Brevet FR2911229A1 — publié le 20080711

Réseau à fibre optique commutée pour sièges d'avion L'invention concerne un réseau à fibre optique commutée pour sièges d'avion. L'invention a notamment pour but de sécuriser un tel réseau en cas de panne d'un de ses éléments de commutation. En général, dans un avion, des écrans sont intégrés dans chaque siège, tant pour la diffusion de programmes de divertissements (musique, films, jeux vidéo, ... etc.), que pour la transmission de io messages de sécurité (bouclage des ceintures, utilisation des appareils électroniques,.... etc.). Ces écrans sont connectés en réseau à un ordinateur central ou serveur. La figure 1 montre ainsi un réseau 1 connu dans lequel des écrans 2.1-2.N de sièges 3.1-3.N sont reliés à un serveur 4. Ces écrans 15 2.1-2.N sont reliés au serveur 4 par l'intermédiaire de commutateurs de réseau 4.1-4.3 ou switches. Ces commutateurs 4.1-4.3 transmettent l'information reçue sur un de leurs ports à l'écran auquel elle est destinée. Les câbles 5, qui assurent les liaisons entre les commutateurs 4.1-4.3 et le serveur 3 sont des câbles en cuivre dans lesquels circulent 20 des signaux qui sont généralement au standard du bus Ethernet. Ce type de réseau présente l'inconvénient d'être lourd puisque le cuivre est un métal de densité élevée. Une solution consiste à le remplacer par de l'aluminium dont la densité est 3,3 fois plus faible. Toutefois, l'aluminium étant d'un usage peu courant -au moins pour les 25 câbles de petites sections-, il pose des difficultés en termes de raccordement aux connecteurs, ainsi qu'en termes de qualité de contact et de risque de corrosion. En outre, ce type de réseau produit un champ électromagnétique relativement intense, ce qui oblige à prendre beaucoup de précautions 30 tant pour éviter de perturber les matériels électroniques proches, que d'être parasité par les équipements de l'avion. De plus, comme les commutateurs réseau 4.1-4.3 nécessitent une alimentation, les risques de défaillance ne peuvent jamais être totalement éliminés. Or, en cas de panne de l'un des commutateurs 35 4.1-4.3, tous les écrans 2.1-2.N des sièges situés en aval sont inopérants. Non seulement les passagers sont privés de leurs programmes de divertissement, mais, plus grave, les consignes de sécurité peuvent ne plus s'afficher sur un nombre important de places. Les inconvénients précités disparaissent si le câble 5 en cuivre est remplacé par de la fibre optique 9. Car il devient possible d'utiliser, au droit de chaque siège, des coupleurs optiques 10.1-10.3 totalement passifs, comme représenté sur la figure 2. Ces coupleurs optiques 10.1-10.3 remplacent les commutateurs précédents. Ces coupleurs optiques 10.1-10.3 sont des dérivateurs de io lumière qui ne comportent aucun composant susceptible de tomber en panne, et ne requièrent aucune alimentation électrique. Le poids de la fibre, par elle-même, est négligeable, et le rayon lumineux, non seulement ne génère pas de parasites, mais est insensible aux champs électromagnétiques perturbateurs. 15 Un tel réseau est appelé réseau PON (pour Passive Optical Network en anglais). Dans ce réseau, des convertisseurs 11.1-11.3 et 12 (transceiver en anglais) sont positionnés entre les éléments communiquant (écrans ou serveur) et les coupleurs pour convertir les signaux électriques en signaux lumineux et réciproquement. 20 Toutefois, chaque coupleur 10.1-10.3 introduit une atténuation du signal qui limite le nombre de places raccordées à une seule fibre. En effet, un réseau optique passif ne peut guère desservir plus de douze sièges. Ce qui oblige, soit à multiplier le nombre de fibres optiques, soit à ré-amplifier le signal lumineux tous les douze coupleurs; 25 auquel cas, nous retrouvons les risques de défaillances du bus Ethernet empruntant des câbles en cuivre. L'invention se propose de pallier ces inconvénients du réseau optique précités. A cette fin, dans l'invention, on remplace les coupleurs simples 30 par des commutateurs optiques actifs de type MEMS (pour Micro Electro-Mechanical Systems en anglais) qui comportent un micro-miroir mobile. Le commutateur peut ainsi orienter le signal lumineux circulant dans la fibre optique selon deux directions. L'une est stable en l'absence de commande (position de repos), l'autre est temporaire et 35 n'est obtenue que lorsqu'une tension est appliquée au commutateur. 