一例客艙無線局域網(WIFI)系統 設計改裝探討

楊光耀

【摘要】飛機上WIFI系統能夠為客機提供無線局域網服務。客艙中的乘客通過便攜電子設備（PED）接入無線局域網后，可以獲得高速的網頁瀏覽和視頻點播服務。本設計改裝針對窄體民航機，設計不僅能夠給乘客提供無線局域網服務，而且由于國內極少有公司具備飛機客艙無線網絡WIFI系統的獨立設計改裝能力，所以可以預見的客艙改裝市場非常巨大。

【關鍵詞】飛機客艙；無線網絡；PED

【Abstract】The plane WIFI system can provide the wireless local area network service for the passengers. The cabin passengers through the portable electronic devices (PED) access to a wireless local area network, can achieve high-speed webpage browsing and video on demand service. This design modification for narrow body aircraft, design can not only provide passengers with wireless local area network service, but also because of the very few companies have the independent design of aircraft cabin of WIFI wireless network system modification ability, so predictable cabin refit a huge market.

【Key words】A/C cabin；WIFI；PED

1設計改裝背景

WiFi 英文全稱為wireless fidelity，是基于IEEE 802.11標準的無線通信技術，能夠將個人電腦、手持設備（如PDA、iPAD）等終端以無線方式互相連接使用IEEE 802.11系列協議的局域網就成為Wi-Fi當今使用最廣泛的無線局域網（WLAN）技術。 機上Wi-Fi最早是由波音公司所開發的Connexion,該系統曾被德國漢莎航空公司和日本全日空航空公司采用。在美國，五大本土航空公司包括維珍美國（Virgin America）、穿越航空（AirTran）、達美航空、美國航空（American airlines）和西南航空（Southwest）均已開始或計劃提供機上Wi-Fi上網服務。

圖1

本無線局域網系統能夠為波音737型客機提供無線局域網服務（WLAN）。飛機客艙中的乘客通過便攜電子設備（PED）接入無線局域網后，可以獲得高速的網頁瀏覽和視頻點播服務。其設計的終極目標是為客艙內的乘客提供數據通信服務。包括筆記本電腦和掌上電腦（PDA）在內，任何PED設備都能夠通過一個兼容的無線局域網絡接口（符合IEEE 802.11 a/b/g/n）訪問該系統。這些PED設備通過發射擴頻低功率無線電射頻信號（頻段在2.4GHz）與客艙無線載入設備進行通信。同時 WIFI系統還能通過客艙局域網為旅客提供電子書閱讀、機上購物、會員服務、互動游戲等服務項目。除此之外，還可以根據客戶需求開發相應的其他應用。

2設計改裝原理

本無線局域網系統主要由頭端服務器（Server）、客艙管理終端（CMT）、區域分配盒（ADB）、乘務控制面板（Panel）、客艙無線接入設備（CAP）部件所組成，并通過相應的安裝支架和電纜連接組成系統，加裝在波音737飛機客艙內。Server、CMT、ADB、Panel、Blower安裝在客艙右后最后一節行李艙內，四個CAP均勻安裝分布在客艙右側的行李艙內。

圖2

圖3

對于安裝位置和線路鋪設方案的選擇，主要考慮盡量不影響飛機的主要結構、便于接近和拆裝、盡量減少計算分析、便于符合性論證、同時還要求美觀，不影響客艙布局的整體效果等幾個方面。線路鋪設也盡量沿著已有線束進行鋪設，從而減少分析，便于論證。通過查閱AMM、WDM、IPC和波音圖紙等大量的相關資料，最終選定了各個部件的安裝位置和線路鋪設方案。

由于波音飛機的電子艙設備都比較滿，可以借鑒了類似飛機上客艙娛樂系統的安裝方案，將系統的主要部件SERVER、ADB、CMT和PANEL安裝到客艙右側最后一節行李艙內，和客艙影視娛樂系統相鄰，這樣部件安裝比較緊湊，為有限的行李艙盡量節省大量空間，為我們設計部件安裝位置提供了便利。同時相鄰影視娛樂系統，便于乘務員操作維護，對乘客的影響降低到了最小。由于電子部件安裝比較集中且處于密閉環境，為了保證電子部件散熱良好，在SERVER后部的行李艙內加裝了冷卻散熱風扇。因為線路鋪設是此次改裝的主要工作，這樣安裝也是考慮到線路鋪設的方便性。

為了使WIFI系統能順利接收飛機信號完成其預設功能，需要飛機上引入電源線115V三相交流電源、28V直流電源、飛機高度信號，登機門開關信號和客艙釋壓信號。線路設計方面，要考慮強電弱電之間的無線干擾、強弱電線的隔離布線和對飛機上特殊線路的影響要求，同時還要考慮電源和信號源的選取的位置，既要保證信號選取穩定并對原有系統不會有任何的影響，還要考慮信號選取的便捷和易維護。整個線路在施工時的可操作性，最大限度的保證改裝工作實施的便捷性。通過對飛機現有線路的熟悉，盡量通過飛機現有接線塊引出相關信號源，避免了對原有飛機系統線路的大的改動。充分考慮了飛機現有線束的鋪設情況，借助現有線束的走向完成了對系統線束的鋪設。

