輸送機関内部を対象にしたブロードバンドワイヤレス配信システム
輸送機関の客室エリアを対象にしたブロードバンドワイヤレス配信ネットワーク。ブロードバンドワイヤレス配信ネットワークは、サーバおよびスイッチシステムに接続される複数のワイヤレスアクセスポイント（ＷＡＰｓ）と、客室について計略的に配置される複数のワイヤレスネットワークインターフェイス回路（ＮＩＣｓ）とを含む。さらに、ブロードバンドワイヤレス配信ネットワークは、少なくとも１つのアンテナが各々のＷＡＰに接続されるようにＷＡＰｓに接続される複数のアンテナを含む。アンテナは客室内の特定のオーバーラップエリアに対して無線周波数の受信可能なパターンを与えることが可能であり、それにより、各々のＷＡＰと少なくとも１つのＮＩＣとの間で通信が可能になる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
この発明は一般に、飛行機、バス、船または列車などの輸送機関の客室エリア全体にデータを配信するために使用されるモバイルネットワークに関する。より具体的には、この発明は輸送機関の客室エリアを対象にしたブロードバンドワイヤレスビデオ、オーディオ、データおよび制御配信システムに関するものである。このブロードバンドワイヤレス配信システムは、客室エリアへ機内エンターテイメント（ＩＴＥ）機能性を配信するためのデータネットワークの基幹である。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
飛行機などの輸送機関の客室エリアを対象にした現在のオーディオ／ビデオ配信システムは重く、嵩高い。広範囲に座席から座席へと広がる配線ケーブルは損傷および故障しやすく、客室が再構成されるときにはいつも完全に取外され、取替えられなければならない。ヘッドセットオーディオを前列の座席列の背にあるビデオディスプレイと同期させるなど、座席列間でオーディオ／ビデオの調整が必要になるときにはさらに多くのケーブルが必要になる。新しいデータサービスが既存のオーディオ／ビデオシステムを持つ輸送機関にインストールされると、輸送機関内にある各々の座席レシーバに信号および電力を送るためのケーブルは２つの異なるサービスを提供しなければならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
これらのケーブルによりさらに重量が増加するという不利が課されることになり、さらに長いメンテナンス時間が必要になる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
発明の簡単な概要
この発明の１つの好ましい実施例において、輸送機関の客室エリアを対象にしたブロードバンドワイヤレス配信ネットワークが提供される。ブロードバンドワイヤレス配信ネットワークは、ヘッドエンド装置に接続された複数のワイヤレスアクセスポイント（ＷＡＰｓ）と、客室について計略的に配置された複数のワイヤレスネットワークインターフェイス回路（ＮＩＣｓ）とを含む。さらに、ブロードバンドワイヤレス配信ネットワークは、少なくとも１つが各々のＷＡＰに接続されるように、ＷＡＰｓに接続された複数の特別に形成されたアンテナを含む。特別に形成されたアンテナは客室内の特定のオーバーラップエリアを無線周波数の受信可能範囲とするよう適合され、その結果、各々のＷＡＰと少なくとも１つのＮＩＣとの間で通信が可能になる。
【０００５】
この発明の他の実施例において、ワイヤレス配信ネットワークを使用し、輸送機関の客室エリア内でデータを通信するために方法が提供される。その方法は、少なくとも１つのオーディオ／ビデオサーバを持つヘッドエンド装置と複数のワイヤレスアクセスポイント（ＷＡＰｓ）との間のデータ通信を含む。さらに、その方法は、複数の特別に形成されたアンテナを使用した、ＷＡＰｓと複数のワイヤレスネットワークインターフェイス回路（ＮＩＣｓ）との間でデータを送信することを含む。少なくとも１つの特別に形成されたアンテナは各々のＷＡＰに接続されている。さらに、その方法は、各々の特別に形成されたアンテナが特定の無線周波数（ＲＦ）の受信可能エリアをコントロールするように、各々の特別に形成されたアンテナを動作させることを含む。各々のアンテナによってコントロールされる特定の無線周波数の受信可能エリアは、その他の特定の無線周波数の受信可能
エリアのうち少なくとも１つとオーバーラップする。
【発明の効果】
【０００６】
したがって、この発明の利点は、ブロードバンドワイヤレスシステムを利用することによってオーディオ、ビデオおよびデータ配信のための座席から座席へのケーブルが不要になることである。この発明の他の利点は、過密な客室エリア内の多くのユーザに対してオーディオ、ビデオ、データおよび制御を提供するために高い帯域幅が提供されることである。この発明のさらに他の利点は、他の輸送機関のサブシステムおよび外部のサブシステムとの電磁干渉が低減されることである。この発明のさらに他の利点は、座席列間でオーディオ／ビデオ信号を調整するためのフィードフォワードケーブルの必要性がなくなることである。この発明のさらに他の利点は、ワイヤレスアクセスポイント（ＷＡＰ）のレイアウトおよび伝送電力が最適化され、その結果、輸送機関内部での干渉問題とマルチパス問題とを減少させることである。この発明のさらに他の利点は、最小限の数のＷＡＰｓを使用して客室の受信可能範囲が提供されるようにアンテナパターンおよびレイアウトが最適化されることである。
【０００７】
この発明は、詳細な説明と添付の図から、より完全に理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
好ましい実施例の詳細な説明
図１は、この発明に従って、輸送機関内部においてデータをワイヤレス配信するためのブロードバンドワイヤレス配信システム１０の概略図である。ワイヤレス配信システム１０はサーバおよびスイッチシステム１４を含み、サーバおよびスイッチシステム１４は少なくとも１つの中央スイッチ１８およびスイッチ１８と通信する少なくとも１つのオーディオ／ビデオサーバ２２を含む。さらに、サーバおよびスイッチシステム１４はスイッチ１８と通信する少なくとも１つのオーディオ／ビデオ（Ａ／Ｖ）インターフェイス２４、スイッチ１８と通信する外部ルータ２６、およびスイッチ１８とこれも通信する少なくとも１つの客室サービスシステム（ＣＳＳ）インターフェイス３０を含む。外部ルータ２６は、輸送機関に乗っているユーザと輸送機関から遠く離れて位置する少なくとも１つのサーバシステムまたはコンピュータを利用した装置との間のインターネット通信リンクを提供するために使用される。ＣＳＳインターフェイス３０は、乗客の読書灯、乗務員呼出しライトおよび乗務員アナウンスのための拡声システムをコントロールするためのアクセスを与える。
【０００９】
さらに、サーバおよびスイッチシステム１４は少なくとも１つのインターフェイス３２を含み、機上ナビゲーションシステムまたは機上健康管理システムなど、少なくとも１つの他の輸送機関システムとの通信が可能である。たとえば、システム１０は機上ナビゲーションシステムからのナビゲーションデータを使用し、乗客に飛行位置を示すことが可能である。システム１０は機上健康管理システムにより、地上の医師と通信すること、病気の乗客または乗務員に関する健康状態のデータを送信することおよび輸送機関に乗っている間に行なうべき応急処置についての治療上の指示を受信することが可能になる。サーバおよびスイッチシステム１４はサーバ２２を利用し、複数のワイヤレスアクセスポイント（ＷＡＰｓ）３４に提供される機内エンターテイメントデータおよび他のデータを送信、受信および格納する。ＷＡＰｓ３４は輸送機関の客室エリア内にある天井パネルの上に配置されることが好ましい。しかしながら、ＷＡＰｓ３４は、たとえば乗客座席の背の部分、客室の側壁の中もしくは側壁に装着、または客室の床の下など、客室エリア内の好適な任意の場所に配置されることが可能である。
【００１０】
ここでの詳細な説明は商業飛行機の乗客座席に機内エンターテイメントデータおよび他のデータを配信する機内ワイヤレス配信システムを対象にしているが、この発明は船、列
車、バスなど他の方式の大量輸送交通機関にも適用可能である。したがって、飛行機を参照することはこの発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。したがって、この発明を適用できる他の方式の輸送機関を包含するために、「機内ワイヤレス配信」は「モバイルワイヤレス配信」としても参照される。
【００１１】
動作時において、サーバおよびスイッチシステム１４はオーディオ／ビデオサーバ２２、外部ルータ２６およびＣＳＳインターフェイス３０を利用して、ソフトウェアを通じて機能要素を実行する。たとえば、サーバおよびスイッチシステム１４はアナログおよび／またはデジタルオーディオ、ビデオならびにオーディオ／ビデオオンデマンド（ＡＶＯＤ）などの機能要素を実行する。さらに、サーバおよびスイッチシステム１４は衛星を介した生中継テレビ、インターネット、イントラネット、Ｅメールアクセス、ゲーム、データ保存、ウェブキャッシングおよび保存、ＣＤプレーヤおよびＤＶＤプレーヤ、ならびに他の音声装置およびビデオ装置などの機能要素を実行することが可能である。さらに、中央スイッチ１８はソフトウェアを利用し、エンターテイメントプログラミングデータおよびその他のデータをＷＡＰｓ３４へ送信し、そしてＷＡＰｓ３４から受信すること、内蔵テスト装置データのローディング、衛星データのインターフェイス、多重化、マッピング、ゾーン標準顧客サポートサービスのインターフェイス、パケット交換システムデータ処理、マルチメディア経路選択およびアビオニクスデータの標準インターフェイスなどのデータ機能を可能にする。データは、イーサネット（登録商標）または他の好適な地域ネットワークなどの配線式接続によって、サーバおよびスイッチシステム１４から適切なＷＡＰｓ３４へ送信される。
