Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Übertragen von Daten in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Fluggerät.

Um Passagieren eines modernen Verkehrsflugzeugs ihren Flug so angenehm wie möglich zu gestalten, werden an Bord des Flugzeugs vermehrt verschiedenste elektronische Unterhaltungsgeräte eingesetzt. Heutzutage ist es bereits üblich, dass jedem Passagier klassenunabhängig ein Bildschirm zur Verfügung gestellt wird, mit dessen Hilfe Filme gesehen oder Spiele gespielt werden können. Jeder Passagier kann mittels eines Bediengeräts ein Videoprogramm oder eine andere Anwendung seiner Wahl einstellen. Zusätzlich ist mit Hilfe eines mit dem Elektronikgerät verbundenen Kopfhörers oder Headsets auch das Wiedergeben von Ton möglich, z.B. der Filmton, Musikprogramme und dergleichen. Das gesamte Spektrum solcher Funktionen und Anwendungen wird mit „In-Flight-Entertainment" (IFE) bezeichnet. Ein weiteres wichtiges und ähnliches Anwendungsfeld ist die Kommunikation der Passagiere per Telefon oder Internet an Bord des Flugzeugs. IFE-Anwendungen erfordern das Übertragen von Video- oder Audiodaten von einer oder mehreren zentralen Servereinheiten im Rumpf des Flugzeugs (im Folgenden auch mit dem Begriff „Recheneinheiten" bezeichnet) zu je einer mit den Bildschirmen und sonstigen Wiedergabe- oder Eingabegeräten verbundenen Elektronik.

Überwiegend werden die Video- und Audioprogramme nur in bestimmten Zeitabständen und für alle Passagiere synchron gesendet (Broadcast-Verfahren), jedoch wird ein individuelles Abspielen solcher Programme (On-Demand-Verfahren) als vorteilhaft empfunden. In seiner Gesamtheit resultiert ein modernes In-Flight-Entertainment-System eines größeren Passagierflugzeugs schließlich in einem sehr hohen Datenaufkommen und erfordert deshalb Datenleitungen, die ein breitbandiges Übertragen von Video- und Audiodaten oder dergleichen an eine Vielzahl von Passagiersitzen realisieren können.

Zusätzlich zu der geforderten Datenleitungsbandbreite zu den Passagiersitzen muss die Kabine eines modernen Verkehrsflugzeugs die Möglichkeit der raschen Umgestaltung bieten, um sie während eines kurzen Aufenthalts zwischen zwei Flügen vollständig umzukonfigurieren. Ein Umkonfigurieren beinhaltet beispielsweise das Umordnen der Passagiersitze von einem Drei-Klassen-Layout zu einem reinen Economy-Layout. Hierzu ist das Verschieben, Einfügen und Entfernen von Sitzplätzen erforderlich, die am Kabinenfußboden in dort eingelassenen Sitzschienen befestigt sind. Beim Entfernen und Einsetzen eines Passagiersitzes in der Kabine ist ein daher stets das Trennen und Wiederherstellen eines Datenleitungsanschlusses notwendig.

Als Alternative ist drahtloses Übertragen von der Rechnereinheit zu den einzelnen Passagiersitzen mittels herkömmlicher drahtloser Netzwerkgeräte mit Sendefrequenzen von 2,4 oder 5 GHz (IEE 802.11a, 802.11b, 802.11g etc.) zwar möglich, zum Erreichen der notwendigen Datenbandbreite wären allerdings eine Vielzahl von Netzwerkzugangsgeräten („Access Points") notwendig, die aufgrund der nötigen, vergleichsweise hohen Sendeleistung zu hoher Strahlenbelastung führen. Es ist zudem nicht auszuschließen, dass von Passagieren mit in die Flugzeugkabine gebrachte und auf diesen oder benachbarten Frequenzen funkende Geräte während des Fluges versehentlich eingeschaltet sind und das drahtlose Netzwerk stören. Ferner ist umstritten, ob die Strahlenbelastung von Access Points für den Menschen unschädlich ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, einen oder mehrere der genannten Nachteile zu mindern oder zu eliminieren. Insbesondere ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit zur robusten und flexiblen Datenübertragung in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Fluggerät, bereitzustellen.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren zum Übertragen von Daten in einem Fahrzeug gelöst, bei dem eine Recheneinheit Daten an mehrere Sende- und Empfangseinheiten leitet, bei dem die drahtlosen Sende- und Empfangseinheiten mit mindestens einem eine Transceivereinheit aufweisenden Elektronikgerät wechselseitig kommunizieren, und bei dem die Sende- und Empfangseinheiten und die Transceivereinheit bei einer Betriebsfrequenz von mehr als 30 GHz betrieben werden.

