DE112018004429T5

DE112018004429T5 - Technik zur auswahl der besten frequenz für die übertragung basierend auf sich änderden atmosphärischen bedingungen

Info

Publication number: DE112018004429T5
Application number: DE112018004429.7T
Authority: DE
Inventors: Kevin J. Babich
Original assignee: Skywave Networks LLC
Current assignee: Skywave Networks LLC
Priority date: 2017-10-04
Filing date: 2018-10-03
Publication date: 2020-06-10
Also published as: US11309954B2; US20210075494A1; GB2581702A; US20230066904A1; JP2020536465A; SG11202110768TA; EP3692648A4; CA3114583A1; WO2019070842A2; GB2581702B; CN111434053A; WO2019070842A3; EP3692648A2; BR112020006919A2; GB202006582D0

Abstract

Ein Kommunikationssystem überträgt Daten zwischen Kommunikationsknoten über einen Datenübertragungspfad. Das System sammelt Daten von mindestens zwei unterschiedlichen Quellen, um einen zusammengeführten Daten-Stream zu erzeugen, der als die Eingabe in ein Modell zur Bestimmung einer Frequenz verwendet wird, bei der die Daten durch Raumwellenpropagation übertragen werden sollen. Die Daten werden zwischen den Kommunikationsknoten bei der durch das Modell bestimmten Frequenz übertragen.

Description

HINTERGRUND
Jüngste Technologieverbesserungen haben die Fähigkeit, über riesige Distanzen zu kommunizieren, dramatisch verbessert. Umfangreiche Faseroptik- und Satellitennetze ermöglichen es, dass ferne Teile der Welt miteinander kommunizieren. Jedoch können Faseroptikkabel dadurch, dass sie diese großen Distanzen, wie etwa den atlantischen oder pazifischen Ozean, überbrücken, eine Umlauflatenz oder eine Zeitverzögerung von etwa 60 ms oder mehr erleiden. Satellitenkommunikationen können noch größere Verzögerungszeiten erfahren. In vielen Fällen kann diese hohe Latenz nicht überwunden werden, weil sie dem Kommunikationsmedium und der Kommunikationsausrüstung inhärent ist. Zum Beispiel kann Licht eine optische Faser 30%-40% langsamer durchlaufen als eine Funkwelle, die den gleichen Abstand im freien Raum durchquert. Diese Latenzprobleme können zum Beispiel Probleme für eine Menge Handlungen erschaffen, wie etwa beim Betrieb und/oder der Synchronisation verteilter Rechnersysteme, bei wissenschaftlichen Experimenten mit geographisch großen Sensorarrays und bei telemedizinischen/diagnostischen Handlungen, um nur einige zu nennen. Bei einem bestimmten Beispiel sind Anordnungen zum Kaufen und Verkaufen von Wertpapieren oder anderen Finanzinstrumenten auf Weltmärkten typischerweise auf Kommunikationsverbindungen angewiesen, die Daten und Anweisungen über Systeme, die Faseroptikleitungen, Koaxialkabel oder Mikrowellenkommunikationsverbindungen verwenden, führen. Jegliche Verspätungen beim Ausführen einer Anordnung, wie etwa durch die hohe Latenz über Faseroptikleitungen verursacht, können zu erheblichen finanziellen Verlusten führen.
Obwohl die Verwendung von Funkwellen zum Übertragen von Daten die Latenzzeit im Vergleich zu Faseroptikkabeln und Satellitenkommunikation verringern kann, kann die Funkübertragung eigene Latenzprobleme verursachen. Wenn beispielsweise Raumwellenpropagation zur Übertragung von Informationen verwendet wird, können Änderungen der atmosphärischen Bedingungen in der Ionosphäre der Erde die Fähigkeit einer Funkwelle beeinträchtigen, einen gewünschten Standort zu erreichen. Eine gewisse Übertragungsfrequenz und ein gewisser Übertragungswinkel, die unter gewissen atmosphärischen Bedingungen schnell einen genauen Daten-Stream liefern können, können für andere atmosphärische Bedingungen einen verzerrten Daten-Stream liefern oder die Daten überhaupt nicht übertragen. Daher ist es vorteilhaft, die atmosphärischen Bedingungen überwachen zu können und auch die erforderlichen Übertragungseigenschaften unter Berücksichtigung der aktuellen atmosphärischen Bedingungen bestimmen zu können, um Daten erfolgreich und schnell zu übertragen.
KURZDARSTELLUNG
Die Raumwellenpropagation(z. B. Funk)-Kommunikation wird verwendet, um einen Kommunikationspfad mit geringer Latenz und geringer Bandbreite bereitzustellen, der in Verbindung mit einem Kommunikationspfad mit hoher Latenz und hoher Bandbreite verwendet wird, wie etwa einem Faseroptikkabel, das zwischen entfernt gelegenen Sender- und Empfängerstationen kommuniziert, wie etwa in Nordamerika und Europa gelegen. Die Funksignale werden mit spezifischen Frequenzen übertragen, je nachdem, welche Frequenz das optimale Signal liefert. Im Laufe der Zeit kann die optimale Frequenz für die Übertragung und den Empfang aufgrund einer Reihe von Faktoren variieren, wie etwa Änderungen der Ionosphäre, Umgebungsbedingungen wie elektrische Gewitter, Sonnenstürme und andere zahlreiche Umgebungsbedingungen oder andere Bedingungen. Aufgrund dieser verschiedenen Bedingungen muss das Frequenzband gelegentlich gewechselt werden.
Das vorliegende System behebt diese Probleme, indem es kontinuierlich einen Daten-Stream aus verschiedenen Daten-Streams überwacht und die Daten zusammenführt, um ein Modell zu entwickeln, das zur Bestimmung verwendet wird, wann zwischen den verschiedenen Frequenzen gewechselt werden soll. Diese Zusammenführung und Daten können bandinterne Daten, bandexterne Datensignale, öffentliche Daten wie etwa Ionosonde-Netzwerkdaten und private Daten beinhalten, sind aber nicht darauf beschränkt.
Im Allgemeinen arbeitet das Gesamtsystem in zwei Modi, einem Datenübertragungsmodus und einem Rundsendemodus. Im Datenübertragungsmodus werden Daten in digitaler Form zwischen dem Sender und dem Empfänger übertragen. Außerhalb der Geschäftszeiten, wenn keine Datenübertragung erforderlich ist, wie etwa wenn die Börsen geschlossen sind, sendet der Sender Musik, Nachrichten, Unterhaltung und/oder andere Audioinformationen an die breite Öffentlichkeit rund, wie etwa über ein Amplitudenmodulationssignal (AM-Signal). Die Musik liegt normalerweise in digitaler Form vor, wie etwa in DRM-Daten. Bei einem Beispiel werden die digitalen Musikdaten in Verbindung mit den anderen Daten-Streams verwendet, um die Frequenz zu bestimmen, die beim Wechseln vom Rundsendemodus in den Datenübertragungsmodus zu wählen ist.
Im Datenübertragungsmodus können die Frequenzen zum geeigneten Zeitpunkt mit minimaler Unterbrechung der Datenübertragung gewechselt werden. Mithilfe der Datenzusammenführung kann das System die verschiedenen Verzerrungen modellieren, um nicht nur die Decodierung zu korrigieren, sondern auch vorherzusagen, wann ein Frequenzwechsel zum Übertragen der Daten erfolgen sollte. Diese Zusammenführung von Daten kann auch historische Daten sowie andere Daten wie etwa die Höhe der Atmosphäre und die maximale Frequenz, die für spezielle Bedingungen verfügbar ist, beinhalten. Bei einem Beispiel erfolgt das Wechseln durch Ändern der Frequenz des Senders, aber bei anderen Beispielen erfolgt das schnelle Wechseln durch Wechseln von Ersatzröhren, die sich in einem Standby-Modus befinden, oder sogar durch Auswählen von zwei separaten Sendern, die mit unterschiedlichen Frequenzen gleichzeitig senden.
Bei der Entwicklung von Vorhersagemodellen können Steigung und Achsenabschnitt sowie andere abgeleitete Informationen zur Vorhersage zukünftiger Bedingungen verwendet werden, um vorherzusagen, wann eine Frequenz gewechselt werden muss. Abhängig von verschiedenen vom Subskribenten bereitgestellten Bedingungen, wie etwa Handelsbedingungen, kann das System den besten Zeitpunkt zum Wechseln der Frequenz bestimmen, um jegliche Art von Latenzproblemen oder Datenunterbrechungsproblemen zu reduzieren. Der Faserrückkanal liefert dem Sender Entzerrungskoeffizienten und andere Informationen, um zu optimieren, wann der Wechsel erfolgen wird. Diese Fähigkeit zur kontinuierlichen Überwachung der Umgebungsbedingungen aus mehreren Daten-Streams ermöglicht ein schnelles Wechseln zwischen verschiedenen Frequenzen.