【００１２】
機内エンターテイメントデータおよび他のデータは、無線周波数（ＲＦ）信号を使用し、ＷＡＰｓ３４を介して、客室の指定されたエリアへ一斉送信される。客室の指定されたエリアの各々は複数の乗客座席３８（図２に図示）を含む。各々の指定されたエリアは、乗客用コントロールユニット（ＰＣＵｓ４２（図２に図示）、座席ビデオディスプレイ端末（ＳＶＤＴｓ）４４（図２に図示）および乗務員モバイルコンピュータ端末（図示せず）など機内ワイヤレス配信システム１０の他の構成要素を含む。
【００１３】
機内エンターテイメントデータおよび他のデータは、図２、図３および図４を参照し以下に記載されているとおり、受信可能エリア内にある座席３８の群と、任意のＰＣＵｓ４２、ＳＶＤＴｓ４４または乗務員モバイルコンピュータ端末に一斉送信される。データが戻るときには同じ経路を逆向きにたどる。１つの好ましい実施例において、ワイヤレス配信システム１０は全デジタル方式であり、サーバおよびスイッチシステム１４はインターネットプロトコル（ＩＰ）マルチキャストとボイスオーバーＩＰ（ＶＯＩＰ）とを利用し、帯域幅要件を低減させる。ＩＰマルチキャストは送信側によって送信されたデータフレームを識別する方法であり、送信側が各受信機に別々のコピーを送信する必要なく、複数の受信側が同じフレームを受信することが可能になる。オーディオおよびビデオのストリーミングに関しては、同時にデータを受信するために、ＳＶＤＴｓ４４およびＰＣＵｓ４２のいくつかが選択され得るか、いずれも選択されないか、またはすべてが選択され得るように、サーバおよびスイッチシステム１４は１つのマルチキャストストリームとしてデータを送信する。
【００１４】
ＶＯＩＰは、電話または他の音声信号を、イーサネット（登録商標）ネットワークなどの標準データネットワークと互換性のあるデジタルデータパケットへ効率的に符号化する方法である。ワイヤレス配信システム１０においてＶＯＩＰを使用することにより、拡声システムを利用したアナウンス、個人の電話による通話および複数の乗客の間での電話会議がワイヤレス配信システム１０を通じて最小限のネットワーク帯域幅で実行することが可能となる。
【００１５】
図２は輸送機関客室エリア３５の断面の概略図であり、ワイヤレス配信システム１０がこの発明に従って利用されている。公知の機内エンターテイメントシステムとは異なり、ワイヤレス配信システム１０には専用の座席エレクトロニクスボックス（ＳＥＢ）がない。むしろ、ワイヤレス配信システム１０は各々の乗客座席３８にワイヤレスネットワークインターフェイス回路（ＮＩＣ）３６を含み、ワイヤレスネットワークインターフェイス回路３６は各々の乗客座席３８に装着されたＰＣＵ４２および／またはＳＶＤＴ４４に統合されている。各々のＰＣＵ４２は、コンピュータ、乗客がコンピュータで制御された装置を接続することが可能なコンピュータ端子または音声を送信するヘッドセットなどの乗客インタラクティブ装置から構成される。
【００１６】
各々の座席３８のＳＶＤＴ４４は、関連するワイヤレスＮＩＣ３６と特定のＷＡＰ３４との間の無線周波数通信を介して、オーディオ／ビデオエンターテイメントデータおよび他のデータをサーバおよびスイッチシステム１４へ、そしてサーバおよびスイッチシステム１４から送受信する。各々の座席３８のＰＣＵ４２は同様に、ＮＩＣ３６を通じて乗客からの要求と乗客装置データと乗客の電話データとを特定のＷＡＰ３４に送信し、ＷＡＰ３４から音声データと乗客装置データとを受信する。乗客の要求は、ＰＣＵ４２上にある乗客要求ボタン、スイッチおよび／または他の制御装置（図示せず）を押すまたはセットすることによって開始される。乗客装置データはインターネットデータなどのデータを含む。各々のワイヤレスＮＩＣ３６およびＰＣＵ４２は、座席３８のヘッドレスト部分４６、座席３８の肘掛け部分５０、または便利に乗客の手が届く任意の場所に配置されることが可能である。
【００１７】
代替的な実施例において、乗客要求ボタン、オーディオヘッドセット差込口などのＰＣＵ４２の機能性は、座席３８のヘッドレスト部分４６の上、または肘掛けが取付けられたＳＶＤＴｓ４４については座席３８の肘掛け部分の中にあるＳＶＤＴ４４に統合されることが可能である。
【００１８】
図３は、輸送機関の客室エリア全体３５を図で表わしたものであり、ＷＡＰｓ３４のアンテナパターン受信可能エリアを示している。好ましい実施例において、ＷＡＰｓ３４は異なった、オーバーラップしない無線チャネルで動作し、客室エリア３５のオーバーラップする受信可能区域５４を提供する。たとえば、ワイヤレス配信システム１０は、ＷＡＰｓ３４が５ＧＨｚのＵＮＩＩ帯域の中で８から１２個のオーバーラップしないチャネルで動作するように機能することが可能であり、そこでは各々のチャネルが毎秒５４メガビットの公称ビット速度で動作し、約１５から２０の座席３８をカバーする。チャネルは、周波数または周波数の範囲を論理的に割当てたものであり、通信の論理的経路を識別するために使用されるものである。好ましくは、各々のチャネルの中心が単一周波数であり、その中心から両側に予め定められた周波数間隔を有する。たとえば１つのチャネルは中心が５．１８０ＧＨｚ、幅が２０ＭＨｚであり得る。
【００１９】
ＭＰＥＧ−１およびＭＰＥＧ−２などの典型的な標準的オーディオビデオデジタル符号化方式は、ステレオサウンドと多言語トラックとを含む高品質ビデオストリームのために毎秒３メガビットまたはそれ以上を必要とする。より新しいＭＰＥＧ−４オーディオ／ビデオデジタル符号化規格では、ＳＶＤＴ４４などの座席サイズのディスプレイに対して同様の品質のオーディオ／ビデオストリームが毎秒約１メガビットの符号化速度で符号化されることが可能である。ＩＥＥＥ８０２．１１ａなどのワイヤレス直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）規格は、無線チャネルごとに、または単一の無線チャネルで動作するＷＡＰ３４ごとに、毎秒２０メガビットから３０メガビットの使用可能なデータ帯域幅を提供する。したがって、１つのＷＡＰ３４は、ネットワークオーバーヘッドおよび管理機能に向けられた帯域幅に加えて、約２０人の乗客に対して完全なオーディオ／ビデオを同時に提供することができる。
【００２０】
ＷＡＰ３４の受信可能区域５４には図３に示されているように物理的なオーバーラップが存在するので、ブロードバンドワイヤレスシステム１０はいかなる所与のＷＡＰ３４の故障に対しても固有の耐障害性を持っている。好ましい実施例において、所与の座席のＰＣＵ４２またはＳＶＤＴ４４がその割当てられたＷＡＰ３４ともはや通信することができなくなった場合に、ＰＣＵ４２またはＳＶＤＴ４４が異なったＷＡＰ３４に再関連付けされて、新しいチャネルでオーバーラップ区域５４を提供するようにシステム１０は実現される。サーバおよびスイッチシステム１４にある負荷分散ソフトウェア（図示せず）は、周辺座席のそのときのデータ需要に基づき、どの新しいＷＡＰ３４に関連付けられるべきかということについて、各々のＰＣＵ４２またはＳＶＤＴ４４の中にある各々のＮＩＣ３６に指示を出す。
【００２１】
他の好ましい実施例において、ＷＡＰｓ３４は、オーバーラップしないチャネルで動作するＷＡＰｓ３４とオーバーラップするチャネルで動作するＷＡＰｓ３４とを利用し、オーバーラップする受信可能区域５４を提供する。たとえばＯＦＤＭワイヤレスネットワーキング規格の１つであるＩＥＥＥ標準８０２．１１ａ−１９９９は、米国ＵＮＩＩ無線周波数帯内で使用可能な１２のオーバーラップしない無線チャネルを定義している。この実施例において、ブロードバンドワイヤレス配信システム１０は、一番前のＷＡＰ３４が第１の無線チャネルを使用し、次のＷＡＰ３４が第２のチャネルを使用するなどというようにセットアップされている。最初の２つのＷＡＰｓ３４は物理的にオーバーラップする区域５４に受信可能範囲を提供し、所与のＮＩＣ３６が第１の無線チャネルで第１のＷＡＰ３４に、または第２の無線チャネルで第２のＷＡＰ３４に送信する。１２個を超えるＷＡＰｓ３４が輸送機関内にインストールされた場合、第１３のＷＡＰ３４は再び第１の無線チャネルを使用するよう割当てられ、輸送機関内で異なった物理的区域５４に制約されなければ、第１３のＷＡＰ３４は第１の無線チャネルと「オーバーラップ」する、すなわち干渉するであろう。輸送機関内で１個より多いＷＡＰ３４によって無線チャネルを再利用するこの方法は、飛行機などの輸送機関の範囲内で可能である。その理由は、伝送電力が制御されていること、アンテナパターンが整形されていることおよび空間的に切り離されていることにより、第１のＷＡＰ３４からの無線周波数信号が第１３のＷＡＰ３４の無線周波数信号と大きく干渉することを防ぐからである。
【００２２】