3 Dans la position temporaire, le commutateur achemine le faisceau lumineux vers l'écran et le ré-amplifie dans la fibre optique, tandis que dans la position de repos, le commutateur achemine directement ce faisceau lumineux vers le siège suivant. Contrairement au coupleur simple précité, le commutateur est un dispositif actif. Toutefois, il est dit de sécurité positive puisqu'en cas de défaillance de l'électronique de commande, ou de perte d'alimentation, le commutateur revient naturellement en position repos. Ainsi, non seulement les sièges en aval continuent à recevoir les io consignes de sécurité et les programmes de divertissement en cas de disfonctionnement, mais, du fait des ré-amplifications locales, le nombre de sièges pouvant être desservis est théoriquement illimité. Le réseau optique selon l'invention est donc adapté aux nouveaux avions de forte capacité. 15 L'invention concerne donc un réseau à fibre optique commuté pour sièges d'avions, ce réseau comportant des écrans reliés entre eux par l'intermédiaire d'une fibre optique, un signal lumineux circulant dans cette fibre optique à destination de ces écrans, - ce réseau comportant en outre un boîtier de commutation amont et 20 un boîtier de commutation aval connectés en série sur la fibre optique l'un par rapport à l'autre, le boîtier de commutation amont étant positionné en amont du boîtier de commutation aval, - au moins un écran étant connecté à chaque boîtier de commutation, caractérisé en ce que 25 - le boîtier de commutation amont comporte des moyens pour laisser passer le signal lumineux vers le boîtier aval lorsque ledit boîtier amont n'est pas sous tension, - le boîtier de commutation amont comportant des moyens pour dévier le signal lumineux vers l'écran auquel il est connecté, et des moyens pour 30 amplifier le signal lumineux et le transmettre vers le boîtier de commutation aval lorsque ledit boîtier amont est sous tension. Dans une réalisation, le boîtier de commutation amont comporte un commutateur optique, ce commutateur optique comportant un miroir fixe et deux miroirs mobiles en rotation autour d'un axe. Ces miroirs sont 35 positionnés d'une manière telle qu'ils réfléchissent le signal lumineux vers le 4 boîtier de commutation aval lorsque le commutateur n'est pas sous tension, le commutateur étant alors dans une position de repos. Ces miroirs sont positionnés d'une manière telle qu'ils réfléchissent le signal lumineux vers l'écran, et vers le commutateur aval lorsque le commutateur optique est sous tension, le commutateur optique étant alors dans une position active. Dans une réalisation, chaque miroir mobile du commutateur optique comporte une première et une deuxième électrode de commande. La première électrode est positionnée sur une extrémité du miroir mobile et la deuxième électrode est positionnée sur une partie fixe du commutateur. Le io commutateur optique est dans la position de repos lorsque les deux électrodes ne sont pas sous tension, tandis qu'il est dans la position active lorsque les deux électrodes sont sous tension. Dans une réalisation, le boîtier de commutation amont comporte en outre un convertisseur positionné entre l'écran et le commutateur optique du 15 boîtier amont. Ce convertisseur assure la transformation du signal lumineux émis sur les fibres optiques en signal électrique émis à destination de l'écran et réciproquement, ainsi que l'amplification du signal lumineux émis vers le boîtier de commutation aval. Dans une réalisation, un commutateur de réseau de type Ethernet est 20 connecté entre le commutateur optique d'un boîtier de commutation et l'écran auquel il est relié, d'autres écrans étant connectés à ce commutateur de réseau. Dans une réalisation, un serveur est relié aux écrans via la fibre optique, ce serveur émettant des informations, telles que des informations de 25 consigne, à destination des écrans du réseau. Dans une réalisation, la fibre optique est bidirectionnelle. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Celles-ci ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. Elles montrent : 30 - figure 1 (déjà décrite) : une représentation schématique d'un réseau comportant des câbles en cuivre selon l'état de la technique ; - figure 2 (déjà décrite) : une représentation schématique d'un réseau à fibre optique selon l'état de la technique ; - figure 3 : un représentation schématique d'un réseau à fibre optique 35 commuté selon l'invention ; - figures 4a, 4b : des représentations schématiques des commutateurs optiques selon l'invention dans leurs positions de fonctionnement ; - figure 4c : une représentation schématique d'un micro-miroir et des électrodes du commutateur selon l'invention ; 5 - figure 5 : une représentation schématique d'une variante du réseau à fibre optique selon l'invention. Les éléments identiques conservent la même référence d'une figure à l'autre. La figure 3 montre un réseau 1 à fibre optique commuté pour sièges io d'avions 3.1-3.N. Ce réseau 1 comporte des écrans 2.1-2.N reliés entre eux et à un serveur 4 par l'intermédiaire d'une fibre optique 9. Ces écrans 2.1-2.N comportent chacun un ordinateur (non représenté) muni d'une carte réseau qui leur permet d'échanger des informations sur un réseau de type Ethernet. Ces écrans 2.1-2.N sont reliés à la fibre optique 9 via des boîtiers de 15 commutation 13.1-13.N connectés en série les uns par rapport aux autres. Chaque boîtier de commutation 13.1-13.N comporte un commutateur optique 14.1-14.N et deux convertisseurs 15.1-15.N et 16.1-16.N (transceivers en anglais) connectés d'une part au commutateur optique 14.1-14.N et d'autre part à l'écran 2.1-2.N. Le serveur 4 est également muni d'un convertisseur 12 20 connecté d'une part à ce serveur 4 et d'autre part à la fibre optique. Les convertisseurs 12, et 15.1-15.N convertissent les signaux électriques, au standard Ethernet par exemple, en signal lumineux et réciproquement. Ces convertisseurs sont bidirectionnels de manière, soit à recevoir les signaux de la fibre optique 9 pour les émettre vers les écrans 25 2.1-2.N ou le serveur 4, soit à recevoir des données de ces écrans 2.1-2.N ou du serveur 4 pour les émettre sur la fibre optique 9. Lorsqu'un commutateur est dans une position active, comme les commutateurs 14.1, 14.3 et 14.N représentés, l'information émise par le serveur 4 parvient à l'écran du passager via les convertisseurs 12, et 15.115.N. Après ré-amplification, le signal lumineux repart sur un tronçon de fibre optique pour aboutir à l'écran suivant. Le commutateur est dans une position active lorsqu'il est alimenté. En revanche, si un des commutateurs est inactif, comme le commutateur 14.2 représenté, le commutateur est en position repos, et le 35 signal lumineux transite directement vers le siège suivant. Cette position de 6 repos est la position par défaut du commutateur qui est observable lorsque le commutateur optique n'est pas alimenté. Plus précisément, lorsque le serveur 4 émet une information de sécurité destinée à être affichée sur les différents écrans, un signal 18 électrique relatif à cette information est émis à destination du convertisseur 12. Ce convertisseur 12 transforme le signal 18 électrique en un signal 19 lumineux qui est émis à destination du commutateur 14.1 optique, via un tronçon de fibre optique 9.1. Ce commutateur 14.1, qui se trouve dans une position active, dévie le io signal 19 vers le convertisseur 15.1 qui le transforme en un signal 20 électrique. Ce signal 20 électrique est alors transmis à l'écran 2.1 qui affiche les informations de sécurité associées à ce signal. Le signal 20 est également transmis au convertisseur 16.1 qui le transforme en un signal 21 lumineux dont le contenu est identique au signal 15 19. Ce signal 21 a été amplifié par le convertisseur 16.1, de manière à compenser l'atténuation apportée par la fibre optique sur le tronçon 9.1 et par le commutateur 14.1. Ce signal 21 est alors émis à destination du commutateur optique 14.1 qui le dévie vers le commutateur optique 14.2 positionné en aval par rapport 20 au commutateur 14.1, via un tronçon de fibre optique 9.2. Ce commutateur 14.2 optique, qui se trouve dans une position de repos (car il n'est plus alimenté en raison d'un dysfonctionnement), ne dévie pas le signal 21 lumineux vers l'écran 2.2. Le signal 21 est alors transmis directement vers le commutateur 14.3 via le tronçon de fibre optique 9.3. 