Die optimale Frequenz in einer Form wird basierend auf dem Ankunftswinkel des eingehenden Raumwellensignals ausgewählt. In Abhängigkeit von dem Ankunftswinkel und/oder dem Übertragungswinkel, kann die Frequenz gewechselt werden, sodass ein Fehler reduziert wird und/oder eine Latenz reduziert wird. Größere Ankunftswinkel geben an, dass der Raumwellenbewegungspfad für das Signal über einen relativ längeren Drei-Hop-Pfad anstelle des kürzen Zwei-Hop-Pfades erfolgte. Mit zunehmender Länge erfährt der Drei-Hop-Pfad typischerweise (aber nicht immer) eine größere Verzerrung und/oder Latenz im Vergleich zu dem Zwei-Hop-Pfad. Abhängig von einer Reihe von Faktoren, wie etwa ionosphärischen Bedingungen, kann die optimale oder nutzbare Frequenz zum Verbessern des Signal-Rausch-Verhältnisses zur Übertragung variieren. Zum Beispiel kann die optimale Übertragungsfrequenz in Abhängigkeit davon variieren, ob die Übertragung ein Zwei-Hop-Pfad oder ein Drei-Hop-Pfad war. Durch Messen des Ankunftswinkels des Signals zusammen mit anderen Messungen, wie etwa der Signalstärke und des Rauschens, kann die Übertragungsfrequenz aktualisiert werden, um die Latenz und/oder Fehler zu reduzieren. Zum Beispiel kann der Ankunftswinkel durch zwei oder mehr Antennen, die in unterschiedlichen Winkeln orientiert sind, und/oder durch eine bewegliche/lenkbare Antenne gemessen werden, sodass Signale über unterschiedliche Winkelbereiche detektiert werden. Alternativ dazu oder zusätzlich kann der Ankunftswinkel (AOA: Angle Of Arrival) durch ein AOA-System gemessen werden, wie etwa jene, die von TCI aus Fremont, Kalifornien, USA angeboten werden (z. B. TCI Model 902 Integrated HF Signal Search, Collection, Geolocation and Analysis System).
Bei einem Beispiel ist das System dazu ausgelegt oder ausgerichtet, zu einem niedrigeren AOA zu wechseln, der eine geringe Anzahl an Hops (d. h. einen kürzeren Pfad) angibt, wenn eine spezielle Schwelle erreicht oder überschritten wird. Bei dieser Änderung kann die Frequenz geändert werden, falls dies erwünscht ist, sodass das System die beste nutzbare Frequenz für den speziellen Abstrahlwinkel oder AOA verwendet. Die Schwelle kann einen oder mehrere Faktoren einbinden. Als nicht beschränkende Beispiele kann die Schwelle ein Signal-Rausch-Verhältnis, eine Leistung, eine Signalstärke, eine Latenz, eine Fehlerrate, eine Verzerrung, eine Zuverlässigkeit und/oder andere Faktoren beinhalten. Wenn das Signal unter die Schwelle fällt, wechselt das System in einer Variante zu einem höheren AOA (oder Abstrahlwinkel) zurück, um das Signal mit mehr Hops zu empfangen. Beim Zurückwechseln kann auch die Frequenz oder das Band des Senders geändert werden, um die beste verwendbare Frequenz für den aktuellen Übertragungspfad und die aktuellen Übertragungsbedingungen bereitzustellen. Bei einem speziellen Beispiel konfiguriert die Empfangsstation das System so, dass das Signal von dem niedrigeren AOA empfangen wird, wenn eine Signalstärkeschwelle für einen AOA für einen Zwei-Hop-Pfad erreicht wird. Sobald die Signalstärke unter die Schwelle fällt, ist das System dazu ausgelegt, das Signal vom Drei-Hop-Pfad (d. h. höherem AOA) zu empfangen. Alternativ dazu oder zusätzlich kann die Schwelle eine spezifizierte Fehlerzahl oder Fehlerrate über eine Zeitperiode beinhalten. Auch hier kann beim Wechseln zwischen den Pfaden die Übertragungsfrequenz sowie andere Systemkonfigurationen geändert werden. Beispielsweise kann die Paketgröße geändert werden. Wie zuvor angemerkt, tritt typischerweise eine umso größere Verzerrungsmenge des Signals auf, je größer die Anzahl an Hops ist, die das Signal nutzt. Um dies anzusprechen, verwendet das System bei einer Ausführungsform kürzere Paketlängen für Signale, die sich entlang längeren Pfade (d. h. über mehr Hops) bewegen, als jene, die über kürzere Pfade (d. h. weniger Hops) übertragen werden. In einer Form variiert die Paketgröße allgemein umgekehrt in Abhängigkeit von dem Übertragungs- und/oder dem Ankunftswinkel. Beispielsweise ist die Paketgröße für einen Drei-Hop-Pfad kürzer als die Paketgröße für einen Zwei-Hop-Pfad.
Während das System unter Bezugnahme auf die Ausführung von Finanzhandelsstrategien beschrieben wird, können dieses System und diese Technik in anderen Situationen oder Industrien verwendet werden, in denen Zeit und Bandbreite von Bedeutung sind. Beispielsweise kann dieses System verwendet werden, um Fernoperationen oder medizinische Diagnosen, wissenschaftliche Instrumente oder Studien (z. B. für Astronomie oder Physik) durchzuführen, verteilte globale Computernetze zu steuern, und der für militärische Anwendungen. Dieses System und diese Technik können beispielsweise zur Einbindung in Erdbeben-/Tsunami-Frühwarnsysteme eingerichtet werden. Gewisse Fern-Tiefwasser-Erdbebensensoren können ein Signal liefern, um eine komplizierte Kaskade von Handlungen zum Schutz ausgewiesener Bevölkerungszentren und der damit assoziierten Infrastruktur in Abhängigkeit von der Schwere und Art des Erdbebens einzuleiten. Beispielsweise kann ein Sensor oder eine Überwachungszentrale beim Detektieren eines Erdbebens (oder eines daraus resultierenden Tsunamis) ein Signal übertragen, das bewirkt, dass Kernreaktoren sofort abgeschaltet werden und/oder das Stromnetz Strom zu einer Notfallinfrastruktur umleitet, um die Situation zu abzuschwächen. Bei einem anderen Beispiel kann die Technik für die zugrunde liegende Wartung oder Verbesserung des Kommunikationssystems selbst verwendet werden. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann, da die Dateien typischerweise groß sind, Code zum Programmieren und/oder Neuprogrammieren der Modems, Antennen und/oder anderer Ausrüstung an der Empfängerstation (oder Senderstation) entlang eines Links mit hoher Bandbreite und hohen Latenz, wie etwa einem Faseroptikkabel, gesendet werden. Alternativ dazu oder zusätzlich kann ein Teil oder der gesamte Code über die Raumwellenpropagation (z. B. Funk) und/oder über eine Sichtlinienübertragung, wie etwa über Mikrowellen, gesendet werden. Der Code kann ein oder mehrere Programme, Bibliotheken, Daten und/oder Subroutinen zur Steuerung der Ausrüstung in Abhängigkeit von verschiedenen Umständen beinhalten. Die Senderstation kann über eine Raumwellenpropagation ein Auslösesignal an den Empfänger senden, um den gesamten oder einen Teil des Codes zur Ausführung auszuwählen, um die Ausrüstung an der Empfangsstation zu modifizieren oder neu zu programmieren. Zum Beispiel kann der Code verwendet werden, um die Empfängerstation auf spezielle Charakteristiken abzustimmen, wie zum Beispiel zum Reduzieren von Latenz, Leistungsverbrauch und/oder eines Fehlers (und/oder zum Erhöhen der Bandbreite). Diese Abstimmungscharakteristiken können Kompromisse beinhalten, die unter gewissen Betriebsbedingungen, Zeiten und/oder Umgebungscharakteristiken nicht gut funktionieren. Eine Subroutine in dem Code kann beispielsweise zur Latenzreduzierung, eine andere zur Fehlerreduzierung und noch eine andere zur Leistungseinsparung optimiert werden. Das Auslösesignal bei diesem Beispiel kann verwendet werden, um eine dieser Subroutinen auszuwählen, sodass der Empfänger abhängig von den Anforderungen zu diesem speziellen Zeitpunkt neuprogrammiert wird. Die resultierenden Änderungen können Softwareänderungen, die die Funktion der Ausrüstung ändern, und/oder physische Änderungen an der Ausrüstung sein, wie etwa der Höhe und/oder des Winkels des Antennensystems. Später können je nach Bedarf zu diesem Zeitpunkt verschiedene Subroutinen, Programme, Daten und/oder Bereiche des Codes über das Auslösesignal ausgewählt werden. Aktualisierungen oder Änderungen des Codes können periodisch, kontinuierlich oder nach Bedarf gesendet werden.
