БЕСПРОВОДНОЕ УСТРОЙСТВО ЗАГРУЗКИ КОНТЕНТА ДЛЯ РАЗВЛЕКАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ
WIRELESS CONTENT DOWNLOADING DEVICE FOR ENTERTAINMENT SYSTEM

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение в целом относится к устройствам связи, более конкретно, к работающим от батареи беспроводным устройствам загрузки контента для развлекательных систем транспортных средств.
Уровень техники
Авиапутешествия обычно подразумевают перемещения на дальние расстояния, которые занимают по меньшей мере несколько часов. Некоторые длительные беспересадочные международные перелеты имеют плановую продолжительность свыше шестнадцати часов, при этом расстояния, на которые происходит перемещение, достигают свыше десяти тысяч миль. Пассажиры на борту воздушного судна находятся в замкнутом пространстве на соответствующем сиденье в течение всей длительности полета, имея при этом только несколько ограниченных возможностей покинуть сиденье, чтобы пойти в туалет и т.д. Таким образом, даже на самых коротких перелетах у пассажиров воздушного судна имеется некоторое время бездействия, которое пассажир может занять работой, посвятить досугу и/или отдыху.
Многие пассажиры берут с собой свои персональные электронные устройства, такие как смартфоны, медиаплееры, электронные книги, планшеты, ноутбуки и т.д. с единственной целью занять время, но для потребителей в самолетах также предлагаются системы развлечения в полете (IFE). Хотя конкретное устройство может меняться в зависимости от класса обслуживания, каждое пассажирское сиденье оборудовано дисплеем, возможностью вывода звука, возможностью ввода, например, с помощью пульта управления, и терминалом. В общем, терминал может генерировать видео- и аудиосигналы, принимать ввод с пульта управления и в ответ на него выполнять предварительно запрограммированные команды. Устройство отображения обычно представляет собой ЖК-экран, установленный на спинке кресла в ряду перед пассажиром, хотя в некоторых случаях он может быть установлен на перегородке или выдвижном кронштейне и т.п., который, в свою очередь, установлен на пассажирском сиденье. Более того, возможность вывода звука представляет собой гнездо для наушников, к которому можно подключить предоставляемые авиакомпанией наушники, либо наушники пассажира.
Посредством устройства отображения и вывода звука пассажиру может быть представлен широкий диапазон мультимедийного контента. Популярным выбором являются недавно вышедшие фильмы, а также телевизионные шоу, такие как новые программы, комедийные сериалы и комедийные выступления, документальные фильмы и т.д. Часто представляют полезную информацию о пункте назначения, например, о процедурах высадки в аэропорту, иммиграционных и таможенных процедурах и т.п. Также возможно воспроизведение только звуковых программ, обычно состоящих из списков воспроизведения песен, объединенных общей темой или жанром. Аналогично, доступен только видео-контент, такой как отображение на карте хода полета, индикаторов полетных параметров и т.д. Многие системы развлечения в полете также включают в себя видеоигры, в которые может сыграть пассажир, используя пульт управления, который также может иметь альтернативные применения, а именно, для навигации в большой библиотеке мультимедийного контента и выбора его для просмотра и/или прослушивания. Таким образом, терминал также может включать в себя приложение выбора контента с графическим пользовательским интерфейсом, посредством которого возможна такая навигация по библиотеке мультимедийного контента. Вышеприведенные типы программ, которые могут быть представлены пассажиру системой развлечения в полете, в дальнейшем будут называться в целом мультимедийным контентом.
Мультимедийный контент кодируют и хранят в виде цифровых данных, при этом видеодекодер и аудиодекодер терминала генерируют из них вышеупомянутые видео- и аудиосигналы. Желательно иметь широкий диапазон различного мультимедийного контента, чтобы отвечать меняющимся вкусам пассажиров. Также желательно иметь значительный объем мультимедийного контента, чтобы пассажиры могли развлекаться в течение всего полета. Соответственно, мультимедийный контент, хранящийся на борту самолета, может занимать сотни гигабайт, если не свыше терабайта. Большая часть данных содержит видео программы, хотя аудио и игровой контент также может быть существенным. Эти данные обычно хранят не в каждом терминале, а на центральном контент-сервере, который также находится на борту самолета. В этой связи понятно, что терминал включает в себя сетевые возможности, такие как Ethernet, для обмена данными с центральным контент-сервером. Как только пассажир с помощью приложения выбора контента запросил определенный выбор мультимедийного контента, терминал может получить его с центрального контент-сервера, декодировать данные и представить их пассажиру.
Насколько важными являются разнообразие и объем мультимедийного контента, настолько важной для авиакомпаний является и его новизна, чтобы пассажиры были заняты системой развлечения в полете, особенно для важных часто летающих пассажиров. Таким образом, мультимедийный контент, хранящийся на контент-сервере, надо часто обновлять. Из-за большого объема данных, портативное устройство загрузки контента, которое в целом состоит из жесткого диска, оптического диска или твердотельного накопителя, содержащего данные обновления, физически проносят на борт, когда самолет находится на земле, и подключают к центральному контент-серверу. Затем начинают процесс загрузки, и по его завершении портативное устройство загрузки контента отсоединяют и удаляют из самолета.