25 Ce commutateur 14.3 transmet alors ce signal 21 vers l'écran 2.3 et ré-émet un signal optique 22 amplifié par rapport au signal 21. Le signal 22 est alors transmis au commutateur 14.N via le tronçon de fibre 9.N. Ce commutateur 14.N, également en position active, transmet le signal 22 vers l'écran 2.N et le ré-amplifie, et ainsi de suite. 30 Le signal d'information émis par le serveur 4 peut ainsi être transmis vers tous les écrans 2.1, 2.3, 2.N associés à un commutateur optique en bon état de marche, même si certains commutateurs du réseau, comme le commutateur 14.2, ne fonctionnent pas correctement. Comme représenté sur les figures 4a et 4b, chaque commutateur 35 optique 14.1-14.N comporte un miroir 25 fixe, ainsi qu'un premier 26 et un 7 deuxième 27 miroir mobiles en rotation respectivement autour d'un axe 26.1 et 27.1 perpendiculaires au plan de la feuille. Le miroir 25 fixe est positionné entre les miroirs 26, 27 mobiles. Dans la position de repos représentée à la figure 4a (qui est celle du commutateur 14.2), le premier miroir 26 mobile présente un angle a tel qu'il réfléchit le signal 21 lumineux issu de la fibre vers le miroir 25 fixe. Ce miroir 25 fixe réfléchit le signal issu du miroir mobile vers le deuxième miroir 27 mobile. Ce deuxième miroir 27 mobile présente un angle b tel qu'il réfléchit le signal issu du miroir 25 fixe vers un autre commutateur. io Dans la position active représentée à la figure 4b (qui est celle du commutateur 14.1 notamment), le premier miroir 26 présente un angle a' tel qu'il réfléchit le signal lumineux issu de la fibre vers l'écran, tandis que le deuxième miroir 27 mobile présente un angle b' tel qu'il réfléchit le signal 21 issu de l'écran vers un autre commutateur. 15 Pour assurer le passage de la position de repos à la position active, chaque miroir 26, 27 mobile comporte une première 31 et une deuxième 32 électrode de commande, comme représenté figure 4c. La première électrode 31 est positionnée sur une extrémité du miroir 26, 27 mobile et la deuxième électrode 32 est positionnée sur une partie fixe 33 du commutateur. 20 Lorsque les électrodes 31, 32 ne sont pas alimentées, les deux électrodes sont éloignées l'une de l'autre par une force mécanique appliquée par un ressort par exemple positionné dans l'arbre de rotation, de sorte que les miroirs 26, 27 forment respectivement un angle a et b avec l'horizontale. Le commutateur est alors dans la position de repos (position en trait plein). 25 Lorsque les électrodes 31, 32 sont alimentées, elles s'attirent mutuellement, de sorte que les miroirs 26, 27 tournent et se rapprochent du support 33. Les miroirs 26, 27 forment alors respectivement les angles a' et b' avec l'horizontale. Le commutateur est alors dans la position active (position en pointillés). 30 Dès que les électrodes 31, 32 ne sont plus alimentées, la force mécanique repousse les miroirs du support, de sorte que le commutateur revient naturellement dans la position de repos. En variante, les miroirs 26, 27 passent d'une position de repos à une position active au moyen une force de répulsion. 8 En variante, la rotation des miroirs 26, 27 est commandée à l'aide de moteurs. En variante, la mise sous tension des électrodes engendrent une torsion des miroirs 26, 27 montés sur un matériau flexible. La figure 5 montre une variante de l'invention dans laquelle chaque siège 3.1-3.N comporte plusieurs places et donc plusieurs écrans 2.1-2.N. Autrement dit dans ce cas, le réseau de bord ne dessert pas une seule place mais une rangée de deux, trois ou quatre places comme représenté. En conséquence, par rapport à la figure 3, il est ajouté à chaque io noeud un commutateur de réseau 33.1-33.N de type Ethernet, de manière à aiguiller les signaux issus du réseau vers tous les écrans 2.1-2.N d'une même rangée de places. A cet effet, chaque commutateur 33.1-33.N est relié d'une part aux convertisseurs 15.1 et 16.1 d'un boîtier et d'autre part aux écrans 2.1-2.N 15 d'une rangée de sièges. Dans cette configuration, il est admis qu'une rangée de quatre places puisse être privée de programmes de divertissement, pour autant que la panne ne se propage pas à l'ensemble des passagers. Les consignes de sécurité, quant à elles, restent inaccessibles aux dispositifs en panne, mais 20 de façon très