Das Verwenden drahtloser Sende- und Empfangseinheiten zum Aussenden von Daten an Elektronikgeräte ist vorteilhaft, da die feste Verdrahtung eines Elektronikgeräts entfällt und dessen räumliche Umpositionierung einen geringeren Aufwand bedeutet. Eine Transceivereinheit ist als ein Netzwerkgerät zu verstehen, das drahtlos mit einer Sende- und Empfangseinheit wechselseitig kommunizieren kann. Zum Erreichen von höheren Bandbreiten oder zur Bedienung von mehr Elektronikgeräten können jederzeit weitere drahtlose Sende- und Empfangseinheiten an die datenleitende Einheit angeschlossen werden. Die Netzabdeckung kann durch individuelles Verteilen von drahtlosen Sende- und Empfangseinheiten optimiert werden. Durch Verwendung einer Betriebsfrequenz, die deutlich über der von herkömmlichen drahtlosen Access Points liegt, kann eine Störung durch beispielsweise tragbare Computer mit integriertem drahtlosem Netzwerkgerät ausgeschlossen werden. Durch starkes Erhöhen der Frequenz sinkt zwar die Reichweite des Signals, jedoch steigt die erreichbare Bandbreite im Sendebetrieb. Die führt dazu, dass sich mit drahtlosen Sende- und Empfangseinheiten mit einer Betriebsfrequenz von mehr als 30 GHz über kurze Distanzen breitbandige Datenübertragungen bei geringer elektrischer Leistungsaufnahme und dadurch geringer Strahlungsintensität realisieren lassen.

Es ist denkbar, beispielsweise die Decke einer Kabine eines Flugzeugs großflächig mit solchen drahtlosen Sende- und Empfangseinheiten auszurüsten, die jeweils nur Passagiersitze in ihrer näheren Umgebung erreichen können. Örtlich sind die Strahlenkonzentrationen geringer als unter Einsatz herkömmlicher drahtloser Netzwerkzugangspunkte mit einer höheren Strahlungsleistung bei vergleichbarer Bandbreite, aber höherer Reichweite. Die Beeinträchtigung der Gesundheit der in unmittelbarer Nähe der Sende- und Empfangseinheiten befindlichen Personen wird dadurch verringert.

Es ist besonders vorteilhaft, eine Betriebsfrequenz im Bereich von 56 GHz bis 64 GHz zu verwenden. Dies stellt derzeit ein mögliches Optimum in Hinblick auf Herstellungskosten, bereitgestellte Bandbreite und Baugröße dar. Bei der Verwendung einer Betriebsfrequenz aus diesem Bereich sind sehr kompakte Elektronikbausteine realisierbar, bei denen der Sender, der Sendeverstärker und weitere Peripherie auf einem einzelnen Siliziumchip angeordnet sind.

Besonders bevorzugt wird je ein Elektronikgerät je einer Sende- und Empfangseinheit zugeordnet. So kann die Sendeleistung jeder Sende- und Empfangseinheit durch Beschränkung der zu übertragenden Bandbreite und des zu überbrückenden Abstandes minimiert werden.