Отчасти из-за того, что в вышеописанном процессе обновления задействованы трудоемкие ручные процедуры, обычно его выполняют раз в месяц во время продолжительных промежутков между полетами, например, когда проводят техническое обслуживание самолета. Тем не менее, желательно, чтобы новый мультимедийный контент был доступен более часто, включая программы, которые могут быть выпущены несколько дней или даже несколько часов назад. В ответ на эту потребность были разработаны бортовые устройства загрузки, использующие беспроводные сети для получения мультимедийного контента. Существующие бортовые устройства загрузки мультимедийного контента питаются непосредственно от электрической системы самолета и, следовательно, работают только тогда, когда самолет включен. Другие оконечные устройства также использовали возможности Wi-Fi для загрузки контента в самолет, но для этого обычно требуется, чтобы самолет был припаркован возле шлюза, у которого имеется точка доступа Wi-Fi. Кроме того, в области техники также известны спутниковые устройства загрузки, но снаружи на самолет надо установить отдельную, специальную антенну(ы), которая обычно использует технологию фазированной антенной решетки. Такие спутниковые возможности также предъявляют дополнительные требования к электропитанию.
Соответственно, в области техники существует потребность в усовершенствованном беспроводном устройстве загрузки контента для систем развлечения в полете.
Раскрытие изобретения
В настоящей заявке рассматривается беспроводное устройство загрузки контента для развлекательной системы в транспортном средстве. В соответствии с одним вариантом осуществления устройство загрузки может включать в себя многорежимный беспроводной модуль связи, имеющий по меньшей мере первый режим связи и второй режим связи. Кроме того, может иметься контроллер для установки канала связи между удаленным контент-сервером и многорежимным беспроводным модулем связи. Через этот канал связи мультимедийный контент может быть получен от удаленного контент-сервера. Контроллер может выбрать любой из двух режимов или оба, и первый режим связи и второй режим связи, по меньшей мере частично исходя из оценки доступности точки доступа для первого режима связи в зоне доступа системы. Беспроводное устройство загрузки контента также может включать в себя устройство хранения данных, которое может хранить полученный мультимедийный контент. Также может иметься устройство хранения электроэнергии, которое может обеспечивать энергией многорежимный беспроводной модуль связи, контроллер и устройство хранения данных, когда электрическую систему транспортного средства отключают. После включения электрической системы транспортного средства контроллер может копировать мультимедийный контент, хранящийся на устройстве хранения данных, на контент-сервер развлекательной системы.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения обеспечивается беспроводное устройство загрузки мультимедийного контента. Устройство загрузки контента может включать в себя центральный процессор, а также устройство хранения данных, соединенное с центральным процессором. Более того, может иметься одна или более входных линий датчиков состояния транспортного средства, которые также соединены с центральным процессором. Устройство загрузки контента может включать в себя контроллер сетевого терминала транспортного средства, который соединен с центральным процессором и может осуществлять связь с контент-сервером развлекательной системы, на который копируют контент, хранящийся на устройстве хранения данных. Устройство загрузки контента может также включать в себя подсистему беспроводной связи, которая соединена с центральным процессором и устанавливает канал связи, по которому мультимедийный контент загружают с удаленного сервера с контентом. Дополнительно может иметься модуль управления электропитанием, регулирующий электроэнергию, подаваемую на центральный процессор, устройство хранения данных, контроллер сетевого терминала транспортного средства и подсистему беспроводной связи. Центральный процессор может отдавать команду модулю управления электропитанием подавать питание от внешнего перезаряжаемого источника энергии в ответ на первый заданный сигнал от одной или более входных линий датчиков состояния транспортного средства.
Краткое описание чертежей
Эти и другие признаки и преимущества различных вариантов осуществления, описанных в этом документе, будут понятнее со ссылкой на последующее описание и чертежи, на которых одинаковые номера относятся к одинаковым частям, и на которых:
на фиг. 1 показана схема примера беспроводного устройства загрузки контента, показанного в контексте системы развлечения в полете воздушного судна и подключенного к ней;
на фиг. 2 приведена подробная функциональная блок-схема одного варианта осуществления беспроводного устройства загрузки контента в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг. 3 приведена блок-схема аппаратной реализации беспроводного устройства загрузки контента в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения; и
на фиг. 4 приведен вид в перспективе одного варианта осуществления сменного линейного блока (LRU), включающего в себя беспроводное устройство загрузки контента в соответствии с настоящим изобретением.
Осуществление изобретения
Настоящее изобретение направлено на работающие от батареи беспроводные устройства загрузки контента для развлекательных систем транспортных средств, например, расположенных в самолетах систем развлечения в полете. Предполагается, что подробное описание, изложенное ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, представляет собой описание предпочтительных в настоящее время вариантов осуществления устройства загрузки контента, и не предполагается, что оно представляет единственную форму, в которой оно может быть разработано или использовано. В описании изложены признаки устройства загрузки контента со ссылкой на проиллюстрированные варианты осуществления. Однако следует понимать, что такие же или эквивалентные функции могут быть реализованы посредством различных вариантов осуществления, которые также полагаются охваченными настоящим изобретением. Также следует понимать, что относительные термины, такие как первый, второй и т.п., используют только для того, чтобы отделить одну сущность от другой, не обязательно требуя или предполагая какого-либо действительного такого порядка или соотношения между такими сущностями.