Weitere Formen, Objekte, Merkmale, Aspekte, Nutzen, Vorteile und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden aus einer detaillierten Beschreibung und den Zeichnungen, die hiermit bereitgestellt sind, ersichtlich.
Figurenliste

1 ist ein schematisches Diagramm eines Systems zum Übertragen von Daten über separate Kommunikationsverbindungen, von denen eine Raumwellenpropagation verwendet.
2 ist ein schematisches Diagramm, das die Raumwellenpropagation von 1 weiter veranschaulicht.
3 ist ein schematisches Diagramm, das die Verwendung von bodenbasierten Repeatern in der Raumwellenpropagation von 1 veranschaulicht.
4 ist ein schematisches Diagramm, das die Verwendung von luftgestützten Repeatern in der Raumwellenpropagation von 1 veranschaulicht.
5 ist ein schematisches Diagramm, das zusätzliche Schichten der Atmosphäre einschließlich der in 1 gezeigten ionisierten Schicht veranschaulicht.
6 ist ein schematisches Diagramm, das verschiedene ionisierte Schichten der in 5 gezeigten Atmosphäre veranschaulicht.
7 ist ein schematisches Diagramm, das zusätzliche Einzelheiten der in 1-6 allgemein veranschaulichten Raumwellenpropagation veranschaulicht.
8 ist ein schematisches Diagramm, das zusätzliche Einzelheiten für die Kommunikationsknoten aus 1 veranschaulicht.
9 ist ein schematisches Diagramm, das zusätzliche Einzelheiten für die HF-Kommunikationsschnittstelle in 8 veranschaulicht.
10 ist ein Flussdiagramm für ein Verfahren zum Betreiben eines Datenübertragungssystems in zwei Modi.
11 ist ein Flussdiagramm für ein Verfahren zum Bestimmen einer Frequenz für die Übertragung von Daten durch Raumwellenpropagation.
12 ist ein Flussdiagramm für ein Verfahren zur Datenübertragung.

BESCHREIBUNG DER AUSGEWÄHLTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Um ein Verständnis der Prinzipien der Erfindung zu fördern, wird nun auf die in den Zeichnungen veranschaulichten Ausführungsformen Bezug genommen und wird spezifische Sprache verwendet, um diese zu beschreiben. Es versteht sich jedoch, dass damit keine Beschränkung des Schutzumfangs der Erfindung beabsichtigt ist. Beliebige Veränderungen und weitere Modifikationen in den beschriebenen Ausführungsformen und beliebige weitere Anwendungen der wie hier beschriebenen Prinzipien der Erfindung werden in Betracht gezogen, wie sie normalerweise einem Fachmann in der Technik ersichtlich sind, auf die sich die Erfindung bezieht. Eine Ausführungsform der Erfinder ist ausführlich gezeigt, obwohl es einem Fachmann ersichtlich ist, dass manche Merkmale, die für die vorliegende Erfindung nicht relevant sind, der Klarheit halber möglicherweise nicht gezeigt sind.
1 veranschaulicht bei 100 ein Beispiel für ein System, das zum Transferieren von Daten über eine Kommunikationsverbindung 104 mit niedriger Latenz und niedriger Bandbreite und einer separaten Kommunikationsverbindung 108 mit hoher Latenz und hoher Bandbreite konfiguriert ist. Die Kommunikationsverbindungen 104 und 108 stellen separate Verknüpfungen zwischen einem ersten Kommunikationsknoten 112 und einem zweiten Kommunikationsknoten 116 bereit. Die Verknüpfung 104 mit niedriger Latenz kann dazu ausgelegt sein, Daten unter Verwendung elektromagnetischer Wellen 124, die durch freien Raum hindurchlaufen, über Raumwellenpropagation zu übertragen. Die elektromagnetischen Wellen 124 können durch einen Sender in dem ersten Kommunikationsknoten 112 erzeugt und entlang einer Übertragungsleitung 136 an eine Antenne 128 weitergegeben werden. Die elektromagnetischen Wellen 124 können durch die Antenne 128 abgestrahlt werden, wobei sie auf einen ionisierten Teil der Atmosphäre 120 treffen. Diese abgestrahlte elektromagnetische Energie kann dann durch den ionisierten Teil der Atmosphäre 120 gebrochen werden, wodurch bewirkt wird, dass die Wellen 124 zu der Erde hin umgelenkt werden. Die Wellen 124 können durch eine empfangende Antenne 132 empfangen werden, die durch die Übertragungsleitung 140 mit dem zweiten Kommunikationsknoten 116 gekoppelt ist. Wie in 1 veranschaulicht, kann ein Übertragungskommunikationsknoten Raumwellenpropagation verwenden, um elektromagnetische Energie über lange Entfernungen über die Erdoberfläche hinweg ohne die Notwendigkeit einer oder mehrerer Übertragungsleitungen zum Führen der elektromagnetischen Energie zu übertragen.
Daten können unter Verwendung einer Kommunikationsverbindung 108 mit hoher Latenz zwischen den Kommunikationsknoten 112 und 116 übertragen werden. Wie in 1 veranschaulicht, kann die Kommunikationsverbindung 108 mit hoher Latenz unter Verwendung einer Übertragungsleitung 144 implementiert werden, die durch die Erde hindurchgeht, was Hindurchgehen unter oder durch einen Ozean oder ein Gewässer beinhalten kann. Wie in 1 gezeigt, kann die Kommunikationsverbindung mit hoher Latenz 108 Repeater 152 beinhalten. 1 veranschaulicht vier Repeater 152 entlang der Übertragungsleitung 144, obwohl eine beliebige geeignete Anzahl an Repeatern 152 verwendet werden kann. Die Übertragungsleitung 144 kann auch überhaupt keine Repeater aufweisen. Obwohl 1 die Kommunikationsverbindung 104 zum Übertragen von Informationen von dem ersten Kommunikationsknoten 112 an den zweiten Kommunikationsknoten 116 veranschaulicht, können die übertragenen Daten in beiden Richtungen entlang der Kommunikationsverbindungen 104, 108 weitergegeben werden.
Ein Client 160 kann einen Verknüpfung 164 zu dem ersten Kommunikationsknoten 112 aufweisen. Der Client 160 kann Anweisungen über die Verknüpfung 164 an den ersten Kommunikationsknoten 112 senden. Bei dem ersten Kommunikationsknoten 112 werden die Anweisungen vorbereitet, um entweder durch den Verbindung 104 mit niedriger Latenz oder die Verbindung 108 mit hoher Latenz oder beide an den zweiten Kommunikationsknoten 116 gesendet zu werden. Der zweite Kommunikationsknoten 116 kann durch eine Verknüpfung 172 mit einem Anweisungsprozessor 168 verbunden sein. Der Client 160 kann ein(e) beliebige(s) Unternehmen, Gruppe, Individuum oder Entität sein, das/die Anordnungen über eine Entfernung senden möchte. Der Anweisungsprozessor 168 kann ein(e) beliebige(s) Unternehmen, Gruppe, Individuum oder Entität sein, das/die diese Anweisungen empfangen oder entsprechend diesen handeln soll. Bei manchen Ausführungsformen können die Verknüpfungen 164 und 172 überflüssig sein, da der Client die zu übertragenden Daten direkt von dem Kommunikationsknoten 112 senden kann oder der Kommunikationsknoten1 16 direkt mit dem Anweisungsprozessor 168 verbunden sein kann. Das System 100 kann für eine beliebige Art von Datenübertragung mit niedriger Latenz verwendet werden, die gewünscht wird. Als ein Beispiel kann der Client 160 ein Arzt oder Chirurg sein, der entfernt arbeitet, während der Anweisungsprozessor 168 ein robotisches Instrument zum Arbeiten an einem Patienten sein kann.
Bei manchen Ausführungsformen kann der Client ein Finanzinstrumentenhändler sein und kann der Anweisungsprozessor 168 eine Börse sein. Der Händler kann wünschen, Anweisungen an die Börse zum Kaufen oder Verkaufen gewisser Wertpapiere oder Anleihen zu spezifischen Zeiten zu liefern. Der Händler kann die Anweisungen an den ersten Kommunikationsknoten 112 übertragen, der die Anweisungen unter Verwendung der Antennen 128, 132 oder durch die Übertragungsleitung 144 an den zweiten Kommunikationsknoten sendet. Die Börse kann dann die von dem Händler gewünschten Handlungen beim Empfang der Anweisungen verarbeiten.