Weiter bevorzugt wird eine Gruppe von mehreren Elektronikgeräten einer Sende- und Empfangseinheit zugeordnet und die Elektronikgeräte kommunizieren unter Verwendung unterschiedlicher Kanäle wechselseitig mit der Sende- und Empfangseinheit. Dies resultiert in einer Verringerung der bereitzustellenden Anzahl an Sende- und Empfangseinheiten und reduziert die Kosten.

Bei einer günstigen Ausführungsform sind die Sende- und Empfangseinheiten und das mindestens eine Elektronikgerät ferner mit Antennen verbunden und/oder weisen Antennen auf, die zur Mehrwegausstrahlung angepasst sind.

Dadurch kann eine einzelne Antenne Datenströme aus mehreren räumlichen Richtungen empfangen oder aussenden und die Kommunikationseigenschaften dadurch verbessern.

Es ist bevorzugt dass das Elektronikgerät in einen Sitz oder in eine Gruppe von Sitzen integriert ist. Dadurch ist es möglich, beispielsweise Daten für Unterhaltungsprogramme innerhalb des Fahrzeugs an Geräte zu übertragen, die einem einzelnen Sitz bzw. Passagier zugeordnet und mit Bildschirmen und dergleichen verbunden sind. Damit kann jedem Passagier oder jeder kleinen Gruppe von Passagieren zur Vereinfachung der Datenübertragung und zur Bereitstellung von Kapazitäten zur Umwandlung von empfangenen Daten in wiedergebbare Signalformate ein Elektronikgerät zugeordnet werden. Weiterhin ist das Anordnen des Elektronikgeräts in oder am Sitz eine platzsparende Lösung, die weder das Raumangebot für Passagiere noch Durchgangswege beeinträchtigt.

Das Anordnen der Antenne des Elektronikgeräts an der Oberseite einer Rückenlehne des Sitzes ist günstig, da so die zu überbrückende Distanz zwischen einer Sende- und Empfangseinheit an der Decke des Fahrzeugs minimiert und der Empfang der Datensignale verbessert werden kann.

Gleichermaßen ist das Anordnen der Antenne des Elektronikgeräts an der Unterseite einer Rückenlehne des Sitzes vorteilhaft, da die zu überbrückende Distanz zwischen einer beispielsweise am Fahrzeugboden angeordneten Antenne einer Sende- und Empfangseinheit verringert wird.

Es ist überdies vorteilhaft, die Antenne der Sende- und Empfangseinheiten oberhalb der Transceivereinheiten anzuordnen, insbesondere an der Fahrzeugdecke. Dadurch kann eine genaue Ausrichtung der Antennen zu den Antennen der Elektronikgeräte erfolgen, um so die Übertragungsqualität zu steigern.

Weiterhin ist günstig, die Antenne der Sende- und Empfangseinheiten unterhalb der Transceivereinheiten anzuordnen, insbesondere am Fahrzeugboden. In Kombination dicht über dem Fahrzeugfußboden angeordneten Antennen von Transceivereinheiten kann die zu überbrückende Distanz weiter minimiert werden.

Die Aufgabe wird weiterhin durch ein System zum Übertragen von Daten in einem Fahrzeug gelöst, mit mehreren drahtlosen Sende- und Empfangseinheiten zum Senden und Empfangen von Daten, mit einer Recheneinheit zum Leiten von Daten an die Sende- und Empfangseinheiten, mit mindestens einem eine Transceivereinheit aufweisenden Elektronikgerät zum wechselseitigen Kommunizieren mit den drahtlosen Sende- und Empfangseinheiten, wobei die drahtlosen Sende- und Empfangseinheiten und die Transceivereinheit bei einer Betriebsfrequenz von mehr als 30 GHz betrieben werden. Die weiteren Merkmale und Vorteile sind den Ausgestaltungen des Verfahrens zum Übertragen von Daten in einem Fahrzeug zu entnehmen.

Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Elektronikgerät zum wechselseitigen drahtlosen Kommunizieren mit einer zugeordneten Sende- und Empfangseinheit zum Übertragen von Daten in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Fluggerät, die von einer Recheneinheit an mehrere Sende- und Empfangseinheiten geleitet werden, das eine Transceivereinheit umfasst, wobei die Transceivereinheit bei einer Betriebsfrequenz von mehr als 30 GHz betrieben wird.

Auch wird die Aufgabe gelöst durch eine Sende- und Empfangseinheit zum wechselseitigen drahtlosen Kommunizieren mit mindestens einem eine Transceivereinheit aufweisenden Elektronikgerät zum Übertragen von Daten in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Fluggerät, die von einer Recheneinheit an mehrere Sende- und Empfangseinheiten geleitet werden, wobei die Sende- und Empfangseinheit bei einer Betriebsfrequenz von mehr als 30 GHz betrieben wird.

Schließlich wird die Erfindung durch ein Fahrzeug, insbesondere ein Fluggerät gelöst, das ein vorangehend geschildertes System zum Übertragen von Daten aufweist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren näher beschrieben. In den Figuren werden gleiche Elemente durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet.

Es zeigen:

1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer schematischen Ansicht;

2 ein erfindungsgemäßes Verfahren als Blockschaltbild.

In 1 ist schematisch die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Übertragen von Daten beispielhaft anhand einer Passagierkabine eines Flugzeugs gezeigt.

Mehrere Passagiersitze 2 sind auf dem Fußboden 4 der Kabine angeordnet und in nicht näher dargestellten Sitzschienen in vorgegebenen Positionen abhängig von der betreffenden Passagierklasse arretiert. Die Passagiersitze 2 sind in gehobeneren Klassen überwiegend einzeln positionierbar und arretierbar. In preiswerteren Klassen werden jedoch üblicherweise mehrere Passagiersitze 2 zu Sitzgruppen zusammengefasst und stets gemeinsam in der Kabine platziert.

Jeder Passagiersitz 2 bzw. jede Gruppe von Passagiersitzen 2 weist ein Elektronikgerät 6 auf, das mit einer zentralen Recheneinheit 8 im Flugzeug kommuniziert und Daten übertragen kann. Pro Passagiersitz 2 ist ein Bildschirm 10 mit einem zugehörigen Elektronikgerät 6 zur Bildwiedergabe verbunden, wobei der Bildschirm 10 häufig an der Rückenlehne eines frontal anschließenden Passagiersitzes 2 angeordnet ist. Zusätzlich werden für jeden Passagiersitz 2 üblicherweise ein Kopfhöreranschluss und ein Bediengerät (nicht gezeigt) bereitgestellt. Das Elektronikgerät 6 ist insbesondere zum Empfangen von Video- und Audiodaten des In-Flight-Entertainment-Systems und deren Umwandlung in ein vom Bildschirm 10 und/oder einem Kopfhörer wiedergebbares Signal ausgerüstet.

Die zentrale Recheneinheit 8 ist in diesem Beispiel etwas konkreter eine Servereinheit 8, die Audio- und Videodaten für das In-Flight-Entertainment bereithält. Die Audio- und Videodaten können beispielsweise in Form von digitalen Film- und Tondaten realisiert sein. Diese Daten werden bevorzugt als digitale Daten bereitgestellt, da sie aufgrund ihrer Eigenschaften relativ unempfindlich gegenüber Störungen sind, eine gleichbleibende Bild- und Tonqualität ermöglichen und zudem leicht gespeichert oder ausgetauscht werden können. Als Alternative zum kontinuierlichen Übertragen der Daten ist auch das einmalige Übertragen in Verbindung mit Speicherung in den Elektronikgeräten 6 möglich. Die Umwandlung in für die angeschlossenen Geräte wiedergebbare analoge oder digitale Formate erfolgt üblicherweise in den Elektronikgeräten. Denkbar sind weitere Arten von Daten, die etwa bewegte Landkarten zur Ortsinformation repräsentieren oder auch das Ausführen von Spielprogrammen zur Unterhaltung ermöglichen.