На схеме на фиг. 1 показан пример самолета 10, в котором могут быть реализованы различные варианты осуществления раскрытого беспроводного устройства загрузки контента. В фюзеляже 12 самолета 10 установлены кресла 14, расположенные в несколько рядов 16, и в каждом кресле 14 располагается один пассажир. Хотя признаки настоящего изобретения будут описаны в контексте пассажирского самолета 10 и его комфортабельности, можно рассматривать и другие пассажирские транспортные средства, такие как поезда, суда, автобусы и прочие транспортные средства, в которых используют интегрированные развлекательные системы.
В типовой конфигурации каждому пассажиру предоставлен модуль 18 развлечения в полете (IFE), который, в общем, состоит из терминала 20, устройства отображения 22, аудиовыхода 24 и пульта управления 26. Для данного ряда 16 кресел 14 терминал 20 и аудиовыход 24 расположены на кресле 14, для которого они предоставлены, а устройство отображения 22 и пульт 26 управления могут быть расположены на ряду 16 перед креслом 14, для которого они предоставлены. То есть, устройство отображения 22 и пульт 26 управления установлены на спинке в ряду перед креслом. Понятно, что это только пример, и на перегородке могут использоваться другие конфигурации установки и доступа устройства отображения 22 и пульта 26 управления.
Под дисплеем 22 следует понимать обычный плоский жидкокристаллический экран (LCD), который пригоден для установки в спинке. Каждый пассажир может использовать индивидуальные наушники 25, предоставляемые либо авиакомпанией, либо самим пассажиром, что обеспечивает более приватное прослушивание. В показанном варианте осуществления аудиовыход 24 представляет собой гнездо для наушников, которое является TRS-разъемом (кончик, кольцо, гильза). Как показано, гнездо для наушников может быть расположено возле устройства отображения 22 или на подлокотнике кресла 14. Гнездо для наушников может быть активным с шумоподавлением и включающим в себя три разъема или стандартным аудиовыходом без шумоподавления. В альтернативных вариантах осуществления каждый устройство отображения 22 может включать в себя терминал 20, образуя устройство отображения, называемый интеллектуальным монитором.
Как обсуждалось ранее, терминал 20 может быть реализован с использованием процессора обработки данных общего назначения, который декодирует файлы данных, соответствующие мультимедийному контенту, и генерирует видео- и аудиосигналы, подаваемые на устройство отображения 22 и аудиовыход 24 соответственно. Файлы данных мультимедийного контента хранят в репозитории 28, к которому обращается контент-сервер 30 системы развлечения в полете. Терминалы 20 для каждого кресла 14 могут быть подключены к контент-серверу 30 системы развлечения в полете через локальную сеть 32, которая предпочтительно может представлять собой Ethernet. Таким образом, по локальной сети 32 терминалы 20 запрашивают мультимедийный контент у контент-сервера 30 системы развлечения в полете, который отвечает на такой запрос путем извлечения запрашиваемого мультимедийного контента из репозитория 28 и осуществляет потоковую передачу на запрашивающий терминал 20. Существует множество способов, которыми можно реализовать функциональность контент-сервера 30 системы развлечения в полете и терминалов 20, и вышеприведенный способ является всего лишь примером.
В соответствии с этими принципами специфика мультимедийного контента не связана с признаками беспроводного устройства 34 загрузки контента, хотя, в общем, он состоит из недавно вышедших фильмов, телевизионных шоу, таких как новые программы, комедии, документальные фильмы, и информации, относящейся к пункту назначения полета. Более того, мультимедийный контент также может охватывать только аудиопрограммы, а также интерактивные игры, отображение на карте хода полета, индикаторов полетных параметров, читаемых с устройства отображения 22 газет/журналов, и т.д. В широком смысле предполагается, что мультимедийный контент относится к любому контенту переменной продолжительности и формы, который можно представить пассажиру посредством устройства отображения 22 или аудиовыхода 24 или их сочетания.
Пассажир может играть в вышеупомянутые игры и иным образом взаимодействовать с мультимедийным контентом с помощью пульта 26 управления. С помощью пульта 26 управления также можно осуществлять навигацию по библиотеке мультимедийного контента и выбирать, что посмотреть и/или послушать, хотя в некоторых вариантах осуществления для более интуитивного взаимодействия с библиотекой мультимедийного контента может быть выполнен сенсорный устройство отображения. В любом случае в терминал 20 загружают программное приложения для выбора контента, которое выполняется процессором обработки данных, и которое принимает ввод от пульта 26 управления или другого устройства ввода и создает ответ на графическом интерфейсе, представленном на дисплее 22.
В соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения, устройство 34 загрузки контента можно использовать для загрузки обновлений 36 мультимедийного контента для сохранения в репозитории 28. В частности, такие обновления 36 мультимедийного контента могут быть загружены, когда самолет 10 выключен. В некоторых случаях самолет 10 паркуют возле шлюза, так что можно использовать близлежащую точку 37 доступа Wi-Fi для подключения к удаленному контент-серверу 38. Как вариант, когда самолет 10 припаркован вдали от шлюза, там, где нет доступа к Wi-Fi, для подключения к удаленному контент-серверу 38 может использоваться сотовая сеть, через сетевой шлюз 39 сотовой сети. Точка 37 доступа Wi-Fi и шлюз 39 сотовой сети могут быть подключены к удаленному контент-серверу 38 через Интернет или другую сеть 41, напр., сеть интранет или частную сеть.