Das System 100 kann für Hochfrequenzhandeln nützlich sein, wobei Handelsstrategien auf Computern ausgeführt werden, um Handlungen in Bruchteilen einer Sekunde auszuführen. Beim Hochfrequenzhandeln kann eine Verzögerung von lediglich Millisekunden einen Händler Millionen Dollar kosten; daher ist die Geschwindigkeit einer Übertragung von Handelsanweisungen genauso wichtig wie die Genauigkeit der übertragenen Daten. Bei manchen Ausführungsformen kann der Händler vorgegebene Handelsanweisungen oder -bedingungen zum Ausführen eines Handels unter Verwendung der Kommunikationsverbindung 108 mit hoher Latenz und hoher Bandbreite zu einem Zeitpunkt, bevor der Händler einen Handel ausführen will, an den Kommunikationsknoten 116 übertragen, der sich innerhalb der unmittelbaren Nähe zu einer Börse befindet. Diese Anweisungen oder Bedingungen können die Übertragung einer großen Datenmenge erfordern und können unter Verwendung der Kommunikationsverbindung 108 mit höherer Bandbreite genauer geliefert werden. Falls die Anweisungen oder Bedingungen zu einem Zeitpunkt, bevor ein Handel ausgeführt werden soll, gesendet werden, kann außerdem die Kommunikationsverbindung 108 mit höherer Latenz toleriert werden.
Die schlussendliche Ausführung der Anweisungen kann erreicht werden, indem der Händler Auslösedaten an das System sendet, auf dem die Anweisungen gespeichert sind. Beim Empfang der Auslösedaten werden die Handelsanweisungen an die Börse gesendet und wird ein Handel ausgeführt. Die Auslösedaten, die übertragen werden, sind allgemein eine viel kleinere Datenmenge als die Anweisungen; daher können die Auslösedaten über die Kommunikationsverbindung 104 mit niedriger Latenz und niedriger Bandbreite gesendet werden. Wenn die Auslösedaten an dem Kommunikationsknoten 116 empfangen werden, werden die Anweisungen für einen speziellen Handel an die Börse gesendet. Das Senden der Auslösedaten über die Kommunikationsverbindung 104 mit niedriger Latenz anstelle der Kommunikationsverbindung 108 mit hoher Latenz ermöglicht, dass der gewünschte Handel so schnell wie möglich ausgeführt wird, was dem Händler einen Zeitvorteil gegenüber anderen Parteien gibt, die die gleichen Finanzinstrumente handeln.
Die in 1 gezeigte Konfiguration ist weiter in 2 veranschaulicht, wobei der erste Kommunikationsknoten 112 und der zweite Kommunikationsknoten 116 geografisch voneinander durch einen erheblichen Teil der Oberfläche der Erde (156) entfernt sind. Dieser Teil der Oberfläche der Erde kann einen oder mehrere Kontinente, Ozeane, Gebirgsgebiete oder andere geografische Bereiche beinhalten. Zum Beispiel kann die in 1-7 überspannte Entfernung einen einzigen Kontinent, mehrere Kontinente, einen Ozean oder dergleichen abdecken. Bei einem Beispiel befindet sich der erste Kommunikationsknoten 112 in Chicago, Illinois, in den Vereinigten Staaten von Amerika und befindet sich der zweite Kommunikationsknoten 116 in London, England im Vereinigten Königreich. Bei einem anderen Beispiel befindet sich der erste Kommunikationsknoten 112 in New York City, NY, und befindet sich der zweite Kommunikationsknoten 116 in Los Angeles, Kalifornien, wobei sich beide Städte in Nordamerika befinden. Eine beliebige geeignete Kombination von Distanz, Kommunikationsknoten und Kommunikationsverbindungen ist vorgesehen, die eine zufriedenstellende Latenz und Bandbreite bereitstellen kann.
2 veranschaulicht, dass die Raumwellenpropagation ermöglicht, dass elektromagnetische Energie lange Distanzen durchquert. Unter Verwendung von Raumwellenpropagation überträgt die Kommunikationsverbindung 104 mit niedriger Latenz die elektromagnetischen Wellen 124 in einen Teil der Atmosphäre 120, der ausreichend ionisiert ist, um die elektromagnetischen Wellen 124 zur Erde hin zu brechen. Die Wellen können dann durch die Oberfläche reflektiert werden und zurück zu dem ionisierten Teil der oberen Atmosphäre 120 gebracht werden, wo sie wieder zur Erde hin gebrochen werden können. Dementsprechend kann elektromagnetische Energie wiederholt „springen“, wodurch ermöglicht wird, dass die Signale 124 mit niedriger Latenz und niedriger Bandbreite Distanzen abdecken, die erheblich größer als jene sind, die durch Nichtraumwellenpropagation abgedeckt werden können.
Ein anderes Beispiel für das in 1 veranschaulichte System erscheint in 3, wo die mit Bezug auf 1 und 2 besprochene Raumwellenpropagation unter Verwendung von Repeatern 302 und 306 verbessert werden kann. Bei diesem Beispiel kann der erste Repeater 302 die Kommunikationssignale mit niedriger Latenz empfangen, die von der Antenne 128 stammen. Die Signale können durch das ionisierte Gebiet 120 gebrochen und zu der Erde zurückgesendet werden, wo sie durch den Repeater 302 empfangen und über Raumwellenpropagation erneut übertragen werden können. Das gebrochene Signal kann durch den Repeater 306 empfangen und unter Verwendung von Raumwellenpropagation über die Antenne 132 erneut an den zweiten Kommunikationsknoten 116 übertragen werden. Obwohl in 3 zwei Repeater-Stationen veranschaulicht sind, wird eine beliebige Anzahl, Konfiguration oder Positionierung der Boden-Repeater-Stationen 302 in Betracht gezogen. Das Erhöhen der Anzahl an Repeatern 302, 306 kann die Möglichkeit bereitstellen, Signale mit niedriger Latenz über größere Distanzen in einer breiteren Reihe atmosphärischer Missionen zu übertragen, jedoch können die physikalischen Beschränkungen der Repeater-Schaltungsanordnung, die das Signal empfängt und erneut überträgt, eine zusätzliche Latenz zu der Kommunikationsverbindung 104 mit niedriger Latenz hinzufügen.
4 veranschaulicht ein anderes Beispiel für das in 1 veranschaulichte System, wobei ein oder mehrere Repeater entlang der ersten Kommunikationsverbindung luftgestützt sind, wie etwa in einem Luftfahrzeug, Luftschiff, Ballon oder einer anderen Einrichtung 410, die dazu ausgelegt ist, den Repeater in der Atmosphäre zu halten. Bei diesem Beispiel können die Signale, die von dem ersten Kommunikationsknoten 112 über die Antenne 128 übertragen werden, durch einen luftgestützten Repeater 414 entweder als Sichtlinienkommunikation 402 oder durch Raumwellenpropagation empfangen werden, wie hier anderswo beschrieben ist. Die Signale können durch den luftgestützten Repeater 414 empfangen und als Sichtlinienkommunikation 406 oder durch Raumwellenpropagation an den zweiten Kommunikationsknoten 116 entlang der Verbindung 104 mit niedriger Latenz erneut übertragen werden.
Weiter Einzelheiten bezüglich der Raumwellenpropagation sind in 5-7 veranschaulicht. Der Zusammenhang zu dem offenbarten System und verschiedenen Schichten der oberen Atmosphäre sind in 5 veranschaulicht. Zum Zweck der Funkübertragung können die Schichten der oberen Atmosphäre wie gezeigt in sukzessive höhere Schichten aufgeteilt werden, wie etwa die Troposphäre 504, die Stratosphäre 512 und d Ionosphäre 512.
Die Ionosphäre wird als solche bezeichnet, weil sie eine hohe Konzentration ionisierter Partikel enthält. Die Dichte dieser Teilchen in der Ionosphäre ist von der Erde am weitesten entfernten sehr gering und wird in den Bereichen der Ionosphäre näher an der Erde zunehmend höher. Das obere Gebiet der Ionosphäre wird durch starke elektromagnetische Strahlung von der Sonne, die hochenergetische ultraviolette Strahlung enthält, angeregt. Diese Sonnenstrahlung bewirkt eine Ionisierung der Luft zu freien Elektronen, positiven Ionen und negativen Ionen. Obwohl die Dichte der Luftmoleküle in der oberen Ionosphäre niedrig ist, weisen die Strahlungsteilchen aus dem Weltall eine solch hohe Energie auf, dass sie eine weitreichende Ionisierung der relativ wenigen vorhandenen Luftmoleküle bewirken. Die Ionisierung erstreckt sich hinab durch die Ionosphäre, wobei die Intensität mit zunehmender Dichte der Luft abnimmt, wobei der höchste Ionisierungsgrad an den oberen Extremitäten der Ionosphäre auftritt, während der niedrigste Grad in dem unteren Teil der Ionosphäre auftritt.