3具體部件安裝設計

3.1頭端服務器（SERVER）

SERVER主要功能是提供流媒服務，采用大容量冗余磁盤列陣進行內容的存儲并支持系統和內容更新；SERVER安裝在行李艙的后端，即可以方便的拆裝更換，也可以為拆除ADB、冷卻風扇提供充裕的接近空間。

圖4

3.2娛樂系統管理終端(CMT)和面板（PANEL）

娛樂系統管理終端（CMT）為機組和地面維護人員提供操作和管理的圖形化界面；是娛樂系統和操作維護人員的人機接口，實現系統的狀態監控、控制和維護。

乘務控制面板（PANEL）供乘務或機務人員控制系統的供電和重置以及節目裝載使用，提供控制系統電源控制開關，提供1000M網口用于內容裝載。

PANEL比較厚，不能像CMT那樣直接固定在固定面板表面，為保持整體的美觀性，我們在固定面板上挖洞，將PANEL鑲嵌在固定面板上，是整個固定面板變得整潔美觀。

CMT和PANEL的安裝是此方案的一個難點，既要考慮乘務員的操作性能（高度和位置），又要考慮維護性能（便于拆卸和安裝），同時還要求美觀，不影響客艙布局的整體效果。因此對安裝的精度要求很高。最終確定將CMT和PANEL安裝在同一個面板上， 用四個角材將面板固定在行李架的前端。需要拆裝CMT和PANEL時，只需將每個角材上的兩顆螺絲拆下，即可將面板拆下。

3.3區域分配盒（ADB）

區域分配盒（ADB）提供電源和媒介給ADB、CMT，提供以太網交換機的功能，保證從娛樂系統頭端服務器輸入的IP流能夠全線速地擴展到多路輸出。

ADB和CMT、SERVER都固定在同一個行李艙內，并且ADB安裝在CMT固定面板的后面，既可以充分利用有限的空間，又可以很好的保護ADB，避免碰撞損傷。同時，需要拆除ADB時，只需要將SERVER或者CMT固定面板拆除就可以接近ADB。為以后維護提供了很大的便利。

圖5

3.4飛機客艙無線接入設備（CAP）

飛機客艙無線接入設備(Cabin Access Point) 是飛機客艙無線局域網的路由器，是機上無線網絡的無線通信設備

四個CAP均勻分布安裝在客艙右側行李艙內，這樣有利于客艙內無線信號可以均勻分布，避免信號強弱不均。為了避免行李艙內其他物品對CAP的損傷，在行李艙的前端和艙門處加裝了保護隔板。保護隔板也是通過三個角材固定，需要接近CAP時，只需要拆除每個角材上的兩個固定螺絲，接近拆除十分便利。

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3.5冷卻風扇（BLOWER）

冷卻風扇/BLOWER，實現設備集中安裝的行李艙內部空氣與客艙內空氣流動交換，達到主動散熱的目的。

冷卻風扇安裝在行李艙最后側，給行李艙內的電子部件進行散熱，特別是給SERVER散熱，所有我們將散熱風扇安裝在靠近SERVER的部位，已達到最好的散熱效果。散熱分散的固定我們采用了T型角材進行固定，并使角材的兩個面都固定在行李艙壁板上，使其固定牢靠。將穩壓電容安裝在固定壁板的后面，避免碰撞磨損。

圖7

4系統和飛機接口的設計

4.1電源的選取

供給系統的電源分為115V AC和28V DC。其中115V AC從跳開關面板后面的客艙娛樂系統匯流條獲取。為保證用電的安全性，通過新增一個繼電器用28V DC控制115V AC的通斷。28V DC電源從P6板后面的客艙娛樂系統直流跳開關獲取。在跳開關面板上加裝了2個跳開關，分別控制直流電和交流電的通斷，以便將系統從飛機系統中隔離，保證飛機的安全性。

4.2客艙高度信號的選取）

在系統中，客艙高度必須高于10000英尺，系統才能正常供電工作，當客艙高度低于10000英尺時，系統會自動斷電，以確保飛機只在正常巡航時，系統才能工作。客艙高度線號從電子艙大氣數據計算機處獲取。此處是大氣數據計算機對外輸出高度信號，不會對系統產生任何不良影響。

4.3釋壓信號的選取

當飛機釋壓時，系統會自動斷電，以確保飛機在緊急情況下，避免娛樂系統對飛機安全性的影響。釋壓信號從J23 JUNCTION BOX內獲取。此處信號直接同乘客服務組件相連接，當有釋壓信號時，可以同時觸動乘客服務組件工作和系統斷電。保證了聯接系統釋壓信號的可靠性。

4.4門信號的選取

當飛機落地，并且登機門處于打開時，系統中的3G功能啟動。為保證3G功能在其他時間不工作，從登機門電門處獲取開關登機門的信號。從此處選取信號，線路簡單，信號可靠性最高。

5綜述

本無線局域網改裝設計方案簡單可靠，是民航業內領先的設計方案，為航空公司提供高質量的機上服務，爭取更多的顧客并提升盈利能力提供了一個很好的選擇。

［責任編輯：湯靜］