットに基づいて第1の無線周波数(RF)信号を生成することであって、
    前記第1のRF信号は前記第1の航空機通信モジュールを用いて生成される、生成すること、
    前記第1のRF信号を、前記航空機の外側に配置された航空機ブロードバンドアンテナに接続されたマルチプレクサへ送信すること、
    前記航空機ブロードバンドアンテナを用いて、前記第1のRF信号を第1の地上システムへ伝送すること、
    第2の航空機通信モジュールにおいて第2のデータセットを受信すること、
    前記第2のデータセットに基づいて、第2のRF信号を生成することであって、
    前記第2のRF信号は、第2の航空機通信モジュールを用いて生成される、生成すること、
    前記第2のRF信号を前記マルチプレクサへ送信すること、及び
    前記航空機ブロードバンドアンテナを用いて、前記第2のRF信号を第2の地上システムへ伝送することであって、
    前記第1のRF信号の波長範囲は前記第2のRF信号の波長範囲とは異なる、伝送すること
    を含む、方法。
  2. 前記第1のRF信号の波長範囲は、前記第2のRF信号の波長範囲と重複しない、請求項1に記載の方法。
  3. 前記第1のRF信号の伝送が、前記第2のRF信号の伝送と時間的に少なくとも部分的に重複する、請求項1又は2に記載の方法。
  4. 前記第1のRF信号を伝送する前に、前記航空機ブロードバンドアンテナにおける第1のRFエネルギーをチェックすることであって、前記第1のRFエネルギーは、前記第1のRF信号の波長範囲に対応し、且つ前記第1の地上システムの第1の地上アンテナを用いて生成される、チェックすることを更に含む、請求項1から3の何れか一項に記載の方法。
  5. 前記第1の地上システムのアンテナがWiFiアンテナであり、前記第2の地上システムのアンテナがWiMAXアンテナ、セルラアンテナ、又はSatComである、請求項1から4の何れか一項に記載の方法。
  6. 前記航空機ブロードバンドアンテナが約700MHzから6GHzの波長範囲で伝送するように設定される、請求項1から5の何れか一項に記載の方法。
  7. 前記第1のデータセットが第1の航空機システムから受信され、前記第2のデータセットが第2の航空機システムから受信され、前記第1の航空機システムと前記第2の航空機システムとは、通信上分離されるか又は物理的に分離されるかの少なくとも1つである、請求項1から6の何れか一項に記載の方法。
  8. 航空機と一又は複数の地上システムとの間のマルチバンド無線データ伝送のためのシステムであって、
    第1の波長動作範囲内で動作するように設定された第1の航空機通信モジュール、
    第2の波長動作範囲内で動作するように設定された第2の航空機通信モジュールであって、
    前記第2の波長動作範囲は前記第1の波長動作範囲と重複しない、第2の航空機通信モジュール、
    前記第1の航空機通信モジュール及び前記第2の航空機通信モジュールに接続されたマルチプレクサであって、
    前記第1の波長動作範囲内の前記第1の航空機通信モジュールからのRF信号と前記第2の波長動作範囲内の前記第2の航空機通信モジュールからのRF信号とを組み合わせるように設定された、マルチプレクサ、並びに
    前記航空機の外側に配置されたブロードバンドアンテナであって、
    前記マルチプレクサに接続され、且つ前記第1の波長動作範囲内の前記RF信号と前記第2の波長動作範囲内の前記RF信号とを伝送するように設定された、ブロードバンドアンテナ
    を備える、システム。
  9. 前記マルチプレクサと前記第1の航空機通信モジュールとの間のRF信号の伝送を制御する、第1のゲートデバイスと、前記マルチプレクサと前記第2の航空機通信モジュールとの間のRF信号の伝送を制御する、第2のゲートデバイスとを更に備える、請求項8に記載のシステム。
  10. 前記第2のゲートデバイスは、前記第2の波長動作範囲を有する前記RF信号によって制御される、請求項9に記載のシステム。
  11. 前記第1の航空機通信モジュールは第1の航空機システムに接続され、前記第2の航空機通信モジュールは第2の航空機システムに接続され、前記第1の航空機システムと前記第2の航空機システムとは通信上分離されている、請求項8から10の何れか一項に記載のシステム。
  12. 前記システムは前記航空機の一部であり、前記航空機が更に、航空機制御システム、エアライン情報サービスシステム、並びに乗客情報及び娯楽サービスシステムを備え、前記航空機制御システム、前記エアライン情報サービスシステム、並びに前記乗客情報及び娯楽サービスシステムのうちの少なくとも1つが、前記第1の航空機通信モジュールに通信可能に結合され、前記航空機制御システム、前記エアライン情報サービスシステム、並びに前記乗客情報及び娯楽サービスシステムのうちの別の1つが、前記第2の航空機通信モジュールに通信可能に結合される、請求項8から11の何れか一項に記載のシステム。
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