Diese Unterschiede der Ionisierung zwischen den oberen und unteren Extremitäten der Ionosphäre 512 sind in 6 weiter veranschaulicht. Die Ionosphäre ist in 6 mit drei Schichten veranschaulicht, die von unten nach oben als D-Schicht 608, E-Schicht 612 bzw. F-Schicht 604 bezeichnet sind. Die F-Schicht 604 kann ferner in zwei Schichten aufgeteilt werden, die als F1 (die höhere Schicht) bei 616 und F2 (die untere Schicht) bei 620 bezeichnet sind. Die Anwesenheit oder Abwesenheit der Schichten 616 und 620 in der Ionosphäre und ihre Höhe oberhalb der Erde variieren mit der Position der Sonne. Zur Mittagsstunde ist die Strahlung von der Sonne 624, die in die Ionosphäre 624 eintritt, am größten, nimmt bei Sonnenuntergang ab und weist ein Minimum in der Nacht auf. Wenn die Strahlung entfernt wird, rekombinieren viele der Ionen, wodurch bewirkt wird, dass die D-Schicht 608 und die E-Schicht 612 verschwinden, und ferner bewirkt wird, dass die F1- und F2-Schicht 616, 620 nachts zu einer einzigen F-Schicht 604 rekombinieren. Da die Position der Sonne mit Bezug auf einen gegebenen Punkt auf der Erde variiert, können die genauen Charakteristiken der Schichten 608, 612, 616 und 620 der Ionosphäre 512 extrem schwierig vorherzusagen sein, aber können experimentell bestimmt werden.
Die Fähigkeit, dass eine Funkwelle einen entfernten Standort unter Verwendung von Raumwellenpropagation erreicht, hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie etwa der Ionendichte in den Schichten 608-620 (sofern sie vorhanden sind), der Frequenz der übertragenen elektromagnetischen Energie und dem Übertragungswinkel. Falls zum Beispiel die Frequenz einer Funkwelle graduell erhöht wird, wird ein Punkt erreicht, an dem die Welle nicht durch die D-Schicht 608 gebrochen werden kann, die die am wenigstens ionisierte Schicht der Ionosphäre 512 ist. Die Welle kann ihren Weg durch die D-Schicht 608 und in die E-Schicht 612 hinein fortsetzen, wo ihre Frequenz möglicherweise immer noch zu groß ist, um die einzelnen zu brechen, die diese Schicht ebenfalls durchlaufen. Die Wellen 124 können ihren Weg in die F2-Schicht 620 und möglicherweise ebenfalls in die F1-Schicht 616 fortsetzen, bevor sie zu der Erde hin gekrümmt werden. In manchen Fällen kann die Frequenz oberhalb einer kritischen Frequenz liegen, wodurch es unmöglich gemacht wird, dass irgendeine Brechung auftritt, was bewirkt, dass die elektromagnetische Energie aus der Atmosphäre (708) der Erde heraus abgestrahlt wird.
Dementsprechend setzt elektromagnetische Energie oberhalb einer gewissen Frequenz, die vertikal übertragen wird, ihren Weg in den Weltraum fort und wird nicht durch die Ionosphäre 512 gebrochen. Jedoch können manche Wellen unterhalb der kritischen Frequenz gebrochen werden, falls der Propagationswinkel 704 von der Vertikale gesenkt wird. Das Verringern des Propagationswinkels 704 ermöglicht auch, dass elektromagnetische Wellen 124, die durch die Antenne 128 übertragen werden, zu der Oberfläche der Erde hin innerhalb einer Sprungzone 720 gebrochen werden, wodurch es ermöglicht wird, eine Sprungdistanz 724 zu durchqueren und eine entfernte Antenne 132 zu erreichen. Dementsprechend hängt die Möglichkeit einer erfolgreichen Raumwellenpropagation über eine gewisse Sprungdistanz 724 ferner von dem Übertragungswinkel sowie der Frequenz ab und daher variiert die maximale verwendbare Frequenz mit der Bedingung der Ionosphäre, der gewünschten Sprungdistanz 724 und dem Propagationswinkel 704. 7 veranschaulicht, dass eine Propagation ohne Raumwellen, wie etwa Bodenwellensignale und/oder Sichtliniensignale 716, mit geringer Wahrscheinlichkeit die Sprungdistanz 724 durchqueren.
8 veranschaulicht ein Beispiel für zusätzliche Aspekte eines Kommunikationsknotens 800, der wie die Kommunikationsknoten 112 und 116 ist. Der Kommunikationsknoten 800 kann einen Prozessor 804 zum Steuern verschiedener Aspekte des Kommunikationsknoten 800 beinhalten. Der Prozessor kann mit einem Speicher 816 gekoppelt sein, der zum Speichern von Regeln, Befehlsdaten 820 oder historischen Übertragungsdaten 822 verwendet werden kann. Vorrichtungen zum Annehmen einer Benutzereingabe und zum Bereitstellen einer Ausgabe (E/A) für einen Benutzer 824 können ebenfalls enthalten sein. Diese Einrichtungen können eine Tastatur oder ein Tastenfeld, eine Maus, eine Anzeige, wie etwa einen Flachbildschirmmonitor und dergleichen, einen Drucker, einen Plotter oder einen 3D-Drucker, eine Kamera oder ein Mikrofon beinhalten. Beliebige geeignete Einrichtungen zur Benutzer-E/A können enthalten sein. Der Knoten 800 kann auch eine Netzwerkschnittstelle 832 beinhalten, die auf den Prozessor 804 reagiert und mit einem Kommunikationsnetzwerk 836 gekoppelt ist. Ein Sicherheitsmodul 828 kann ebenfalls enthalten sein und kann verwendet werden, um die Möglichkeit zu reduzieren oder zu eliminieren, dass Drittparteien Daten abfangen, blockieren oder verändern, während sie zwischen den Kommunikationsknoten 800 weitergegeben werden. Bei einem Beispiel ist der Kommunikationsknoten 800 als ein Computer implementiert, der eine Software zum Steuern der Wechselwirkung der verschiedenen Aspekte des Knotens 800 ausführt.
Die Netzwerkschnittstelle 836 kann dazu ausgelegt sein, Daten, wie etwa Befehlsdaten 820 oder Auslösedaten, die von einem Auslösesystem 840 weitergegeben werden können, zu senden und zu empfangen. Das Kommunikationsnetzwerk 836 kann mit einem Netzwerk, wie etwa dem Internet, gekoppelt sein und dazu ausgelegt sein, Daten ohne die Verwendung von Raumwellenpropagation zu senden und zu empfangen. Zum Beispiel kann das Kommunikationsnetzwerk 836 Daten über optische Fasern oder andere Übertragungsleitungen übertragen und empfangen, die ähnlich den in vorherigen Figuren veranschaulichten Übertragungsleitungen 144 entlang der Erde verlaufen.
Der Knoten 800 kann eine zweite Netzwerkschnittstelle 808 beinhalten, die auf den Prozessor 804 reagiert und mit einer Hochfrequenzkommunikationsschnittstelle 812 gekoppelt ist. Diese zweite Netzwerkschnittstelle 808 kann dazu verwendet werden, Daten, wie etwa Befehlsdaten 820 oder Auslösedaten, die von dem Auslösesystem 840 weitergegeben werden, zu übertragen. Die Netzwerkschnittstelle 808 kann mit einer Antenne, wie etwa der Antenne 128, gekoppelt sein, die mehrere Antennen oder Antennenelemente beinhalten kann. Die Hochfrequenzkommunikationsschnittstelle 808 kann dazu ausgelegt sein, Daten, wie etwa Auslösedaten, unter Verwendung elektromagnetischer Wellen, die über die Antenne 128 übertragen und/oder empfangen werden, zu senden und zu empfangen. Wie oben besprochen, kann die Antenne 128 dazu ausgelegt sein, die elektromagnetischen Wellen über Raumwellenpropagation zu senden und zu empfangen.
Der Kommunikationsknoten 800 kann auch Daten-Streams empfangen, die überwacht werden, um ein Frequenzwechselmodell zu entwickeln. Wie gezeigt, können mehrere Daten-Streams durch den Knoten 800 empfangen werden und der Prozessor 804 kann die Daten-Streams kombinieren, um einen zusammengeführten Daten-Stream zu erzeugen. Bei einigen Ausführungsformen kann der Knoten 800 vier verschiedene Daten-Streams empfangen. Einer der Daten-Streams können bandinterne Daten 844 sein. Der Kommunikationsknoten 800 kann auch bandexterne Datensignale 848 empfangen. Andere Datenquellen können öffentliche Daten 852, wie öffentlich verfügbare Ionosonde-Netzwerkdaten, und auch private Daten 856 beinhalten.