図４ａと図４ｂはそれぞれ、特別に形成されたパッチアンテナ６２の上面図および側面図の概略図であり、特別に形成されたパッチアンテナ６２はオーバーラップするパターン受信可能区域５４（図３に図示）を提供するために使用される。伝達されたワイヤレス配信システム１０の電磁エネルギは、特別に形成されたパッチアンテナ６２および低減された伝送電力によって、他の輸送機関システムを破壊しないことを保証するように制御される。少なくとも１つの特別に形成されたパッチアンテナ６２は各々のＷＡＰ３４に接続されている。代替的に、パッチアンテナ６２は各々のＷＡＰ３４の中に含まれることも可能である。好ましい実施例において、特別に形成されたパッチアンテナ６２は４つの長方形のアレイエレメント６６を含む長方形のパッチの、リニアアレイアンテナを含む。アンテナ６２は扇型ビーム放射パターンを発生させ、扇型ビーム放射パターンは図３の受信可能区域５４によって図示されているように、一方の方向に狭く、他方の方向に広い放射パターンである。さらに、アンテナ６２は、客室３５内の少数の座席３８（図２に図示）のみを含む受信可能区域５４（図３に図示）を直接に放射する方向を向いている。たとえば、アレイエレメント６６が１通路の輸送機関の縦軸に沿った方向を向いていると、アンテナパターン５４は１列内のすべての座席、つまり窓から窓へのすべての座席をカバーするが、約３列から４列をカバーするのみで、ユーザの数を約２０人に限定するだろう。
【００２３】
放射パターン５４が調整されていることに加えて、パッチアンテナ６２の他の利点は、低断面である。好ましい実施例において、アンテナ６２は１インチの約１６分の１（０．
１２５）から１インチの１６分の３（０．１８２５）（１．５８８ｍｍから４．７６２ｍｍ）の高さを持ち、客室の頭上エリアにアンテナ６２を置いてもホーンアンテナなどのより大きな寸法を持つ他のタイプの高度な指向性アンテナよりも目立たない。アンテナエレメント６６は線形に並び、均等に間隔を置いた長方形のエレメントであり、プリント回路板（ＰＣＢ）基板７０の一方側にエッチングされている。代替的に、エレメント６６は表面実装のような形でＰＣＢ７０に装着されることが可能である。同軸給電線７４は、各々のエレメント６６を示されるエレメントとは反対側のＰＣＢ７０の面にある基面７８に接続する。各々のエレメント６６の長さ（Ｌ）、各々のエレメント６６の幅（Ｗ）、エレメント６６間の間隔（Ｄ）、ＰＣＢ基板７０の厚さ（Ｔ）、基板誘電率（図示せず）および基面７８の寸法はすべて、所望の周波数と入力インピーダンスとに基づいて選択される。１つの好ましい形状において、長さＬは約０．４３３インチ（１．１ｃｍ）、幅Ｗは約０．７０９インチ（１．８ｃｍ）、スペースＤは約０．６４０インチ（１．６２５ｃｍ）、厚さＴは約０．１２５インチ（０．３１７５ｃｍ）、基板電気定数は約４．５、および基面７８の寸法は約６．８０１インチ×３．８５８インチ（１７．２７５ｃｍ×９．８ｃｍ）であり、結果として周波数は約５ＧＨｚから６ＧＨｚである。
【００２４】
４つのエレメント６６の各々がサイドローブ放射の減少に必要とされる所望の量の電流を受取るよう、各々のエレメントに供給される電流は重み付けされるかまたは「テーパ状にされ」、その結果、他の輸送機関システムとの干渉を減少させる。たとえば、１−２−２−１の電流のテーパは中央の２つのエレメント６６が外側２つのエレメント６６の２倍の電流を受取る形であり、サイドローブレベルを減少させるために使用されることができるだろう。１つの好ましい実施例において、電流のテーパは、同軸ケーブルと電力分配器（図示せず）を使用し、実現される。代替的な好ましい実施例において、電流のテーパはアンテナエレメント６６と同様にＰＣＢ７０上にエッチングできるマイクロストリップ線路を使用し、実現されることが可能である。マイクロストリップ線路はアンテナエレメント６６と同じ側のＰＣＢ７０上にエッチングされることが好ましい。代替的には、ＰＣＢは３層の基板から構成され、中央の層がアンテナエレメント６６に対して基面を提供し、マイクロストリップ線路は３層の基板の対向する側にエッチングされる。
【００２５】
ＷＡＰｓ３４およびＮＩＣｓ３６の中のワイヤレスレシーバエレクトロニクス（図示せず）は、高度なＯＦＤＭおよび高度なデジタル信号処理（ＤＳＰ）を使用し、他の輸送機関システムからの干渉を非常に高いレベルで免除することを達成する。ＯＦＤＭは多くの無線周波数搬送周波数の全域でデータとエラー検出情報とを符号化し、１つ以上の搬送信号によって送信されるデータの中のいくつかは損失または改変があったとしても、レシーバ８２が送信されたデータを復号し、再構築することを可能にする。チャネルデータ速度をサポートするために必要な非常に速い速度でのこの符号化、復号化および再構築を行なうために、高度なＤＳＰ能力が必要である。
【００２６】
これらの特徴は、金属の胴体内で無線周波数の反射が大量に発生する商業飛行機などの輸送機関において特に有益である。この大量の反射は、ＯＦＤＭ技術とＤＳＰ技術とを使用しなければ、結果として重大なデータ損失または少なくとも利用可能なデータ帯域幅の重大な減少をもたらす可能性がある。
【００２７】
代替的な実施例において、超広帯域（ＵＷＢ）などの他の技術があり、それらは同様に動作し、また同程度に適用可能であるかもしれない。ＵＷＢは高い帯域幅のワイヤレスネットワークの代替となるスペクトラム拡散技術である。ＵＷＢは広く利用されているＯＦＤＭ技術よりも高い帯域幅を提供し、よりよい電磁雑音の免除を提供する潜在性がある。ワイヤレス配信システム１０はＵＷＢまたはＯＦＤＭのどちらかの技術を利用して動作するように適合されている。
【００２８】
１つの好ましい実施例において、ワイヤレス配信システム１０により、ＰＣＵ３４がＳＶＤＴ４４の画面上の特徴をコントロールするように、肘掛け５０の上もしくは中に装着されたＰＣＵ３４と前列の座席３８の背にあるＳＶＤＴ４４との間のワイヤレス通信が可能になる。現在のＩＦＥシステムでは、視聴者が座っている列に配置される座席エレクトロニクスボックス（ＳＥＢ）にオーディオ／ビデオストリームが送信される。視聴者のビデオディスプレイが視聴者の前にある座席の背に設置されていれば、視聴者のＳＥＢはオーディオ／ビデオ信号を受信し、音声部分を座席の肘掛けにある視聴者のヘッドホン差込口に送信し、同期したビデオ信号を視聴者のビデオディスプレイに送信する。同期した信号は、視聴者のＳＥＢ前列にあるビデオディスプレイとの間に設置されているフィードフォワードケーブルを通じて送信される。この実施例において、関係する両方の座席群のＰＳＵｓ３４はＩＰマルチキャストストリームと同じオーディオ／ビデオストリームを受信し、音声部分またはビデオ部分を必要に応じて抽出する。これによりフィードフォワードケーブルの必要性または２つの同一のストリームのための帯域幅要件を２倍にする必要がなくなる。
【００２９】
この発明はさまざまな特定の実施例の観点で記載されてきたが、特許請求の範囲の精神および範囲内でこの発明が修正を伴って実施され得ることを当業者は認識するだろう。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明に従う輸送機関の内部を対象にしたブロードバンドワイヤレス配信システムのネットワーク構成の概略図である。
【図２】図１に示されたシステムが実現されている輸送機関客室エリアの断面の概略図である。
【図３】輸送機関客室エリア全体の図であり、図１に示されたワイヤレス配信システムに含まれるＷＡＰｓのためのアンテナパターン受信可能範囲を示している。
【図４ａ】図３に示されたパターン受信可能範囲を提供するために使用される特別に形成されたパッチアンテナの平面図の概略図である。
【図４ｂ】図４ａに示された特別に形成されたパッチアンテナの側面図の概略図である。
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
この発明は一般に、飛行機、バス、船または列車などの輸送機関の客室エリア全体にデータを配信するために使用されるモバイルネットワークに関する。より具体的には、この発明は輸送機関の客室エリアを対象にしたブロードバンドワイヤレスビデオ、オーディオ、データおよび制御配信システムに関するものである。このブロードバンドワイヤレス配信システムは、客室エリアへ機内エンターテイメント（ＩＴＥ）機能性を配信するためのデータネットワークの基幹である。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
飛行機などの輸送機関の客室エリアを対象にした現在のオーディオ／ビデオ配信システムは重く、嵩高い。広範囲に座席から座席へと広がる配線ケーブルは損傷および故障しやすく、客室が再構成されるときにはいつも完全に取外され、取替えられなければならない。ヘッドセットオーディオを前列の座席列の背にあるビデオディスプレイと同期させるなど、座席列間でオーディオ／ビデオの調整が必要になるときにはさらに多くのケーブルが必要になる。新しいデータサービスが既存のオーディオ／ビデオシステムを持つ輸送機関にインストールされると、輸送機関内にある各々の座席レシーバに信号および電力を送るためのケーブルは２つの異なるサービスを提供しなければならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
これらのケーブルによりさらに重量が増加するという不利が課されることになり、さらに長いメンテナンス時間が必要になる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
発明の簡単な概要