localisée. Le personnel navigant peut alors orienter les passagers vers les panneaux lumineux disposés dans l'allée centrale. En variante, on multiplie le nombre de fibres optiques de sorte qu'il est possible de connecter deux ensembles de sièges 37.1 et 37.2 (ou plus) au serveur 4 via des fibres optiques distinctes 9 et 35. Les sièges de l'ensemble 25 37.2 (non représentés) sont reliés entre eux et au serveur 4 de la même manière que les sièges 3.1-3.N de l'ensemble 37.1 déjà décrit. REVENDICATIONS 1 - Réseau (1) à fibre optique commuté pour sièges (3.1-3.N) d'avions, ce réseau (1) comportant des écrans (2.1-2.N) reliés entre eux par l'intermédiaire d'une fibre optique (9), un signal lumineux circulant dans cette fibre optique (9) à destination de ces écrans (2.1-2.N), - ce réseau (1) comportant en outre un boîtier (13.1) de commutation amont et un boîtier (13.2) de commutation aval connectés en série sur la fibre optique l'un par rapport à l'autre (9), le boîtier (13.1) de commutation io amont étant positionné en amont du boîtier (13.2) de commutation aval, - au moins un écran étant connecté à chaque boîtier de commutation, caractérisé en ce que - le boîtier (13.1) de commutation amont comporte des moyens (25-27) pour laisser passer le signal (19) lumineux vers le boîtier (13.2) aval 15 lorsque ledit boîtier (13.1) amont n'est pas sous tension, - le boîtier (13.1) de commutation amont comportant des moyens (25-27) pour dévier le signal (19) lumineux vers l'écran (2.1) auquel il est connecté, et des moyens (15.1, 16.1) pour amplifier le signal (19) lumineux et le transmettre vers le boîtier (13.2) de commutation aval lorsque ledit boîtier 20 (13.1) amont est sous tension. 2 - Réseau selon la revendication 1, caractérisé en ce que le boîtier de commutation amont comporte un commutateur (14.1-14.N) optique, ce commutateur (14.1-14.N) optique comportant un miroir (25) fixe et deux miroirs mobiles en rotation autour d'un axe (26.1, 26.2), 25 - ces miroirs (25-27) étant positionnés d'une manière telle qu'ils réfléchissent le signal (19) lumineux vers le boîtier de commutation aval lorsque le commutateur n'est pas sous tension, le commutateur étant alors dans une position de repos, - les miroirs (25-27) étant positionnés d'une manière telle qu'ils 30 réfléchissent le signal (19) lumineux vers l'écran, et vers le commutateur aval lorsque le commutateur optique est sous tension, le commutateur optique étant alors dans une position active. 3 - Réseau selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque miroir mobile (26, 27) du commutateur optique comporte une première (31) 35 et une deuxième (32) électrode de commande, 10 - la première électrode (31) étant positionnée sur une extrémité du miroir mobile (26, 27) et la deuxième électrode (32) étant positionnée sur une partie fixe (33) du commutateur, - le commutateur (14.2) optique étant dans la position de repos lorsque les deux électrodes (31, 32) ne sont pas sous tension, - le commutateur (14.1) optique étant dans la position active lorsque les deux électrodes (31, 32) sont sous tension. 4 - Réseau selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le boîtier (13.1) de commutation amont comporte en outre : io - un convertisseur (15.1, 16.1) positionné entre l'écran (2.1) et le commutateur optique du boîtier amont, - ce convertisseur (15.1, 16.1) assurant la transformation du signal (19) lumineux émis sur les fibres optiques en signal électrique émis à destination de l'écran et réciproquement, ainsi que 15 - l'amplification du signal (19) lumineux émis vers le boîtier de commutation aval. 5 - Réseau selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte : - un commutateur de réseau (33.1-33.N) de type Ethernet connecté 20 entre le commutateur optique (14.1-14.N) d'un boîtier de commutation et l'écran (2.1-2.N) auquel il est relié, d'autres écrans étant connectés à ce commutateur de réseau. 6 - Réseau selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte un serveur (4) relié aux écrans via la fibre optique (9), ce 25 serveur (4) émettant des informations, telles que des informations de consigne, à destination des écrans du réseau. 7 - Réseau selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la fibre optique (9) est bidirectionnelle.