На фиг. 2 показана функциональная блок-схема устройства 34 загрузки контента, в которой различные его функции разделены по различным логическим модулям, и которая показывает входы и выходы к каждому такому логическому модулю и из него. Разделение этих функций и группировка в обобщенные модули представлена в виде примера, а не ограничения, и существуют альтернативные варианты осуществления, описанные более подробно ниже, в которых различные компоненты выполняют различные функции.
Один вариант осуществления устройства 34 загрузки контента включает в себя устройство 40 хранения данных, на котором можно хранить загруженные обновления 36 мультимедийного контента. Хотя частности могут отличаться, устройство 40 хранения данных предпочтительно, хотя и не обязательно, может представлять собой твердотельный накопитель (SSD), емкостью по меньшей мере 512 Гб, хотя в более сокращенной реализации может использоваться емкость 256 Гб.
Устройство 36 загрузки контента также включает в себя многорежимный беспроводной модуль 42 передачи данных, который может иметь по меньшей мере первый режим связи и второй режим связи. Как кратно отмечалось выше, один из режимов связи может представлять собой подключение по беспроводной локальной сети, удовлетворяющей стандартам Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) 802.11, также известным как Wi-Fi. Чтобы реализовать этот первый режим связи, многорежимный беспроводной модуль 42 передачи данных может включать в себя сетевую интерфейсную карту (NIC) 44 Wi-Fi. Чтобы гарантировать совместимость со всеми возможными точками доступа Wi-Fi, которые могут встретиться, подразумевается, что NIC 44 имеет и режим 2,4 ГГц, и 5 ГГц и реализует все существующие стандарты семейства 802.11, включая протоколы a, g, n и ac. Wi-Fi NIC 44 может быть подключена к одной или нескольким антеннам, и предпочтительно к трем, так что возможна работа в режиме 3×3 MIMO (Многоканальный вход - многоканальный выход), подробности которого будут приведены ниже. Антенны могут быть встроены в сменный линейный блок устройства 34 загрузки контента, или как вариант, они могут быть установлены снаружи фюзеляжа 12 самолета 10, при этом линии передачи сигналов соединяют такие антенны со сменным линейным блоком. В различных вариантах осуществления коннектор, который соединяет антенную линию с портами устройства загрузки контента, основан на сверхминиатюрном коаксиальном радиочастотном SMA коннекторе, который может монтироваться на щите, быть с фланцевым креплением или с креплением к перегородке.
Второй режим беспроводной связи, как отмечалось выше, представляет собой возможность осуществления сотовой связи. По всему миру развернуто большое разнообразие технологий и стандартов сотовой передачи данных, и так как самолет 10, вероятно, будет летать во множество пунктов назначения по всему миру, многорежимный беспроводной модуль 42 передачи данных сконфигурирован для различных семейств сотовых технологий. Одна из таких сотовых технологий - это GSM/EDGE (глобальная система связи с подвижными объектами/развитие стандарта GSM с увеличенной скоростью передачи данных). Передачу данных EDGE также называют GPRS (пакетная радиосвязь общего назначения), и она также реализована в многорежимном беспроводном модуле 42 передачи данных. Самое последнее усовершенствование также называют 4G LTE (стандарт "Долгосрочное развитие сетей связи"), в котором предусмотрена скорость передачи данных уровня 1 до 500 Мбит/с. Имеется две существующих технологии передачи с LTE - дуплексная связь с частотным разделением каналов (FDD) и дуплексная связь с временным разделением каналов (TDD). Так как в различных странах имеются различные распределения частот, то многорежимный беспроводной модуль 42 передачи данных сконфигурирован для различных передач с FDD от полосы частот 700 МГц до полосы частот 2600 МГц, включая, в частности, полосу 700 МГц, 800 МГц, 900 МГц, 1800 МГц, 1900 МГц и 2100 МГц. Также поддерживаются более ранние GSM системы, такие как UMTS (универсальная мобильная телекоммуникационная сеть) с рабочими частотами в полосе 850 МГц, 900 МГц, 1900 МГц и 2100 МГц. Более того, предполагается работа в AWS полосе и в полосе 800 МГц, хотя и является опциоальной. Альтернативная технология сотовой связи, также реализованная в многорежимном беспроводном модуле передачи данных, - это W-CDMA (широкополосный множественный доступ с кодовым разделением каналов), компонент передачи данных третьего поколения (3G) которого известен в области техники как HSPA+ (высокоскоростная пакетная передача данных).
Второй режим работы многорежимного беспроводного модуля 42 передачи данных может быть реализован в виде системы 46 сотовой связи, также называемой радиочастотным модулем сотовой связи, который включает в себя один или несколько процессоров 49 канала прямой передачи для нескольких технологий сотовой связи, соответствующие трансиверы 50 и модули 52 сопряжения для линий приема и передачи каждого из трансиверов 50, соединенные с антеннами. Конструкции радиочастотных схем для осуществления передачи в сотовой сети являются обычными и хорошо известными в области техники, и их подробности будут опущены. В соответствии с одним вариантом осуществления одновременно может функционировать более одной системы 46 сотовой связи, так что может иметься система 46а сотовой связи LTE и система 46b сотовой связи 3G. В соответствии с этими принципами Wi-Fi NIC 44 также может одновременно работать с одной или всеми системами 46 сотовой связи. Режим работы и полоса частот каждой системы 46 сотовой связи могут быть заданы независимо.