Der Kommunikationsknoten 800 kann in 9 veranschaulichte zusätzliche Aspekte beinhalten. Die Hochfrequenzkommunikationsschnittstelle 812 kann einen Sender 904 beinhalten, der dazu ausgelegt ist, elektromagnetische Energie unter Verwendung der Antenne 128 zu übertragen. Ein Empfänger 908 kann optional enthalten sowie dazu ausgelegt sein, elektromagnetische Wellen von der Antenne 128 zu empfangen. Der Sender 904 und der Empfänger 908 können auch mit einem Modem 912 gekoppelt sein, das dazu ausgelegt ist, durch die Schnittstelle 812 empfangene Signale zu modulieren, um Informationen oder Daten aus einem digitalen Stream zur Übertragung durch den Sender 904 zu codieren. Das Modem 912 kann auch dazu ausgelegt sein, von der Antenne 128 durch den Empfänger 908 empfangene Signale zu demodulieren, um das übertragene Signal in einen digitalen Daten-Stream zu decodieren, der für den Prozessor 804 nutzbar ist oder der in dem Speicher 816 gespeichert werden kann.
Wie oben beschrieben und wie in den 5 - 7 veranschaulicht, können Datensignale als elektromagnetische Wellen von der Antenne 128 übertragen werden, um an der Antenne 132 empfangen zu werden. Ein Datensignal wird von der Antenne 128 zur Antenne 132 durch Raumwellenpropagation bei einer spezifischen Frequenz übertragen. Die Frequenz, mit der das Datensignal übertragen wird, kann die Propagation der elektromagnetischen Wellen beeinflussen, wenn sich die Wellen durch die Ionosphäre bewegen. Daher kann eine optimale Arbeitsfrequenz gewählt werden, um eine genaue Übertragung des Datensignals zu gewährleisten. Die optimale Arbeitsfrequenz ist im Allgemeinen die Frequenz, die den beständigsten Kommunikationspfad über die Raumwellenpropagation bietet. Im Laufe der Zeit kann die optimale Arbeitsfrequenz für die Übertragung und den Empfang aufgrund eines beliebigen einer Reihe von Faktoren variieren, einschließlich Änderungen der Ionosphäre, Umgebungsbedingungen wie etwa elektrische Gewitter, Sonnenstürme oder andere ähnliche Umgebungsereignisse. Um eine optimale Arbeitsfrequenz für die Übertragung aufrechtzuerhalten, muss das Frequenzband möglicherweise gelegentlich gewechselt werden.
Eine optimale Arbeitsfrequenz für die Übertragung kann durch kontinuierliche Überwachung von Daten-Streams von mehreren verschiedenen Datenquellen bestimmt werden. Beispielsweise kann ein Übertragungsfrequenzmodell 860 in der Lage sein, Daten aus den gesammelten Daten-Streams als eine Eingabe zu verwenden, um eine optimale Übertragungsfrequenz zu bestimmen sowie um zu bestimmen, wann Frequenzen gewechselt werden sollen. Bei einigen Ausführungsformen können die Date-Streams durch den Knoten 800 gesammelt und in das Übertragungsfrequenzmodell 860 eingegeben werden, das in dem Speicher 820 des Knotens 800 gespeichert ist.
Bei der Ausführungsform des in 8 gezeigten Knotens 800 werden ein oder mehrere Daten-Streams überwacht, um sie als Eingaben für das Übertragungsfrequenzmodell 860 zu verwenden. Einer der Daten-Streams können bandinterne Daten 822 sein. Die bandinternen Daten 822 können eingehende Daten-Streams enthalten, die auf derselben Frequenz liegen, mit der der Knoten 800 bereits Informationen überträgt. Das Modell kann auch bandexterne Datensignale 824 verwenden, einschließlich eingehender Daten-Streams, die mit einer anderen Frequenz als der Frequenz gesendet werden, mit der der Knoten 800 Informationen überträgt. Die Verwendung von bandinternen Daten 822 und bandexternen Daten 824 ermöglicht es dem Knoten 800, die Charakteristiken der Datenübertragung bei seiner aktuellen Arbeitsfrequenz sowie die Charakteristiken der Datenübertragung bei anderen Frequenzen zu überwachen. Eine andere Eingabe können öffentliche Daten 826 sein, wie öffentlich verfügbare Ionosonde-Netzwerkdaten, oder andere öffentliche Quellen für Umgebungsdaten, die für die Datenübertragung relevant sein können. Private Daten 828, wie beispielsweise kundeneigene Umgebungsdaten oder historische Daten eines Kunden, können ebenfalls verwendet werden, um das Übertragungsfrequenzmodell 860 zu entwickeln.
Obwohl 8 vier verschiedene Datenquellen zeigt, können andere Ausführungsformen des Knotens 800 entweder mehr oder weniger Datenquellen enthalten. Als ein Beispiel kann das zur Bestimmung der optimalen Frequenz entwickelte Modell 860 nur bandinterne Daten 822 und bandexterne Daten 824 enthalten. Bei anderen Ausführungsformen kann das Modell 860 nur bandinterne Daten 822 und öffentliche Daten 826 verwenden. Noch andere Ausführungsformen können drei Datenquellen oder fünf oder mehr Datenquellen enthalten.
Das Übertragungsfrequenzmodell 860 arbeitet durch Analysieren jedes der Eingangsdaten-Streams und Modellieren jeder der verschiedenen in den Daten-Streams vorhandenen Verzerrungen. Informationen zusätzlich zu dem zusammengeführten Daten-Stream, wie beispielsweise historische Daten 822 und andere in dem Speicher 820 gespeicherte Umgebungsdaten, die die Datenübertragung beeinflussen können, können auch durch das Übertragungsfrequenzmodell 860 analysiert werden. Der Sonnenstand kann auch die Reflexion von Funkwellen aus der Ionosphäre beeinflussen, sodass Informationen wie die Tageszeit und der Tag des Jahres auch vom Übertragungsfrequenzmodell 860 berücksichtigt werden können. Das Übertragungsfrequenzmodell 860 kann diese Informationen sowie Verzerrungsdaten aus dem zusammengeführten Daten-Stream verwenden, um Fehler beim Decodieren eines übertragenen Datensignals zu korrigieren und eine optimale Arbeitsfrequenz für die Übertragung eines Datensignals basierend auf aktuellen Bedingungen zu bestimmen.
Zusätzlich zum Bestimmen der optimalen Frequenz, mit der Daten übertragen werden sollen, kann der Knoten 800 auch vorhersagen, wann sich die optimale Arbeitsfrequenz ändern könnte, und den besten Zeitpunkt zum Wechseln der Frequenz bestimmen, um jegliche Latenz- oder Datenunterbrechungsprobleme zu verringern. Die Kommunikationsverbindung 108 mit hoher Bandbreite kann dem Kommunikationsknoten 800 auch Entzerrungskoeffizienten und andere Informationen zur Optimierung des Timings der Frequenzverschiebung bereitstellen. Wenn sich die Umgebungsbedingungen ändern und sich die Qualität der gesammelten Daten-Streams weiterhin ändert, kann das Übertragungsfrequenzmodell 860 diese neuen Daten berücksichtigen und das Wechseln zwischen verschiedenen Frequenzen ermöglichen, um die Latenzzeit zu verringern. Bei einigen Ausführungsformen kann der Client 160 gewisse Bedingungen bereitstellen, die erfüllt sein müssen, um die beste Zeit zum Wechseln von Frequenzen zu bestimmen. Beispielsweise kann der Client 160 gewisse Handelsbedingungen bereitstellen, die den Frequenzverschiebungszeitpunkt bestimmen, um die Latenz zu verringern, Datenunterbrechungsprobleme zu beheben und/oder Rundsendungsanforderungen zu erfüllen.
Wenn der Knoten 800 ein Datensignal überträgt, können die Frequenzen, bei denen die Daten übertragen werden, mit minimaler Unterbrechung bei der Datenübertragung gewechselt werden. Bei einigen Ausführungsformen kann der Knoten 800 den Sender 904 innerhalb der HF-Kommunikationsschnittstelle 812 verwenden, um Daten über die Antenne 128 zu übertragen. Wenn die Frequenz der Datenübertragung geändert werden muss, kann die Frequenz, mit der Daten durch die Antenne 128 übertragen werden, durch Ändern der Übertragungsfrequenz vom Sender 904 eingestellt werden. Andere Ausführungsformen können unterschiedliche Verfahren zum Wechseln von Frequenzen beinhalten. Beispielsweise können einige Ausführungsformen Ersatzröhren enthalten, die sich im Standby-Modus befinden. Wenn eine Frequenzänderung erforderlich ist, erfolgt ein schnelles Wechseln durch Wechseln auf einen der Ersatzsender. Bei anderen Ausführungsformen können zwei separate Sender die Daten mit unterschiedlichen Frequenzen gleichzeitig senden.