この発明の１つの好ましい実施例において、輸送機関の客室エリアを対象にしたブロードバンドワイヤレス配信ネットワークが提供される。ブロードバンドワイヤレス配信ネットワークは、ヘッドエンド装置に接続された複数のワイヤレスアクセスポイント（ＷＡＰｓ）と、客室について計略的に配置された複数のワイヤレスネットワークインターフェイス回路（ＮＩＣｓ）とを含む。さらに、ブロードバンドワイヤレス配信ネットワークは、少なくとも１つが各々のＷＡＰに接続されるように、ＷＡＰｓに接続された複数の特別に形成されたアンテナを含む。特別に形成されたアンテナは客室内の特定のオーバーラップエリアを無線周波数の受信可能範囲とするよう適合され、その結果、各々のＷＡＰと少なくとも１つのＮＩＣとの間で通信が可能になる。
【０００５】
この発明の他の実施例において、ワイヤレス配信ネットワークを使用し、輸送機関の客室エリア内でデータを通信するために方法が提供される。その方法は、少なくとも１つのオーディオ／ビデオサーバを持つヘッドエンド装置と複数のワイヤレスアクセスポイント（ＷＡＰｓ）との間のデータ通信を含む。さらに、その方法は、複数の特別に形成されたアンテナを使用した、ＷＡＰｓと複数のワイヤレスネットワークインターフェイス回路（ＮＩＣｓ）との間でデータを送信することを含む。少なくとも１つの特別に形成されたアンテナは各々のＷＡＰに接続されている。さらに、その方法は、各々の特別に形成されたアンテナが特定の無線周波数（ＲＦ）の受信可能エリアをコントロールするように、各々の特別に形成されたアンテナを動作させることを含む。各々のアンテナによってコントロールされる特定の無線周波数の受信可能エリアは、その他の特定の無線周波数の受信可能
エリアのうち少なくとも１つとオーバーラップする。
【発明の効果】
【０００６】
したがって、この発明の利点は、ブロードバンドワイヤレスシステムを利用することによってオーディオ、ビデオおよびデータ配信のための座席から座席へのケーブルが不要になることである。この発明の他の利点は、過密な客室エリア内の多くのユーザに対してオーディオ、ビデオ、データおよび制御を提供するために高い帯域幅が提供されることである。この発明のさらに他の利点は、他の輸送機関のサブシステムおよび外部のサブシステムとの電磁干渉が低減されることである。この発明のさらに他の利点は、座席列間でオーディオ／ビデオ信号を調整するためのフィードフォワードケーブルの必要性がなくなることである。この発明のさらに他の利点は、ワイヤレスアクセスポイント（ＷＡＰ）のレイアウトおよび伝送電力が最適化され、その結果、輸送機関内部での干渉問題とマルチパス問題とを減少させることである。この発明のさらに他の利点は、最小限の数のＷＡＰｓを使用して客室の受信可能範囲が提供されるようにアンテナパターンおよびレイアウトが最適化されることである。
【０００７】
この発明は、詳細な説明と添付の図から、より完全に理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
好ましい実施例の詳細な説明
図１は、この発明に従って、輸送機関内部においてデータをワイヤレス配信するためのブロードバンドワイヤレス配信システム１０の概略図である。ワイヤレス配信システム１０はサーバおよびスイッチシステム１４を含み、サーバおよびスイッチシステム１４は少なくとも１つの中央スイッチ１８およびスイッチ１８と通信する少なくとも１つのオーディオ／ビデオサーバ２２を含む。さらに、サーバおよびスイッチシステム１４はスイッチ１８と通信する少なくとも１つのオーディオ／ビデオ（Ａ／Ｖ）インターフェイス２４、スイッチ１８と通信する外部ルータ２６、およびスイッチ１８とこれも通信する少なくとも１つの客室サービスシステム（ＣＳＳ）インターフェイス３０を含む。外部ルータ２６は、輸送機関に乗っているユーザと輸送機関から遠く離れて位置する少なくとも１つのサーバシステムまたはコンピュータを利用した装置との間のインターネット通信リンクを提供するために使用される。ＣＳＳインターフェイス３０は、乗客の読書灯、乗務員呼出しライトおよび乗務員アナウンスのための拡声システムをコントロールするためのアクセスを与える。
【０００９】
さらに、サーバおよびスイッチシステム１４は少なくとも１つのインターフェイス３２を含み、機上ナビゲーションシステムまたは機上健康管理システムなど、少なくとも１つの他の輸送機関システムとの通信が可能である。たとえば、システム１０は機上ナビゲーションシステムからのナビゲーションデータを使用し、乗客に飛行位置を示すことが可能である。システム１０は機上健康管理システムにより、地上の医師と通信すること、病気の乗客または乗務員に関する健康状態のデータを送信することおよび輸送機関に乗っている間に行なうべき応急処置についての治療上の指示を受信することが可能になる。サーバおよびスイッチシステム１４はサーバ２２を利用し、複数のワイヤレスアクセスポイント（ＷＡＰｓ）３４に提供される機内エンターテイメントデータおよび他のデータを送信、受信および格納する。ＷＡＰｓ３４は輸送機関の客室エリア内にある天井パネルの上に配置されることが好ましい。しかしながら、ＷＡＰｓ３４は、たとえば乗客座席の背の部分、客室の側壁の中もしくは側壁に装着、または客室の床の下など、客室エリア内の好適な任意の場所に配置されることが可能である。
【００１０】
ここでの詳細な説明は商業飛行機の乗客座席に機内エンターテイメントデータおよび他のデータを配信する機内ワイヤレス配信システムを対象にしているが、この発明は船、列
車、バスなど他の方式の大量輸送交通機関にも適用可能である。したがって、飛行機を参照することはこの発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。したがって、この発明を適用できる他の方式の輸送機関を包含するために、「機内ワイヤレス配信」は「モバイルワイヤレス配信」としても参照される。
【００１１】
動作時において、サーバおよびスイッチシステム１４はオーディオ／ビデオサーバ２２、外部ルータ２６およびＣＳＳインターフェイス３０を利用して、ソフトウェアを通じて機能要素を実行する。たとえば、サーバおよびスイッチシステム１４はアナログおよび／またはデジタルオーディオ、ビデオならびにオーディオ／ビデオオンデマンド（ＡＶＯＤ）などの機能要素を実行する。さらに、サーバおよびスイッチシステム１４は衛星を介した生中継テレビ、インターネット、イントラネット、Ｅメールアクセス、ゲーム、データ保存、ウェブキャッシングおよび保存、ＣＤプレーヤおよびＤＶＤプレーヤ、ならびに他の音声装置およびビデオ装置などの機能要素を実行することが可能である。さらに、中央スイッチ１８はソフトウェアを利用し、エンターテイメントプログラミングデータおよびその他のデータをＷＡＰｓ３４へ送信し、そしてＷＡＰｓ３４から受信すること、内蔵テスト装置データのローディング、衛星データのインターフェイス、多重化、マッピング、ゾーン標準顧客サポートサービスのインターフェイス、パケット交換システムデータ処理、マルチメディア経路選択およびアビオニクスデータの標準インターフェイスなどのデータ機能を可能にする。データは、イーサネット（登録商標）または他の好適な地域ネットワークなどの配線式接続によって、サーバおよびスイッチシステム１４から適切なＷＡＰｓ３４へ送信される。
【００１２】
機内エンターテイメントデータおよび他のデータは、無線周波数（ＲＦ）信号を使用し、ＷＡＰｓ３４を介して、客室の指定されたエリアへ一斉送信される。客室の指定されたエリアの各々は複数の乗客座席３８（図２に図示）を含む。各々の指定されたエリアは、乗客用コントロールユニット（ＰＣＵｓ４２（図２に図示）、座席ビデオディスプレイ端末（ＳＶＤＴｓ）４４（図２に図示）および乗務員モバイルコンピュータ端末（図示せず）など機内ワイヤレス配信システム１０の他の構成要素を含む。
【００１３】
機内エンターテイメントデータおよび他のデータは、図２、図３および図４を参照し以下に記載されているとおり、受信可能エリア内にある座席３８の群と、任意のＰＣＵｓ４２、ＳＶＤＴｓ４４または乗務員モバイルコンピュータ端末に一斉送信される。データが戻るときには同じ経路を逆向きにたどる。１つの好ましい実施例において、ワイヤレス配信システム１０は全デジタル方式であり、サーバおよびスイッチシステム１４はインターネットプロトコル（ＩＰ）マルチキャストとボイスオーバーＩＰ（ＶＯＩＰ）とを利用し、帯域幅要件を低減させる。ＩＰマルチキャストは送信側によって送信されたデータフレームを識別する方法であり、送信側が各受信機に別々のコピーを送信する必要なく、複数の受信側が同じフレームを受信することが可能になる。オーディオおよびビデオのストリーミングに関しては、同時にデータを受信するために、ＳＶＤＴｓ４４およびＰＣＵｓ４２のいくつかが選択され得るか、いずれも選択されないか、またはすべてが選択され得るように、サーバおよびスイッチシステム１４は１つのマルチキャストストリームとしてデータを送信する。
【００１４】
ＶＯＩＰは、電話または他の音声信号を、イーサネット（登録商標）ネットワークなどの標準データネットワークと互換性のあるデジタルデータパケットへ効率的に符号化する方法である。ワイヤレス配信システム１０においてＶＯＩＰを使用することにより、拡声システムを利用したアナウンス、個人の電話による通話および複数の乗客の間での電話会議がワイヤレス配信システム１０を通じて最小限のネットワーク帯域幅で実行することが可能となる。
【００１５】