Антенны, к которым подключены входные и выходные линии модулей 52 сопряжения, могут быть либо интегрированными в сменный линейный блок устройства 34 загрузки контента, либо установленными снаружи на фюзеляже 12 самолета 10. В одной реализации может иметься два соединения с двумя антеннами (либо внутренними либо установленными снаружи) для работы в режиме 2×2 MIMO (Многоканальный вход - многоканальный выход).
Карту 48 модуля идентификатора абонента (SIM) используют для идентификации устройства 34 загрузки контента в доступных сетях сотовой связи с помощью закодированных на ней данных. SIM-карту 48 вставляют в соответствующий разъем, подключенный к системе 46 сотовой связи, и закодированные данные считывают посредством процессора 49 канала прямой передачи. Каждая из систем 46а, 46b сотовой связи может использовать любую из SIM-карт 48а, 48b, и в зависимости от доступности сотовой сети (сетей), клиентом которой является эксплуатант воздушного судна, могут переключаться разные SIM-карты 48. Первая SIM-карта 48а может использоваться для подключения к предпочтительной для эксплуатанта воздушного судна сети сотовой связи, в то время как вторая SIM-карта 48b может использоваться для подключения к сторонней контрактной роуминговой сети сотовой связи, когда самолет 10 находится за границей. Тем не менее, возможности роуминга могут быть частью подписки предпочтительной для эксплуатанта воздушного судна сети сотовой связи. Подлинность или сопряжение с сетью с помощью SIM-карт 48 представлено только в качестве примера, а не ограничения.
Опять, различные варианты осуществления настоящего изобретения предполагают максимальную совместимость с различными технологиями и стандартами сотовой связи по всему миру. Установка правильных параметров конфигурации для систем 46 сотовой связи для доступа к этим сетям может начаться с получения мобильного кода страны (МСС) или кода сети мобильной связи (MNC) для идентификации местоположения. Может иметься справочная таблица, которая сопоставляет каждый возможный МСС или MNC с выбором подходящих систем 46 сотовой связи, режимов работы (напр., LTE, 3G, GSM) и рабочей частоты. Как вариант, для управления выбором одной из SIM-карт 48 может использоваться информация GPS, информация о корреспондирующих городах, или любая другая информация о местоположении. В общем, предпочтительными являются более быстрые сети, так что возможность LTE может быть приоритетной. Тем не менее, многорежимный беспроводной модуль 42 передачи данных может сканировать различные доступные сети, и может быть реализована пошаговая процедура сканирования, посредством которой активируют и отключают различные режимы и частоты. В тех случаях, когда необходим роуминг, выбор определенной сотовой сети может основываться на оценке матрицы расценок на роуминг в каждой географической области.
Независимо от того, используют ли Wi-Fi или сотовую сеть для установления канала передачи данных до удаленного контент-сервера 38, все передачи между устройством 34 загрузки контента и удаленным контент-сервером 38 производятся чрез виртуальную частную сеть (VPN). Для этого, как показано на блок-схеме на фиг. 2, устройство 34 загрузки контента может включать в себя VPN-клиент 54, а на удаленном контент-сервере 38 может иметься соответствующий VPN-сервер 58. Программные команды, реализующие функциональность VPN-клиента 54, а также другие функции, более подробно описанные ниже, могут исполняться контроллером 56. В соответствии с одним вариантом осуществления, контроллер 56 может представлять собой микроконтроллер общего назначения с центральными процессорами Intel, AMD, ARM или других архитектур. Предусматриваются минимальные требования к производительности, а именно, скорость передачи данных по меньшей мере до 500 Мбит/с в физическом уровне (уровень-1), хотя это всего лишь пример, а не ограничение.
В целом, контроллер 56 устанавливает канал передачи данных между удаленным контент-сервером 38 и многорежимным беспроводным модулем 42 передачи данных для получения обновлений 36 мультимедийного контента. Контроллер 56 также выбирает режим связи (напр., 4G LTE, 3G, Wi-Fi и т.д.), по меньшей мере частично исходя из вышеупомянутой оценки доступности подходящей точки доступа вблизи от самолета 10. Режим передачи данных через Wi-Fi, если он доступен, может быть предпочтительным, чтобы снизить затраты на сотовую связь. Ожидаемый размер обновлений 36 мультимедийного контента составляет приблизительно 200 гигабайт, передача которых при средней скорости загрузки 84,1 Мбит/с может быть завершена за шесть часов. Скорости загрузки могут быть выше, в зависимости от условий сети, и по завершении загрузки устройство 34 загрузки контента может прекратить работу. Дополнительного улучшения скоростей передачи данных можно достичь при сочетании обоих режимов передачи данных. Дополнительно, зависимость от сотовой сети можно снизить при использовании стандарта LIPA/SIPTO (локальные IP адреса и разгрузка избранным IР-трафиком).