Bei einigen Ausführungsformen ist die Datenübertragung möglicherweise nur für einen begrenzten Zeitraum erforderlich. Wie in dem Flussdiagramm 1000 von 10 gezeigt, kann das System 100 in zwei verschiedenen Modi arbeiten, abhängig davon, ob eine Datenübertragung benötigt wird 1005. Falls eine Datenübertragung erforderlich ist, kann der Sender in einem Datenübertragungsmodus arbeiten 1010. Im Datenübertragungsmodus nutzt der Knoten 800 Daten aus gesammelten Daten-Streams als Eingabe in das Übertragungsfrequenzmodell 860, um eine optimale Frequenz zum Übertragen von Daten zu bestimmen 1015. Sobald eine optimale Frequenz bestimmt ist, werden Daten vom ersten Kommunikationsknoten 112 zum zweiten Kommunikationsknoten 116 übertragen 1020. Wenn neue Informationen aus Daten-Streams gesammelt werden, kann die optimale Arbeitsfrequenz neu berechnet werden und übertragene Daten können auf diese optimale Arbeitsfrequenz gewechselt werden.
Wenn keine Datenübertragung erforderlich ist, kann das System im Rundsendemodus arbeiten 1025. Während des Rundsendemodus kann der Sender verwendet werden, um Musik, Sport, Nachrichten oder andere Audioinformationen an die breite Öffentlichkeit rundzusenden, wie etwa über ein Amplitudenmodulationssignal (AM-Signal) und/oder ein Digital-Radio-Mondiale(DRM)-Signal (oder ein anderes digitales Audio-Rundsendungssignal). Während der Kommunikationsknoten 800 im Rundsendemodus betrieben wird, kann er in digitaler Form rundsenden. Informationen von der digitalen Rundsendung können gesammelt 1030 und an den Knoten 800 gesendet werden. Diese digitale Übertragung kann einer der Daten-Streams sein, die durch das Frequenzauswahlmodell 860 verwendet werden 1035, um die zu verwendende Frequenz zu bestimmen, sobald der Kommunikationsknoten 800 vom Rundsendungsmodus zurück in den Datenübertragungsmodus gewechselt wird.
Als ein spezifisches Beispiel kann der Kommunikationsknoten 800 zum Übertragen von Anweisungen für Finanztransaktionen wie etwa den Kauf und Verkauf von Aktien oder Anleihen verwendet werden. Diese Informationen wären nur während der Öffnungszeiten der gewünschten Börsen erforderlich. Außerhalb der Geschäftszeiten, wenn die Börsen geschlossen sind, kann der Knoten 800 als eine typische Radiostation betrieben werden, beispielsweise über ein AM-Signal und/oder ein DRM-Signal, und Inhalte bereitstellen, die von der Öffentlichkeit gehört werden können. Von der Funkübertragung empfangene Daten können als einer der in das Übertragungsfrequenzmodell 860 eingegebenen Daten-Streams verwendet werden, um die optimale Frequenz zum Übertragen von Daten zu bestimmen, wenn der Kommunikationsknoten 800 in den Datenübertragungsmodus zurückwechselt.
11 zeigt ein Flussdiagramm 1100, das ein Verfahren zum Bestimmen einer optimalen Arbeitsfrequenz für die Datenübertragung beschreibt. Daten-Streams, die durch Raumwellenpropagation übertragen werden, werden an einem Empfänger gesammelt 1105. Es können mehrere Daten-Streams gesammelt werden, die bandinterne Daten, bandexterne Daten, öffentliche Daten, private Daten, historische Daten oder eine beliebige andere Quelle übertragener Daten bereitstellen. Diese am Empfänger gesammelten Daten-Streams werden kombiniert 1110, um einen zusammengeführten Daten-Stream zu bilden. Der zusammengeführte Daten-Stream wird in ein Übertragungsfrequenzauswahlmodell eingegeben 1115. Das Frequenzauswahlmodell kann verschiedene Verzerrungen in den Daten-Streams berücksichtigen und die Decodierung korrigieren, um eine optimale Arbeitsfrequenz vorherzusagen und um zu bestimmen, wann ein Frequenzwechsel auf die optimale Arbeitsfrequenz erfolgen sollte. Nach dem Durchlaufen des zusammengeführten Daten-Streams durch das Modell werden die Daten durch Raumwellenpropagation mit der durch das Modell bestimmten optimalen Arbeitsfrequenz übertragen 1120.
12 veranschaulicht ein Flussdiagramm 1200, das ein Verfahren zum Wechseln der Frequenz einer Raumwellenpropagation-Datenübertragung auf eine optimale Arbeitsfrequenz zeigt. Zunächst wird ein zusammengeführter Daten-Stream einschließlich Daten, die von verschiedenen Raumwellenpropagationsquellen gesammelt wurden, in ein Übertragungsfrequenzauswahlmodell eingegeben 1205, um eine optimale Arbeitsfrequenz zu bestimmen. Falls das Modell bestimmt, dass die Frequenz der Datenübertragung auf eine andere Frequenz gewechselt werden soll, kann ein Signal vom ersten Kommunikationsknoten 112 zum zweiten Kommunikationsknoten 116 gesendet werden. Ein erstes Signal zum Wechseln von Frequenzen kann von der Antenne 128 zur Antenne 132 über die Kommunikationsverbindung 104 mit geringer Latenz und geringer Bandbreite gesendet werden 1210. Ein zweites Signal kann gleichzeitig über die Kommunikationsverbindung 108 mit hoher Latenz und hoher Bandbreite gesendet werden 1215. Nach erfolgreichem Empfang des ersten Signals an der Antenne 132 kann der zweite Kommunikationsknoten 116 auf die korrekte Frequenz gewechselt werden 1220 und das zweite Signal kann ignoriert werden. Für den Fall, dass das erste Signal über die Kommunikationsverbindung 104 mit niedriger Bandbreite nicht erfolgreich übertragen wird, kann das zweite Signal als ein Backup dienen, um den zweiten Kommunikationsknoten 116 über die Frequenzänderung zu informieren.
Glossar von Definitionen und Alternativen
Die Sprache, die in den Ansprüchen und der Beschreibung verwendet wird, soll nur ihre gewöhnliche und übliche Bedeutung aufweisen, mit Ausnahme von dem, was unten explizit definiert wird. Die Wörter in diesen Definitionen sollen nur ihre gewöhnliche und übliche Bedeutung aufweisen. Eine solche gewöhnliche und übliche Bedeutung schließt alle konsistenten Wörterbuchdefinitionen aus den zuletzt veröffentlichten Webster's und Random House Wörterbüchern ein. Wie in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendet, gelten die folgenden Definitionen für die folgenden Begriffe oder geläufige Variationen von diesen (z. B. Singular-/Pluralformen, Vergangenheits-/Gegenwartsformen usw.):

„Antenne“ oder „Antennensystem“ verweist allgemein auf eine elektrische Einrichtung, oder eine Reihe von Einrichtungen, in einer beliebigen geeigneten Konfiguration, die elektrische Leistung in elektromagnetische Strahlung umwandelt. Solche Strahlung kann bei einer beliebigen Frequenz entlang des elektromagnetischen Spektrums entweder vertikal, horizontal oder zirkular polarisiert sein. Antennen, die mit zirkularer Polarität übertragen, können entweder eine rechtshändige oder eine linkshändige Polarisation aufweisen.

Im Fall von Funkwellen kann eine Antenne bei Frequenzen übertragen, die sich entlang des elektromagnetischen Spektrums von einer Extremlangwelle (ELF: eine Extremely Low Frequency) zu einer Millimeterwelle (EHF: Extremely High Frequency) erstrecken. Eine Antenne oder ein Antennensystem, das zum Übertragen von Funkwellen ausgelegt ist, kann eine Anordnung von metallischen Leitern (Elementen) umfassen, die elektrisch mit einem Empfänger oder einem Sender verbunden sind (oft durch eine Übertragungsleitung). Ein oszillierender Strom von Elektronen, der durch einen Sender durch die Antenne erzwungen wird, kann ein oszillierendes Magnetfeld um die Antennenelemente herum erzeugen, während die Ladung der Elektronen auch ein oszillierendes elektrisches Feld entlang den Elementen erzeugt. Diese zeitlich variierenden Felder strahlen von der Antenne weg in den Raum als eine sich bewegende elektromagnetische Transversalfeldwelle ab. Im Gegenzug übt das oszillierende elektrische und magnetische Feld einer eingehenden elektromagnetischen Welle während des Empfangs eine Kraft auf die Elektronen in den Antennenelementen aus, wodurch bewirkt wird, dass sie sich vor und zurück bewegen, wobei oszillierende Ströme in der Antenne erzeugt werden. Diese Ströme können dann durch Empfänger detektiert und verarbeitet werden, um digitale oder analoge Signale oder Daten wiederzuerlangen.