図２は輸送機関客室エリア３５の断面の概略図であり、ワイヤレス配信システム１０がこの発明に従って利用されている。公知の機内エンターテイメントシステムとは異なり、ワイヤレス配信システム１０には専用の座席エレクトロニクスボックス（ＳＥＢ）がない。むしろ、ワイヤレス配信システム１０は各々の乗客座席３８にワイヤレスネットワークインターフェイス回路（ＮＩＣ）３６を含み、ワイヤレスネットワークインターフェイス回路３６は各々の乗客座席３８に装着されたＰＣＵ４２および／またはＳＶＤＴ４４に統合されている。各々のＰＣＵ４２は、コンピュータ、乗客がコンピュータで制御された装置を接続することが可能なコンピュータ端子または音声を送信するヘッドセットなどの乗客インタラクティブ装置から構成される。
【００１６】
各々の座席３８のＳＶＤＴ４４は、関連するワイヤレスＮＩＣ３６と特定のＷＡＰ３４との間の無線周波数通信を介して、オーディオ／ビデオエンターテイメントデータおよび他のデータをサーバおよびスイッチシステム１４へ、そしてサーバおよびスイッチシステム１４から送受信する。各々の座席３８のＰＣＵ４２は同様に、ＮＩＣ３６を通じて乗客からの要求と乗客装置データと乗客の電話データとを特定のＷＡＰ３４に送信し、ＷＡＰ３４から音声データと乗客装置データとを受信する。乗客の要求は、ＰＣＵ４２上にある乗客要求ボタン、スイッチおよび／または他の制御装置（図示せず）を押すまたはセットすることによって開始される。乗客装置データはインターネットデータなどのデータを含む。各々のワイヤレスＮＩＣ３６およびＰＣＵ４２は、座席３８のヘッドレスト部分４６、座席３８の肘掛け部分５０、または便利に乗客の手が届く任意の場所に配置されることが可能である。
【００１７】
代替的な実施例において、乗客要求ボタン、オーディオヘッドセット差込口などのＰＣＵ４２の機能性は、座席３８のヘッドレスト部分４６の上、または肘掛けが取付けられたＳＶＤＴｓ４４については座席３８の肘掛け部分の中にあるＳＶＤＴ４４に統合されることが可能である。
【００１８】
図３は、輸送機関の客室エリア全体３５を図で表わしたものであり、ＷＡＰｓ３４のアンテナパターン受信可能エリアを示している。好ましい実施例において、ＷＡＰｓ３４は異なった、オーバーラップしない無線チャネルで動作し、客室エリア３５のオーバーラップする受信可能区域５４を提供する。たとえば、ワイヤレス配信システム１０は、ＷＡＰｓ３４が５ＧＨｚのＵＮＩＩ帯域の中で８から１２個のオーバーラップしないチャネルで動作するように機能することが可能であり、そこでは各々のチャネルが毎秒５４メガビットの公称ビット速度で動作し、約１５から２０の座席３８をカバーする。チャネルは、周波数または周波数の範囲を論理的に割当てたものであり、通信の論理的経路を識別するために使用されるものである。好ましくは、各々のチャネルの中心が単一周波数であり、その中心から両側に予め定められた周波数間隔を有する。たとえば１つのチャネルは中心が５．１８０ＧＨｚ、幅が２０ＭＨｚであり得る。
【００１９】
ＭＰＥＧ−１およびＭＰＥＧ−２などの典型的な標準的オーディオビデオデジタル符号化方式は、ステレオサウンドと多言語トラックとを含む高品質ビデオストリームのために毎秒３メガビットまたはそれ以上を必要とする。より新しいＭＰＥＧ−４オーディオ／ビデオデジタル符号化規格では、ＳＶＤＴ４４などの座席サイズのディスプレイに対して同様の品質のオーディオ／ビデオストリームが毎秒約１メガビットの符号化速度で符号化されることが可能である。ＩＥＥＥ８０２．１１ａなどのワイヤレス直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）規格は、無線チャネルごとに、または単一の無線チャネルで動作するＷＡＰ３４ごとに、毎秒２０メガビットから３０メガビットの使用可能なデータ帯域幅を提供する。したがって、１つのＷＡＰ３４は、ネットワークオーバーヘッドおよび管理機能に向けられた帯域幅に加えて、約２０人の乗客に対して完全なオーディオ／ビデオを同時に提供することができる。
【００２０】
ＷＡＰ３４の受信可能区域５４には図３に示されているように物理的なオーバーラップが存在するので、ブロードバンドワイヤレスシステム１０はいかなる所与のＷＡＰ３４の故障に対しても固有の耐障害性を持っている。好ましい実施例において、所与の座席のＰＣＵ４２またはＳＶＤＴ４４がその割当てられたＷＡＰ３４ともはや通信することができなくなった場合に、ＰＣＵ４２またはＳＶＤＴ４４が異なったＷＡＰ３４に再関連付けされて、新しいチャネルでオーバーラップ区域５４を提供するようにシステム１０は実現される。サーバおよびスイッチシステム１４にある負荷分散ソフトウェア（図示せず）は、周辺座席のそのときのデータ需要に基づき、どの新しいＷＡＰ３４に関連付けられるべきかということについて、各々のＰＣＵ４２またはＳＶＤＴ４４の中にある各々のＮＩＣ３６に指示を出す。
【００２１】
他の好ましい実施例において、ＷＡＰｓ３４は、オーバーラップしないチャネルで動作するＷＡＰｓ３４とオーバーラップするチャネルで動作するＷＡＰｓ３４とを利用し、オーバーラップする受信可能区域５４を提供する。たとえばＯＦＤＭワイヤレスネットワーキング規格の１つであるＩＥＥＥ標準８０２．１１ａ−１９９９は、米国ＵＮＩＩ無線周波数帯内で使用可能な１２のオーバーラップしない無線チャネルを定義している。この実施例において、ブロードバンドワイヤレス配信システム１０は、一番前のＷＡＰ３４が第１の無線チャネルを使用し、次のＷＡＰ３４が第２のチャネルを使用するなどというようにセットアップされている。最初の２つのＷＡＰｓ３４は物理的にオーバーラップする区域５４に受信可能範囲を提供し、所与のＮＩＣ３６が第１の無線チャネルで第１のＷＡＰ３４に、または第２の無線チャネルで第２のＷＡＰ３４に送信する。１２個を超えるＷＡＰｓ３４が輸送機関内にインストールされた場合、第１３のＷＡＰ３４は再び第１の無線チャネルを使用するよう割当てられ、輸送機関内で異なった物理的区域５４に制約されなければ、第１３のＷＡＰ３４は第１の無線チャネルと「オーバーラップ」する、すなわち干渉するであろう。輸送機関内で１個より多いＷＡＰ３４によって無線チャネルを再利用するこの方法は、飛行機などの輸送機関の範囲内で可能である。その理由は、伝送電力が制御されていること、アンテナパターンが整形されていることおよび空間的に切り離されていることにより、第１のＷＡＰ３４からの無線周波数信号が第１３のＷＡＰ３４の無線周波数信号と大きく干渉することを防ぐからである。
【００２２】
図４ａと図４ｂはそれぞれ、特別に形成されたパッチアンテナ６２の上面図および側面図の概略図であり、特別に形成されたパッチアンテナ６２はオーバーラップするパターン受信可能区域５４（図３に図示）を提供するために使用される。伝達されたワイヤレス配信システム１０の電磁エネルギは、特別に形成されたパッチアンテナ６２および低減された伝送電力によって、他の輸送機関システムを破壊しないことを保証するように制御される。少なくとも１つの特別に形成されたパッチアンテナ６２は各々のＷＡＰ３４に接続されている。代替的に、パッチアンテナ６２は各々のＷＡＰ３４の中に含まれることも可能である。好ましい実施例において、特別に形成されたパッチアンテナ６２は４つの長方形のアレイエレメント６６を含む長方形のパッチの、リニアアレイアンテナを含む。アンテナ６２は扇型ビーム放射パターンを発生させ、扇型ビーム放射パターンは図３の受信可能区域５４によって図示されているように、一方の方向に狭く、他方の方向に広い放射パターンである。さらに、アンテナ６２は、客室３５内の少数の座席３８（図２に図示）のみを含む受信可能区域５４（図３に図示）を直接に放射する方向を向いている。たとえば、アレイエレメント６６が１通路の輸送機関の縦軸に沿った方向を向いていると、アンテナパターン５４は１列内のすべての座席、つまり窓から窓へのすべての座席をカバーするが、約３列から４列をカバーするのみで、ユーザの数を約２０人に限定するだろう。
【００２３】
放射パターン５４が調整されていることに加えて、パッチアンテナ６２の他の利点は、低断面である。好ましい実施例において、アンテナ６２は１インチの約１６分の１（０．
１２５）から１インチの１６分の３（０．１８２５）（１．５８８ｍｍから４．７６２ｍｍ）の高さを持ち、客室の頭上エリアにアンテナ６２を置いてもホーンアンテナなどのより大きな寸法を持つ他のタイプの高度な指向性アンテナよりも目立たない。アンテナエレメント６６は線形に並び、均等に間隔を置いた長方形のエレメントであり、プリント回路板（ＰＣＢ）基板７０の一方側にエッチングされている。代替的に、エレメント６６は表面実装のような形でＰＣＢ７０に装着されることが可能である。同軸給電線７４は、各々のエレメント６６を示されるエレメントとは反対側のＰＣＢ７０の面にある基面７８に接続する。各々のエレメント６６の長さ（Ｌ）、各々のエレメント６６の幅（Ｗ）、エレメント６６間の間隔（Ｄ）、ＰＣＢ基板７０の厚さ（Ｔ）、基板誘電率（図示せず）および基面７８の寸法はすべて、所望の周波数と入力インピーダンスとに基づいて選択される。１つの好ましい形状において、長さＬは約０．４３３インチ（１．１ｃｍ）、幅Ｗは約０．７０９インチ（１．８ｃｍ）、スペースＤは約０．６４０インチ（１．６２５ｃｍ）、厚さＴは約０．１２５インチ（０．３１７５ｃｍ）、基板電気定数は約４．５、および基面７８の寸法は約６．８０１インチ×３．８５８インチ（１７．２７５ｃｍ×９．８ｃｍ）であり、結果として周波数は約５ＧＨｚから６ＧＨｚである。
【００２４】