Виртуальная частная сеть зашифровывает весь трафик передачи данных между устройством 34 загрузки контента и удаленным контент-сервером 38, и подразумевается, что она совместима с Cisco IPSec. Можно использовать различные реализации VPN, при этом может поддерживаться множество VPN-туннелей. Могут быть выполнены различные криптографические функции для обеспечения целостности данных, такие как SFLA-1 (алгоритм безопасного хеширования), MD5 и RSA, и предусматривается несколько возможностей шифрования, включая DES, 3DES и AES. Аутентификация может выполняться по протоколу RADIUS (дистанционной аутентификации пользователей, подключающихся по коммутируемым линиям) с помощью имеющегося удаленного RADIUS-сервера 60. В дополнение к VPN-клиенту 54, устройство 34 загрузки контента включает в себя брандмауэр 62, который реализует трансляцию сетевого адреса, а также фильтрование МАС-адресов (управление доступом к среде передачи), РРР (протокол двухточечного соединения) и РРое маршрутизацию.
Устройство хранения электроэнергии или батарея 64 подает энергию различным компонентам устройства 34 загрузки контента при определенных заранее заданных условиях. При некоторых условиях устройство 34 загрузки контента может питаться от основной электрической системы самолета 10, которая обеспечивает питание постоянным током с напряжением 28 В. Управление распределением электроэнергии может осуществляться модулем 66 регулировки питания, который соединен с контроллером 56. Логика принятия решения о том, когда и при каких условиях модуль 66 регулировки питания направляет электроэнергию либо от устройства 64 хранения электроэнергии, либо от основной электрической системы самолета 10, в некоторых вариантах осуществления может быть реализована контроллером 56, при этом действие модуля 66 регулировки питания заключается в переключении, которое перенаправляет электроэнергию от одного источника на другой. Компоненты устройства 34 загрузки контента работают на разных напряжениях от 5 В постоянного тока до 28 В постоянного тока, так что предполагается, что модуль 66 регулировки питания способен выдавать дискретные уровни напряжения в этом диапазоне. Качество электрического сигнала, выдаваемого модулем 66 регулировки питания на различные компоненты устройства 34 загрузки контента, независимо от источника, можно повысить с помощью различных схем адаптации и регулировки напряжения. Кроме того, в модуль 66 регулировки питания могут быть встроены различные схемы защиты от перегрузок по мощности, от короткого замыкания и т.д.
В одном варианте осуществления устройство 64 хранения электроэнергии представляет собой батарею, состоящую из одной или нескольких ячеек. С использованием литий-ионной батареи, например, литий-кобальтовой, литий-железо-фосфатной, литий-никель-кобальтовой, литий-полимерной и других литиевых батарей, можно достичь желаемых характеристик выдаваемой мощности и емкости. Из-за своей химической и тепловой стабильности в приложениях, где первостепенное значение имеет безопасность, как в авиации, предпочтительными могут быть литий-железо-фосфатные батареи или литий-никель-кобальт-алюмооксидные батареи, в которых алюминий обеспечивает большую химическую стабильность. Литий-полимерные батареи могут иметь такую форму, чтобы соответствовать доступному в сменном линейном блоке пространству. Литиевые батареи для авиационных приложений производит Sanyo Electric Co. Ltd., г. Сумото, Япония, причем Sanyo является дочерней компанией корпорации Panasonic. Возможной альтернативой литиевым батареям может быть топливный элемент или элементы. В любом случае, предпочтительно, чтобы энергии для питания различных компонентов устройства 34 загрузки контента, в частности, контроллера 56 и многорежимного беспроводного модуля 42 передачи данных, хватало по меньшей мере на три часа, а более предпочтительно, минимум на шесть часов. В соответствии с одним вариантом осуществления, это требование можно удовлетворить с помощью устройства 64 хранения электроэнергии, обладающего емкостью по меньшей мере 18 ампер-часов или в диапазоне от 80 до 100 Ватт-часов включительно, более предпочтительно, емкостью по меньшей мере 138 Ватт-часов. Устройство 64 хранения электроэнергии предпочтительно является перезаряжаемым, и в этой связи, к нему и к основной электрической системе самолета 10 может быть подключена цепь 68 зарядки для удобной его подзарядки. Предполагается, что схема 68 зарядки отслеживает уровень заряда, температуру и другие характеристики устройства 64 хранения электроэнергии, и включает в себя их индикаторы. Когда зарядка завершена, или когда устройство 64 хранения электроэнергии находится в опасном состоянии, схема 68 зарядки может прервать процесс зарядки. Устройство 64 хранения электроэнергии может быть интегрировано в один сменный линейный блок устройства 34 загрузки контента, либо может быть выполнено в отдельном сменном линейном блоке независимо от остальных компонентов устройства 34 загрузки контента, обе конфигурации будут более подробно описаны ниже.
Устройство 34 загрузки контента питается от устройства 64 хранения электроэнергии, когда самолет 10 отключен, то есть, когда энергия от основной электрической системы самолета 10 недоступна. Более того, предполагается, что вышеупомянутую процедуру подключения и загрузки обновлений 36 мультимедийного контента производят тогда, когда самолет 10 припаркован на ночевку с полуночи до 6:00 на предангарной бетонированной площадке или в ангаре. Так как в этих обстоятельствах самолет 10 обесточен, то для питания используют устройство 64 хранения электроэнергии. Хотя показывать это состояние самолета 10 могут различные входные сигналы, в одном варианте осуществления используют либо датчик нагрузки на колеса, либо датчик закрытия двери. Как будет понятно специалистам в области техники, датчик нагрузки на колеса показывает, что вес воздействует на опоры шасси, что означает, что самолет 10 находится на земле, а не в полете. Более того, датчик двери показывает, что дверь фюзеляжа не заперта, а также, что самолет 10 не в полете и, кроме того, не собирается взлетать. Соответствующие входные сигналы 69а, 69b от них принимает контроллер 56, и их можно использовать для переключения модуля 66 регулировки питания на устройство 64 хранения электроэнергии.