Zum Übertragen der Daten von der Servereinheit 8 an die Elektronikgeräte 6 ist die Servereinheit 8 über Leitungen 12 mit drahtlosen Sende- und Empfangseinheiten 14 verbunden. Die Sende- und Empfangseinheiten 14 sind mit sehr kompakten drahtlosen Access Points vergleichbar. Die in der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendete Betriebsfrequenz beträgt mehr als 30 GHz und liegt bevorzugt in einem Bereich von 56 GHz bis 64 GHz.

Zum Empfangen der von den Sende- und Empfangseinheiten 14 ausgestrahlten Daten ist für jedes Elektronikgerät 6 ein entsprechendes Netzwerkgerät (im folgenden auch „Transceiver" genannt) erforderlich. Mit Hilfe eines Netzwerkgeräts können die Elektronikgeräte 6 mit den Sende- und Empfangseinheiten 14 und damit mit der Servereinheit 8 drahtlos kommunizieren. Bevorzugt werden die Passagiersitze 2 mit den Elektronikgeräten 6 so ausgestaltet, dass jedem Elektronikgerät 6 eine exklusive Sende- und Empfangseinheit 14 zugeordnet wird, so dass jeder Passagiersitz 2 bzw. jede Gruppe von Passagiersitzen 2 eine Sende- und Empfangseinheit 14 in unmittelbarer (Sicht-) Entfernung besitzt.

Durch Verwenden dieser Betriebsfrequenz wird bei deutlich geringerer Leistungsaufnahme als bei herkömmlicher WLAN-Technik (IEEE 802.11a, 802.11b, 802.11g) eine höhere Bandbreite erreicht. Aufgrund der bei dieser Frequenz hohen Absorptionsrate von Sauerstoff tritt eine starke Dämpfung auf und die Reichweite des ausgestrahlten Signals sinkt in den Bereich weniger Meter. Zum Herstellen einer optimalen Netzabdeckung in der Passagierkabine ist daher eine Vielzahl an Sende- und Empfangseinheiten 14 notwendig, die bevorzugt großflächig an der Decke der Passagierkabine angeordnet sind. Die sich in der geringen Leistungsaufnahme widerspiegelnde geringe Strahlungsleistung führt folglich zu einer deutlich geringeren örtlichen Strahlenbelastung in unmittelbarer Nähe einer Sende – und Empfangseinheit 14 und damit auch zu einer deutlich geringeren Belastung der Gesundheit der Passagiere durch die Strahlungsfolgen. Alternativ können die Sende- und Empfangseinheiten 14 auch großflächig im Fußbodenbereich angeordnet werden, wodurch die zu überbrückende Distanz verkürzt und Störungen durch Objekte und Personen vermindert werden können.

Aufgrund der geforderten Vielzahl von drahtlosen Sende- und Empfangseinheiten 14 und der damit verbundenen Vielzahl von Anschlussleitungen ist es sinnvoll, örtlich mehrere Sende- und Empfangseinheiten 14 zusammenzufassen, indem sie sternförmig an einen gemeinsamen Verteiler 16 (Netzwerkswitch oder dgl.) angeschlossen sind. Die Verteiler 16 mehrerer Gruppen von Sende- und Empfangseinheiten werden über jeweils eine einzige Leitung 12 mit der Servereinheit 8 ebenfalls sternförmig verbunden.