４つのエレメント６６の各々がサイドローブ放射の減少に必要とされる所望の量の電流を受取るよう、各々のエレメントに供給される電流は重み付けされるかまたは「テーパ状にされ」、その結果、他の輸送機関システムとの干渉を減少させる。たとえば、１−２−２−１の電流のテーパは中央の２つのエレメント６６が外側２つのエレメント６６の２倍の電流を受取る形であり、サイドローブレベルを減少させるために使用されることができるだろう。１つの好ましい実施例において、電流のテーパは、同軸ケーブルと電力分配器（図示せず）を使用し、実現される。代替的な好ましい実施例において、電流のテーパはアンテナエレメント６６と同様にＰＣＢ７０上にエッチングできるマイクロストリップ線路を使用し、実現されることが可能である。マイクロストリップ線路はアンテナエレメント６６と同じ側のＰＣＢ７０上にエッチングされることが好ましい。代替的には、ＰＣＢは３層の基板から構成され、中央の層がアンテナエレメント６６に対して基面を提供し、マイクロストリップ線路は３層の基板の対向する側にエッチングされる。
【００２５】
ＷＡＰｓ３４およびＮＩＣｓ３６の中のワイヤレスレシーバエレクトロニクス（図示せず）は、高度なＯＦＤＭおよび高度なデジタル信号処理（ＤＳＰ）を使用し、他の輸送機関システムからの干渉を非常に高いレベルで免除することを達成する。ＯＦＤＭは多くの無線周波数搬送周波数の全域でデータとエラー検出情報とを符号化し、１つ以上の搬送信号によって送信されるデータの中のいくつかは損失または改変があったとしても、レシーバ８２が送信されたデータを復号し、再構築することを可能にする。チャネルデータ速度をサポートするために必要な非常に速い速度でのこの符号化、復号化および再構築を行なうために、高度なＤＳＰ能力が必要である。
【００２６】
これらの特徴は、金属の胴体内で無線周波数の反射が大量に発生する商業飛行機などの輸送機関において特に有益である。この大量の反射は、ＯＦＤＭ技術とＤＳＰ技術とを使用しなければ、結果として重大なデータ損失または少なくとも利用可能なデータ帯域幅の重大な減少をもたらす可能性がある。
【００２７】
代替的な実施例において、超広帯域（ＵＷＢ）などの他の技術があり、それらは同様に動作し、また同程度に適用可能であるかもしれない。ＵＷＢは高い帯域幅のワイヤレスネットワークの代替となるスペクトラム拡散技術である。ＵＷＢは広く利用されているＯＦＤＭ技術よりも高い帯域幅を提供し、よりよい電磁雑音の免除を提供する潜在性がある。ワイヤレス配信システム１０はＵＷＢまたはＯＦＤＭのどちらかの技術を利用して動作するように適合されている。
【００２８】
１つの好ましい実施例において、ワイヤレス配信システム１０により、ＰＣＵ３４がＳＶＤＴ４４の画面上の特徴をコントロールするように、肘掛け５０の上もしくは中に装着されたＰＣＵ３４と前列の座席３８の背にあるＳＶＤＴ４４との間のワイヤレス通信が可能になる。現在のＩＦＥシステムでは、視聴者が座っている列に配置される座席エレクトロニクスボックス（ＳＥＢ）にオーディオ／ビデオストリームが送信される。視聴者のビデオディスプレイが視聴者の前にある座席の背に設置されていれば、視聴者のＳＥＢはオーディオ／ビデオ信号を受信し、音声部分を座席の肘掛けにある視聴者のヘッドホン差込口に送信し、同期したビデオ信号を視聴者のビデオディスプレイに送信する。同期した信号は、視聴者のＳＥＢ前列にあるビデオディスプレイとの間に設置されているフィードフォワードケーブルを通じて送信される。この実施例において、関係する両方の座席群のＰＳＵｓ３４はＩＰマルチキャストストリームと同じオーディオ／ビデオストリームを受信し、音声部分またはビデオ部分を必要に応じて抽出する。これによりフィードフォワードケーブルの必要性または２つの同一のストリームのための帯域幅要件を２倍にする必要がなくなる。
【００２９】
この発明はさまざまな特定の実施例の観点で記載されてきたが、特許請求の範囲の精神および範囲内でこの発明が修正を伴って実施され得ることを当業者は認識するだろう。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明に従う輸送機関の内部を対象にしたブロードバンドワイヤレス配信システムのネットワーク構成の概略図である。
【図２】図１に示されたシステムが実現されている輸送機関客室エリアの断面の概略図である。
【図３】輸送機関客室エリア全体の図であり、図１に示されたワイヤレス配信システムに含まれるＷＡＰｓのためのアンテナパターン受信可能範囲を示している。
【図４ａ】図３に示されたパターン受信可能範囲を提供するために使用される特別に形成されたパッチアンテナの平面図の概略図である。
【図４ｂ】図４ａに示された特別に形成されたパッチアンテナの側面図の概略図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
輸送機関の客室エリアを対象にしたブロードバンドワイヤレス配信システムであって、
少なくとも１つのオーディオ／ビデオサーバを含むサーバおよびスイッチシステムと、
前記サーバおよびスイッチシステムと通信する複数のワイヤレスアクセスポイント（ＷＡＰｓ）とを備え、
前記ＷＡＰの各々は、特定の無線チャネルで動作することが可能であり、前記システムは、さらに、
複数の無線周波数（ＲＦ）アンテナを備え、
少なくとも１つのアンテナは、前記ＷＡＰの各々に関連付けられ、
前記アンテナの各々は、指定された無線周波数放射パターンを与えることが可能であり、それにより、客室内に無線周波数の受信可能な特定のエリアを与え、前記システムは、さらに、
複数のワイヤレスネットワークインターフェイス回路（ＮＩＣｓ）を備え、
前記ＮＩＣの各々は、前記アンテナを利用し、前記ＷＡＰｓのうち少なくとも１つと通信することが可能である、ブロードバンドワイヤレス配信システム。
【請求項２】
前記ＷＡＰの各々は、さらに、前記ＮＩＣが配置される客室内における無線周波数の受信可能な特定エリアに向けて、前記関連付けられたアンテナによって放射される無線周波数信号を利用することによって、少なくとも１つの前記ＮＩＣと通信することが可能である、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記アンテナは、さらに、客室エリアの無線周波数の受信可能なオーバーラップエリアを与えることが可能である、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記アンテナの各々は、さらに、客室の特定エリアを無線周波数の受信可能範囲とすることによって、輸送機関の他のシステムとの電磁干渉を減少させることが可能である、請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
前記ＷＡＰｓは、さらに、前記ＷＡＰｓによって生成される無線周波数の伝送電力を制御することが可能であり、
前記ＮＩＣｓは、さらに、前記ＮＩＣｓによって生成される無線周波数の伝送電力を制御することが可能であり、それによって、他の輸送機関システムとの無線周波数信号の干渉を減少させる、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記ＷＡＰｓおよび前記ＮＩＣｓは、さらに、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）および高度なデジタル信号処理（ＤＳＰ）を利用し、他の輸送機関システムからの干渉を所望のレベルで免除することを達成することが可能である、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記システムは、全デジタル方式から構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記サーバおよびスイッチシステムは、インターネットプロトコル（ＩＰ）マルチキャストおよびボイスオーバーＩＰ（ＶＯＩＰ）のうち少なくとも１つを使用し、前記システムの帯域幅要件を減少させることが可能である、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記サーバおよびスイッチシステムは、インターネットプロトコル（ＩＰ）マルチキャストを使用し、前記システム内のケーブルを減少させることが可能である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記ＷＡＰの各々は、他のＷＡＰ無線チャネルとオーバーラップする関係と、他のＷＡ
Ｐ無線チャネルとオーバーラップしない関係とのうち少なくとも１つの関係を有する特定の無線チャネルを使用し、動作することが可能である、請求項２に記載のシステム。
【請求項１１】
ワイヤレス配信ネットワークを使用して輸送機関の客室エリア内でデータを通信する方法であって、
少なくとも１つのオーディオ／ビデオサーバを有するサーバおよびスイッチシステムと、複数のワイヤレスアクセスポイント（ＷＡＰｓ）との間でデータを通信することと、
複数のアンテナを使用して、ＷＡＰｓと複数のワイヤレスネットワークインターフェイス回路（ＮＩＣｓ）との間でデータを送信することとを含み、
アンテナの少なくとも１つは、各々のＷＡＰｓに関連付けられ、前記方法は、さらに、
各々のアンテナが特定の無線周波数パターンを放射するように各々のアンテナを動作させることをさらに含む方法。
【請求項１２】