После завершения загрузки обновлений 36 мультимедийного контента к следующему утру, и когда снова включают питание самолета 10, к устройству 40 хранения данных обращается контент-сервер 30 системы развлечения в полете для передачи на него загруженных обновлений 36 мультимедийного контента. Опять со ссылкой на блок-схему на фиг. 2, устройство 34 загрузки контента включает в себя модуль 70 локальной сети, который подключен к локальной сети 32, позволяющей осуществлять связь с контент-сервером 30 системы развлечения в полете. Модуль 70 локальной сети в состоянии работать с гигабитным Ethernet, хотя также предусмотрен вариант работы с 10/100 мегабитным Ethernet. Включение питания самолета 10 инициирует зарядку устройства 64 хранения электроэнергии.
Время от времени может быть необходимо обновлять определенное программное обеспечение и/или микропрограммное обеспечение устройства 34 загрузки контента и выполнять другие задачи технического обслуживания. Такие задачи можно выполнять локально, подключая обычную компьютерную систему к устройству 34 загрузки контента через USB-подключение 71 (универсальная последовательная шина). Хотя в предпочтительно варианте осуществления задано USB-подключение, вместо него можно использовать любой другой подходящий интерфейс компьютер-компьютер, не отклоняясь от настоящего изобретения. Как вариант, можно выполнить эти задачи удаленно по протоколу SNMP. Загрузка программного или микропрограммного обеспечения может происходить без участия персонала, и она может быть включена в обновления 36 мультимедийного контента либо перед, либо после начальной передачи полезных данных. Можно использовать любые известные технологии доставки обновлений.
Устройство 34 загрузки контента было описано выше с точки зрения различных его функциональных модулей. Другой вариант осуществления устройства 34 загрузки контента показан на фиг. 3, и хотя он включает в себя такие же основные функциональные признаки, что были описаны выше, он может основываться на других компонентах, выполняющих другие подмножества или сочетания таких функций. Другими словами, признаки и подкомпоненты устройства 34 загрузки контента могут быть организованы в соответствии с другим функциональным разбиением. Более подробно, устройство 34 загрузки контента может быть логически и физически разделено на сотовый модем 72 и интеллектуальное устройство 74 загрузки, работающее от батареи. Сотовый модем 72, в целом, состоит из ЦП 76, радиочастотной подсистемы 78 и модуля 80 управления питанием. ЦП 76 по существу соответствует вышеупомянутому контроллеру 56 и выполняет различные команды, которые приводят к тому, что генерируются выходные сигналы для управления периферийными компонентами, подключенными к нему, включая радиочастотную подсистему 78 в сотовом модеме 72, а также другие компоненты в интеллектуальном устройстве 74 загрузки, работающем от батареи. Радиочастотная подсистема 78 реализует различные признаки многорежимного беспроводного модуля 42 передачи данных, включая режим связи Wi-Fi и режим сотовой связи. Как было указано выше, активация и применение различных режимов связи зависит от состояния самолета 10, в частности, от того, включено ли питание самолета 10 или нет, что определяется модулем 80 управления питанием, и/или показывают ли датчик 82 нагрузки на колеса или закрытия двери, что самолет 10 припаркован.
В интеллектуальное устройство 74 загрузки, работающее от батареи, встроен Ethernet коммутатор 84, который соответствует вышеупомянутому модулю 70 локальной сети. Он подключен к сотовому модему 72, и в частности, к ЦП 76, так что обновления 36 мультимедийного контента, загружаемые посредством радиочастотной подсистемы 78, проходят Ethernet коммутатор 84 и попадают в сетевое SSD хранилище 86, также называемое выше устройством 40 хранения данных. В соответствии с различными вариантами осуществления, не возвращаясь к схеме на фиг. 1, обновления 36 мультимедийного контента загружают посредством сотового модема 72 с удаленного контент-сервера 38 и сохраняют в сетевом SSD-хранилище 86, когда самолет 10 отключен. Затем, когда включают питание самолета 10, обновления 36 мультимедийного контента, сохраненные в сетевом SSD-хранилище 86, передают на контент-сервер 30 системы развлечения в полете. Сетевое SSD-хранилище 86 также можно использовать в качестве интегрированного хранилища для контент-сервера 30 системы развлечения в полете. И сотовый модем 72, и компоненты интеллектуального устройства 74 загрузки, работающего от батареи, питаются от элементов 88 батареи, которые соответствуют вышеупомянутому устройству 64 хранения электроэнергии.