Durch Verwenden von Sende- und Empfangseinheiten 14 mit einer Betriebsfrequenz von ungefähr 60 GHz sind die auftretenden Wellenlängen recht gering. Die erforderliche Größe der verwendeten Sendeantenne ist folglich ebenfalls gering. Demnach ist es leicht möglich, kleine und flache Antennen mit den Elektronikgeräten 6 zu verbinden und in die Passagiersitze 2 zu integrieren. Denkbar ist das Einnähen, Einschweißen oder Einstecken von Antennen in die Polsterung der Rückenlehne der Passagiersitze 2. Bevorzugt sind die Antennen jeweils an der Oberseite der Rückenlehne des Passagiersitzes 2 angeordnet, um die zu überbrückende Distanz zur zugeordneten Sende- und Empfangseinheit 14 zu minimieren. Das Anordnen einer Empfangsantenne auf der Oberseite der Rückenlehne eines Passagiersitzes 2 verringert zusätzlich die Wahrscheinlichkeit eines versehentlichen Abdeckens oder einer Abschattung des empfangenen Signals. Durch diese Maßnahmen kann die notwendige Sendeleistung und damit die Strahlenbelastung stark begrenzt werden.

Eine mögliche Erweiterung der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt dahingehend, dass die Kapazität der verwendeten Sende- und Empfangseinheiten 14 durch Ausnutzung von Mehrwegausbreitungseigenschaften der ausgestrahlten Signale zusätzlich gesteigert werden kann. Beispielsweise werden dazu die Sende- und Empfangseinheiten 14 mit Antennen ausgestattet, die verschiedene Datenströme auf gleicher Frequenz, jedoch in unterschiedliche Richtungen aussenden können. Durch Reflexion von Signalen an der metallenen Außenhaut des Flugzeugs können alternative Ausbreitungswege der ausgestrahlten Signale zu den Antennen der Passagiersitze 2 entstehen und genutzt werden. Außerdem können Frequenzen aufgrund der beschränkten Reichweite, die deutlich unterhalb einer üblichen Flugzeugkabinenlänge liegt, innerhalb der Flugzeugkabine in ausreichend voneinander beabstandeten Bereichen wiederverwendet werden.

2 verdeutlicht das erfindungsgemäße Verfahren der vorliegenden Erfindung. Zunächst leitet eine Recheneinheit Daten an mehrere Sende- und Empfangseinheiten 14 (Verfahrensschritt dargestellt durch Bezugszeichen 18 in 2). Die Sende- und Empfangseinheiten 14 senden nun die Daten aus (20); die von mindestens einem Elektronikgerät 6 empfangen (22) werden. Das Senden und Empfangen der Daten erfolgt unter Verwendung einer Frequenz, die über 30 GHz und bevorzugt in einem Bereich von 56 GHz bis 64 GHz liegt.

Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Übertragen von Daten, insbesondere in Fluggeräten bereit, das sich durch mehrere vorteilhafte Merkmale auszeichnet. Das Verwenden einer drahtlosen Datenübertragungsverfahrens eliminiert die Notwendigkeit, kabelgebundene Datenverbindungen herzustellen. Besonders in Passagierkabinen eines modernen Verkehrsflugzeugs würde die drahtgebundene Datenübertragung dem Erfordernis rascher Umkonfigurierbarkeit der Sitzanordnung zuwider laufen. Eine drahtlose Datenübertragung mit herkömmlichen und weit verbreiteten Geräten nach dem IEE 802.11a, 802.11b oder 802.11g-Standard würde zu einer erhöhten Strahlenbelastung der Passagiere führen. Das Verwenden von Sende- und Empfangseinheiten, die auf einer wesentlich höheren Frequenz, z.B. 60 GHz betrieben werden, benötigen weniger elektrische Leistung, senken die Strahlenbelastung der Passagiere und stellen gleichzeitig eine große Bandbreite für die Datenübertragung bereit. Die vorliegende Erfindung ist nicht beschränkt auf Sende- und Empfangseinheiten mit 60 GHz-Betrieb, es sind alle Sende- und Empfangseinheiten einsetzbar, die eine Frequenz gleicher Größenordnung oder wesentlich höher verwenden.