ヘッドユニットとＷＡＰｓとの間のデータ通信は、サーバおよびスイッチシステムをインターネットプロトコル（ＩＰ）マルチキャストおよびボイスオーバーＩＰ（ＶＯＩＰ）のうち少なくとも１つを使用するように適合させることによって、ネットワークの帯域幅要件を減少させることを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
ヘッドユニットとＷＡＰｓとの間のデータ通信は、ヘッドユニットをＩＰマルチキャストを使用するように適合させることによってネットワーク内のケーブルを減少させることを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
アンテナの１つを使用し、所与のＷＡＰと少なくとも１つの所与のＮＩＣとの間でデータを送信することは、
各々のＷＡＰを利用し、それぞれのＷＡＰによって生成される無線周波数の伝送電力を制御することによって、他の輸送機関システムとの無線周波数信号の干渉を減少させることと、
各々のＮＩＣを利用し、それぞれのＮＩＣによって生成される無線周波数の伝送電力を制御することによって、他の輸送機関システムとの無線周波数信号の干渉を減少させることとを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
アンテナを使用しＷＡＰｓとＮＩＣｓとの間でデータを送信することは、異なった、オーバーラップしない無線チャネルで少なくとも２つのＷＡＰｓを動作させることを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
アンテナを使用しＷＡＰｓとＮＩＣｓとの間でデータを送信することは、複数のオーバーラップする無線チャネルでＷＡＰｓを動作させることを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
アンテナを使用しＷＡＰｓとＮＩＣｓとの間でデータを送信することは、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）およびデジタル信号処理（ＤＳＰ）を利用し、輸送機関の他のシステムとの干渉を最小限にすることを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
各々のアンテナを動作させることは、
客室の特定エリアに無線周波数の受信可能範囲を与えるように各々のアンテナを適合させることと、
各々のアンテナによって与えられる受信可能範囲の特定エリアをオーバーラップさせるように各々のアンテナを適合させることとを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
客室エリアを対象にしたブロードバンドワイヤレス配信ネットワークを含む輸送機関で
あって、前記のブロードバンドワイヤレス配信ネットワークは、
サーバおよびスイッチシステムに接続される複数のワイヤレスアクセスポイント（ＷＡＰｓ）と、
客室について配置される複数のワイヤレスネットワークインターフェイス回路（ＮＩＣｓ）と、
少なくとも１つのアンテナが前記ＷＡＰの各々に接続されるように前記ＷＡＰｓに接続される複数のアンテナとを含み、
前記アンテナは、客室内の特定のオーバーラップエリアを無線周波数の受信可能範囲とすることが可能であり、それにより、前記オーバーラップエリア内の前記ＷＡＰｓの各々と前記オーバーラップエリア内の前記ＮＩＣｓの少なくとも１つとの間における通信を可能にする、ネットワーク。
【請求項２０】
前記ＷＡＰの各々は、他のＷＡＰ無線チャネルとオーバーラップする関係と、他のＷＡＰ無線チャネルとオーバーラップしない関係とのうち少なくとも１つの関係を有する特定の無線チャネルを使用し、動作することが可能である、請求項１９に記載の輸送機関。
【請求項２１】
前記アンテナの各々は、さらに、客室の特定のエリアを無線周波数の受信可能範囲とすることによって、輸送機関の他のシステムとの電磁干渉を減少させることが可能である、請求項１９に記載の輸送機関。
【請求項２２】
前記ＷＡＰｓと前記ＮＩＣｓとは、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）とデジタル信号処理（ＤＳＰ）とを利用し、他の輸送機関システムからの干渉に対して保護することが可能である、請求項１９に記載の輸送機関。
【請求項２３】
前記サーバおよびスイッチシステムは、インターネットプロトコル（ＩＰ）マルチキャストを使用し、前記ネットワーク内でのケーブルを減少させることが可能である、請求項１９に記載の輸送機関。
【請求項２４】
中央情報サブシステムから予め規定されたエリア内にある複数の独立した、指定された場所へ情報を配信するためのブロードバンドワイヤレス配信システムであって、
少なくとも１つのサーバを含み、前記の情報を提供するための、サーバおよびスイッチシステムのサブシステムと、
前記の予め規定されたエリア内にある予め指定された場所に配置される複数のワイヤレスアクセスサブシステムとを備え、
前記ワイヤレスアクセスサブシステムの各々は、前記予め規定されたエリアのうちのサブエリアを含むに足りる、予め定められた無線周波数（ＲＦ）の受信可能なパターンを与えることが可能なアンテナに関連付けられ、
前記サブエリアの各々は、前記複数の独立した、指定された場所のうちの、部分的な、複数の場所だけを含み、前記システムは、さらに、
前記アンテナと通信可能な複数のワイヤレスネットワークインターフェイスサブシステムを備え、
前記ワイヤレスネットワークインターフェイスサブシステムの各々は、前記独立した、指定された場所の中の特定の場所に独立して関連付けられ、それによって、所与の前記サブエリアで使用されるエレクトロニクス装置と、前記の所与のサブエリアを含む前記無線周波数の受信可能なパターンを与える前記アンテナに関連付けられる前記ワイヤレスアクセスサブシステムとの間のワイヤレス通信を促進する、システム。
【請求項２５】
前記アンテナは、それぞれ、異なる無線周波数チャネルに従って動作する、請求項２４に記載のシステム。
【請求項２６】
前記アンテナは、オーバーラップする無線周波数の受信可能なパターンとオーバーラップしない無線周波数の受信可能なパターンとのうち少なくとも１つを与える、請求項２４に記載のシステム。
【請求項１】
輸送機関の客室エリアを対象にしたブロードバンドワイヤレス配信システムであって、
少なくとも１つのオーディオ／ビデオサーバを含むサーバおよびスイッチシステムと、
前記サーバおよびスイッチシステムと通信する複数のワイヤレスアクセスポイント（ＷＡＰｓ）とを備え、
前記ＷＡＰの各々は、特定の無線チャネルで動作することが可能であり、前記システムは、さらに、
複数の無線周波数（ＲＦ）アンテナを備え、
少なくとも１つのアンテナは、前記ＷＡＰの各々に関連付けられ、
前記アンテナの各々は、指定された無線周波数放射パターンを与えることが可能であり、それにより、客室内に無線周波数の受信可能な特定のエリアを与え、前記システムは、さらに、
複数のワイヤレスネットワークインターフェイス回路（ＮＩＣｓ）を備え、
前記ＮＩＣの各々は、前記アンテナを利用し、前記ＷＡＰｓのうち少なくとも１つと通信することが可能である、ブロードバンドワイヤレス配信システム。
【請求項２】
前記ＷＡＰの各々は、さらに、前記ＮＩＣが配置される客室内における無線周波数の受信可能な特定エリアに向けて、前記関連付けられたアンテナによって放射される無線周波数信号を利用することによって、少なくとも１つの前記ＮＩＣと通信することが可能である、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記アンテナは、さらに、客室エリアの無線周波数の受信可能なオーバーラップエリアを与えることが可能である、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記アンテナの各々は、さらに、客室の特定エリアを無線周波数の受信可能範囲とすることによって、輸送機関の他のシステムとの電磁干渉を減少させることが可能である、請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
前記ＷＡＰｓは、さらに、前記ＷＡＰｓによって生成される無線周波数の伝送電力を制御することが可能であり、
前記ＮＩＣｓは、さらに、前記ＮＩＣｓによって生成される無線周波数の伝送電力を制御することが可能であり、それによって、他の輸送機関システムとの無線周波数信号の干渉を減少させる、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記ＷＡＰｓおよび前記ＮＩＣｓは、さらに、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）および高度なデジタル信号処理（ＤＳＰ）を利用し、他の輸送機関システムからの干渉を所望のレベルで免除することを達成することが可能である、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記システムは、全デジタル方式から構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記サーバおよびスイッチシステムは、インターネットプロトコル（ＩＰ）マルチキャストおよびボイスオーバーＩＰ（ＶＯＩＰ）のうち少なくとも１つを使用し、前記システムの帯域幅要件を減少させることが可能である、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記サーバおよびスイッチシステムは、インターネットプロトコル（ＩＰ）マルチキャストを使用し、前記システム内のケーブルを減少させることが可能である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記ＷＡＰの各々は、他のＷＡＰ無線チャネルとオーバーラップする関係と、他のＷＡ