Электроэнергию от элементов 88 батареи направляют к различным компонентам с помощью схемы 90 управления и зарядки батареи, если такое указание поступило от ЦП 76 сотового модема 72. Как было указано выше, это происходит, когда самолет 10 неподвижен и отключен. Тем не менее, когда включают питание самолета 10, схема 90 управления и зарядки батареи заряжает элементы 88 батареи электроэнергией, поступающей от основной электрической системы самолета 10, то есть сигналом постоянного тока 28 В. Передача этих различных команд между схемой 90 управления и зарядки батареи и ЦП 76 может осуществляться через последовательную шину 92 i2C. Состояние элементов 88 батареи можно отслеживать с помощью модуля 94 мониторинга состояния батареи, который, помимо прочего, сообщает о температуре и об уровне заряда батареи сотовому модему 72 и, в частности, ЦП 76, который может реагировать на эту информацию, чтобы, помимо прочего, управлять схемой 90 управления и зарядки батареи. Модуль 94 может осуществлять связь с ЦП 76 через SPI-подключение 96 (последовательный синхронный периферийный интерфейс).
Сотовый модем 72 может быть физически реализован в одном сменном линейном блоке (LRU) 98, как показано на фиг. 4, в то время как интеллектуальное устройство 74 загрузки, работающее от батареи, может быть реализовано в другом LRU. Тем не менее, также можно объединить два компонента в одном LRU 98, как показано на фиг. 4. Как следует из названия, подразумевается, что LRU 98 можно взаимозаменять с другими блоками, которые имеют такие же размеры и точки крепления к самолету 10. Если один LRU 98 требует технического обслуживания, то его можно сразу заменить на другой. Как вариант, LRU 98 для сотового модема 72 может заменить другое устройство и полностью заменить его функции.
LRU 98 содержится в основном корпусе 100, в котором расположены различные компоненты сотового модема 72, как обсуждалось выше. Только в качестве примера, но не ограничения, основной корпус 100 может представлять собой корпус стандарта ARINC 836 с соответствующим фланцевым монтажом. Более подробно, основной корпус 100 может иметь длину 8,8 дюйма, ширину 6,5 дюйма и высоту 2 дюйма. Основной корпус 100 имеет электромагнитное экранирование, и в нем расположена первая печатная плата 102.
На первой печатной плате 102 установлен разъем 104 для SIM-карты, в который вставляют вышеупомянутую SIM-карту 48 и фиксируют ее в нем. В соответствии с вариантом осуществления с двумя SIM-картами, может быть выполнен первый разъем 104а и второй разъем 104b. Так как подразумевается, что пользователь может заменить SIM-карту 48, то разъем 104 для SIM-карты доступен снаружи основного корпуса 100. Дополнительно на первой печатной плате установлен USB-порт 106, который соответствует USB-подключению 71 устройства 34 загрузки контента. Ввод энергии от основной электрической системы самолета 10, а также ввод энергии от интеллектуального устройства 74 загрузки, работающего от батареи, вместе с подключением к локальной сети 32, напр., Ethernet подключением, может быть объединен в интерфейсном разъеме 108 самолета, который также доступен снаружи основного корпуса 100. Механическая конфигурация интерфейсного разъема 108 самолета может отличаться, и в настоящем изобретении не предполагается ограничиваться каким-либо одним. Чтобы полностью вместить вышеупомянутые компоненты, дополнительно может иметься ЕМС крышка 110, прикрепленная к верхней открытой части основного корпуса 100.
Как было указано выше, различные варианты осуществления настоящего изобретения подразумевают с внутренние и наружные антенны. Внутренняя антенна 112 выполнена в виде последовательности проводящих дорожек 114 на второй печатной плате 116. Эти проводящие дорожки 114 заканчиваются на разъеме 118 печатной платы, к которому присоединен гибкий соединительный кабель 120. Другой конец гибкого соединительного кабеля 120, в свою очередь, присоединен к первому разъему 122 антенны, доступному снаружи ЕМС крышки 110. Вторая печатная плата 116 установлена сверху основного корпуса 100, и для ее выравнивания от основного корпуса 100 выступает ряд опорных элементов 124, которые сопрягаются с соответствующими пазами 126, выполненными во второй печатной плате 116. Имеется верхняя крышка 130, которую прикрепляют к верху основного корпуса 100, и которая закрывает компоненты сотового модема 72, включая вторую печатную плату 116. Одна сторона основного корпуса 100 представляет собой разъем 128 наружной антенны, к которому прикрепляют линии, ведущие к наружной антенне.
Один из режимов связи устройства 34 загрузки контента может соответствовать стандартам IEEE 802.16 (часто называемых WiMAX) или другим стандартам, таким как WiBro, который распространен в Южной Корее, или другому частному стандарту. В альтернативном варианте осуществления устройство 34 загрузки контента включает в себя третий режим 140 связи или больше, как показано на фиг. 1. Первый режим связи предпочтительно представляет собой возможность подключения к беспроводной локальной сети в соответствии со стандартами IEEE 802.11, второй режим предпочтительно соответствует стандарту WiMAX или WiBro, в то время как третий режим - это возможность осуществления сотовой связи. Кроме того, устройство 34 загрузки контента может включать в себя специализированные сетевые возможности.
Особенности, показанные в этом документе, приведены только в качестве примера и для иллюстративного обсуждения различных вариантов осуществления устройства загрузки контента и представлены для того, чтобы обеспечить наиболее полезное и понятное описание его принципов и концептуальных аспектов. В этой связи, не делается попыток показать больше подробностей, чем необходимо для фундаментального понимания изобретения, описание вместе с чертежами делает для специалистов в этой области техники очевидным то, как несколько форм описанного в этой заявке модуля можно реализовать на практике.