Ｐ無線チャネルとオーバーラップしない関係とのうち少なくとも１つの関係を有する特定の無線チャネルを使用し、動作することが可能である、請求項２に記載のシステム。
【請求項１１】
ワイヤレス配信ネットワークを使用して輸送機関の客室エリア内でデータを通信する方法であって、
少なくとも１つのオーディオ／ビデオサーバを有するサーバおよびスイッチシステムと、複数のワイヤレスアクセスポイント（ＷＡＰｓ）との間でデータを通信することと、
複数のアンテナを使用して、ＷＡＰｓと複数のワイヤレスネットワークインターフェイス回路（ＮＩＣｓ）との間でデータを送信することとを含み、
アンテナの少なくとも１つは、各々のＷＡＰｓに関連付けられ、前記方法は、さらに、
各々のアンテナが特定の無線周波数パターンを放射するように各々のアンテナを動作させることをさらに含む方法。
【請求項１２】
ヘッドユニットとＷＡＰｓとの間のデータ通信は、サーバおよびスイッチシステムをインターネットプロトコル（ＩＰ）マルチキャストおよびボイスオーバーＩＰ（ＶＯＩＰ）のうち少なくとも１つを使用するように適合させることによって、ネットワークの帯域幅要件を減少させることを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
ヘッドユニットとＷＡＰｓとの間のデータ通信は、ヘッドユニットをＩＰマルチキャストを使用するように適合させることによってネットワーク内のケーブルを減少させることを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
アンテナの１つを使用し、所与のＷＡＰと少なくとも１つの所与のＮＩＣとの間でデータを送信することは、
各々のＷＡＰを利用し、それぞれのＷＡＰによって生成される無線周波数の伝送電力を制御することによって、他の輸送機関システムとの無線周波数信号の干渉を減少させることと、
各々のＮＩＣを利用し、それぞれのＮＩＣによって生成される無線周波数の伝送電力を制御することによって、他の輸送機関システムとの無線周波数信号の干渉を減少させることとを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
アンテナを使用しＷＡＰｓとＮＩＣｓとの間でデータを送信することは、異なった、オーバーラップしない無線チャネルで少なくとも２つのＷＡＰｓを動作させることを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
アンテナを使用しＷＡＰｓとＮＩＣｓとの間でデータを送信することは、複数のオーバーラップする無線チャネルでＷＡＰｓを動作させることを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
アンテナを使用しＷＡＰｓとＮＩＣｓとの間でデータを送信することは、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）およびデジタル信号処理（ＤＳＰ）を利用し、輸送機関の他のシステムとの干渉を最小限にすることを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
各々のアンテナを動作させることは、
客室の特定エリアに無線周波数の受信可能範囲を与えるように各々のアンテナを適合させることと、
各々のアンテナによって与えられる受信可能範囲の特定エリアをオーバーラップさせるように各々のアンテナを適合させることとを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
客室エリアを対象にしたブロードバンドワイヤレス配信ネットワークを含む輸送機関で
あって、前記のブロードバンドワイヤレス配信ネットワークは、
サーバおよびスイッチシステムに接続される複数のワイヤレスアクセスポイント（ＷＡＰｓ）と、
客室について配置される複数のワイヤレスネットワークインターフェイス回路（ＮＩＣｓ）と、
少なくとも１つのアンテナが前記ＷＡＰの各々に接続されるように前記ＷＡＰｓに接続される複数のアンテナとを含み、
前記アンテナは、客室内の特定のオーバーラップエリアを無線周波数の受信可能範囲とすることが可能であり、それにより、前記オーバーラップエリア内の前記ＷＡＰｓの各々と前記オーバーラップエリア内の前記ＮＩＣｓの少なくとも１つとの間における通信を可能にする、ネットワーク。
【請求項２０】
前記ＷＡＰの各々は、他のＷＡＰ無線チャネルとオーバーラップする関係と、他のＷＡＰ無線チャネルとオーバーラップしない関係とのうち少なくとも１つの関係を有する特定の無線チャネルを使用し、動作することが可能である、請求項１９に記載の輸送機関。
【請求項２１】
前記アンテナの各々は、さらに、客室の特定のエリアを無線周波数の受信可能範囲とすることによって、輸送機関の他のシステムとの電磁干渉を減少させることが可能である、請求項１９に記載の輸送機関。
【請求項２２】
前記ＷＡＰｓと前記ＮＩＣｓとは、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）とデジタル信号処理（ＤＳＰ）とを利用し、他の輸送機関システムからの干渉に対して保護することが可能である、請求項１９に記載の輸送機関。
【請求項２３】
前記サーバおよびスイッチシステムは、インターネットプロトコル（ＩＰ）マルチキャストを使用し、前記ネットワーク内でのケーブルを減少させることが可能である、請求項１９に記載の輸送機関。
【請求項２４】
中央情報サブシステムから予め規定されたエリア内にある複数の独立した、指定された場所へ情報を配信するためのブロードバンドワイヤレス配信システムであって、
少なくとも１つのサーバを含み、前記の情報を提供するための、サーバおよびスイッチシステムのサブシステムと、
前記の予め規定されたエリア内にある予め指定された場所に配置される複数のワイヤレスアクセスサブシステムとを備え、
前記ワイヤレスアクセスサブシステムの各々は、前記予め規定されたエリアのうちのサブエリアを含むに足りる、予め定められた無線周波数（ＲＦ）の受信可能なパターンを与えることが可能なアンテナに関連付けられ、
前記サブエリアの各々は、前記複数の独立した、指定された場所のうちの、部分的な、複数の場所だけを含み、前記システムは、さらに、
前記アンテナと通信可能な複数のワイヤレスネットワークインターフェイスサブシステムを備え、
前記ワイヤレスネットワークインターフェイスサブシステムの各々は、前記独立した、指定された場所の中の特定の場所に独立して関連付けられ、それによって、所与の前記サブエリアで使用されるエレクトロニクス装置と、前記の所与のサブエリアを含む前記無線周波数の受信可能なパターンを与える前記アンテナに関連付けられる前記ワイヤレスアクセスサブシステムとの間のワイヤレス通信を促進する、システム。
【請求項２５】
前記アンテナは、それぞれ、異なる無線周波数チャネルに従って動作する、請求項２４に記載のシステム。
【請求項２６】
前記アンテナは、オーバーラップする無線周波数の受信可能なパターンとオーバーラップしない無線周波数の受信可能なパターンとのうち少なくとも１つを与える、請求項２４に記載のシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公表番号】特表２００６−５０６８９９（Ｐ２００６−５０６８９９Ａ）
【公表日】平成１８年２月２３日（２００６．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−５５３５６４（Ｐ２００４−５５３５６４）
【出願日】平成１５年１１月７日（２００３．１１．７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００３／０３５８４１
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０４７３７３
【国際公開日】平成１６年６月３日（２００４．６．３）
【出願人】（５００５２０７４３）ザ・ボーイング・カンパニー (773)
【氏名又は名称原語表記】Ｔｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１８年２月２３日（２００６．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１５年１１月７日（２００３．１１．７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００３／０３５８４１
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０４７３７３
【国際公開日】平成１６年６月３日（２００４．６．３）
【出願人】（５００５２０７４３）ザ・ボーイング・カンパニー (773)
【氏名又は名称原語表記】Ｔｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
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