Antennen können dazu gestaltet sein, Funkwellen im Wesentlichen gleichmäßig in alle horizontalen Richtungen (Rundstrahlantennen) oder bevorzugt in einer bestimmten Richtung (Richtantennen oder High-Gain-Antennen) zu übertragen oder aus diesen bzw. dieser zu empfangen. Im letzteren Fall kann eine Antenne auch zusätzliche Elemente oder Oberflächen beinhalten, die eine physische elektrische Verknüpfung zu dem Sender oder dem Empfänger aufweisen können oder auch nicht. Zum Beispiel dienen parasitäre Elemente, parabolische Reflektoren oder Hörner und andere solche Elemente ohne Energieversorgung dazu, die Funkwellen in einen Strahl oder ein anderes gewünschtes Strahlungsmuster zu lenken. Dementsprechend können Antennen dazu ausgelegt sein, erhöhte oder verringerte Richtungsabhängigkeit oder „Verstärkung“ durch die Platzierung dieser verschiedenen Oberflächen oder Elemente aufzuzeigen. High-Gain-Antennen können dazu ausgelegt sein, einen beträchtlich großen Teil der abgestrahlten elektromagnetischen Energie in eine gegebene Richtung zu lenken, die vertikal, horizontal oder eine beliebige Kombination davon sein kann.
Antennen können auch dazu ausgelegt sein, elektromagnetische Energie innerhalb eines speziellen Bereichs von vertikalen Winkeln (d. h. „Abstrahlwinkeln“) relativ zu der Erde abzustrahlen, um die elektromagnetische Energie in Richtung einer oberen Schicht der Atmosphäre, wie etwa der Ionosphäre, zu fokussieren. Indem die elektromagnetische Energie unter einem spezifischen Winkel zu der oberen Atmosphäre gerichtet wird, können spezifische Sprungdistanzen zu bestimmten Tageszeiten erzielt werden, indem elektromagnetische Energie bei bestimmten Frequenzen übertragen wird.
Andere Beispiele für Antennen beinhalten Emitter und Sensoren, die elektrische Energie in Pulse elektromagnetischer Energie in dem sichtbaren oder nichtsichtbaren Lichtteil des elektromagnetischen Spektrums umwandeln. Beispiele beinhalten Leuchtdioden, Laser und dergleichen, die dazu ausgelegt sind, elektromagnetische Energie bei Frequenzen zu erzeugen, die sich entlang des elektromagnetischen Spektrums von Fern-Infrarot zu Extrem-Ultraviolett erstrecken.
„Befehl“ oder „Befehlsdaten“ verweisen allgemein auf eine oder mehrere Direktiven, Anweisungen, Algorithmen oder Regeln, die eine Maschine steuern, eine oder mehrere Handlungen, entweder alleine oder in Kombination, zu tätigen. Ein Befehl kann gespeichert, transferiert, übertragen oder auf eine beliebige andere geeignete Weise verarbeitet werden. Zum Beispiel kann ein Befehl in einem Speicher gespeichert werden oder über ein Kommunikationsnetzwerk als elektromagnetische Strahlung bei einer beliebigen geeigneten Frequenz, die durch ein beliebiges geeignetes Medium hindurchläuft, übertragen werden.
„Computer“ verweist allgemein auf eine beliebige Recheneinrichtung, die dazu ausgelegt ist, ein Ergebnis aus einer beliebigen Anzahl an Eingabewerten oder Variablen zu berechnen. Ein Computer kann einen Prozessor zum Durchführen von Berechnungen, um eine Eingabe oder Ausgabe zu verarbeiten, beinhalten. Ein Computer kann einen Speicher zum Speichern von Werten, die durch den Prozessor zu verarbeiten sind, oder zum Speichern der Ergebnisse einer vorherigen Verarbeitung beinhalten.
Ein Computer kann auch dazu ausgelegt sein, eine Eingabe und eine Ausgabe von einer weiten Anordnung von Eingabe- und Ausgabeeinrichtungen zum Empfangen oder zum Senden von Werten anzunehmen. Solche Einrichtungen beinhalten andere Computer, Tastaturen, Mäuse, visuelle Anzeigen, Drucker, industrielle Ausrüstung und Systeme oder Maschinen aller Arten und Größen. Zum Beispiel kann ein Computer eine Netzwerkschnittstelle steuern, um verschiedene Netzwerkkommunikationen auf Anfrage durchzuführen. Die Netzwerkschnittstelle kann Teil des Computers sein oder als getrennt und entfernt von dem Computer gekennzeichnet sein.
Ein Computer kann eine einzige, physische Recheneinrichtung, wie etwa ein Desktop-Computer, ein Laptop-Computer, sein oder kann aus mehreren Einrichtungen der gleichen Art, wie etwa einer Gruppe von Servern, die als eine Einrichtung in einem Netzwerkcluster arbeiten, oder einer heterogenen Kombination verschiedener Recheneinrichtungen, die als ein Computer arbeiten und durch ein Kommunikationsnetzwerk miteinander verbunden sind, bestehen. Das Kommunikationsnetzwerk, das mit dem Computer verbunden ist, kann auch mit einem großflächigeren Netzwerk, wie etwa dem Internet, verbunden sein. Dementsprechend kann der Computer einen oder mehrere physische Prozessoren oder andere Recheneinrichtungen oder -Schaltkreise beinhalten und kann auch eine beliebige geeignete Art von Speicher beinhalten.
Ein Computer kann auch eine virtuelle Rechenplattform mit einer unbekannten oder fluktuierenden Anzahl an physischen Prozessoren und Speichern oder Speichereinrichtungen sein. Ein Computer kann dementsprechend physisch an einem geographischen Standort lokalisiert sein oder kann physisch über mehrere weit verstreute Standorte mit mehreren Prozessoren, die miteinander durch ein Kommunikationsnetzwerk verbunden sind, um als ein einziger Rechner zu arbeiten, verteilt sein.
Das Konzept von „Computer“ und „Prozessor“ innerhalb eines Computers oder einer Recheneinrichtung umschließt auch einen beliebigen solchen Prozessor oder eine beliebige solche Recheneinrichtung, der bzw. die dazu dient, Berechnungen oder Vergleiche als Teil eines offenbarten Systems vorzunehmen. Verarbeitungsoperationen, die Schwellenvergleiche, Regelvergleiche, Berechnungen und dergleichen betreffen, die in einem Computer stattfinden, können zum Beispiel auf getrennten Servern, demselben Server mit getrennten Prozessoren oder auf einer virtuellen Rechenumgebung mit einer unbekannten Anzahl an physischen Prozessoren stattfinden, wie oben beschrieben wurde.
Ein Computer kann optional mit einer oder mehreren visuellen Anzeigen gekoppelt sein und/oder kann eine integrierte visuelle Anzeige beinhalten. Gleichermaßen können Anzeigen von der gleichen Art oder eine heterogene Kombination verschiedener visueller Einrichtungen sein. Ein Computer kann auch eine oder mehrere Bedienereingabeeinrichtungen, wie etwa eine Tastatur, eine Maus, ein Touchscreen, eine Laser- oder Infrarotzeigeeinrichtung oder eine Gyroskopzeigeeinrichtung, um nur einige repräsentative Beispiele zu nennen, beinhalten. Außerdem können neben einer Anzeige eine oder mehrere andere Ausgabevorrichtungen enthalten sein, wie etwa ein Drucker, ein Kurvenschreiber, eine industrielle Fertigungsmaschine, ein 3D-Drucker und dergleichen. Von daher sind verschiedene Anordnungen für Anzeige-, Eingabe- und Ausgabeeinrichtungen möglich.
Mehrere Computer oder Recheneinrichtungen können dazu ausgelegt sein, über drahtgebundene oder drahtlose Kommunikationsverbindungen miteinander oder mit anderen Einrichtungen zu kommunizieren, um ein Kommunikationsnetzwerk zu bilden. Netzwerkkommunikationen können verschiedene Computer durchlaufen, die als Netzwerkgeräte arbeiten, wie etwa Switches, Router, Firewalls oder andere Netzwerkeinrichtungen oder -schnittstellen, bevor sie zu anderen größeren Computernetzwerken, wie etwa dem Internet, weitergehen. Kommunikationen können auch als drahtlose Datenübertragungen, die über elektromagnetische Wellen durch Übertragungsleitungen oder durch freien Raum getragen werden, über das Kommunikationsnetzwerk weitergegeben werden. Solche Kommunikationen beinhalten die Verwendung von WiFi oder eines anderen drahtlosen lokalen Netzwerks (WLAN: Wireless Local Area Network) oder eines zellularen Senders/Empfängers, um Daten zu übertragen. Solche Signale entsprechen einem beliebigen einer Reihe von Drahtlos- oder Mobiltelekommunikationstechnologiestandards, wie etwa 802.1 1a/b/g/n, 3G, 4G und dergleichen.
„Kommunikationsverbindung“ verweist allgemein auf eine Verknüpfung zwischen zwei oder mehr Kommunikationsentitäten und kann einen Kommunikationskanal zwischen den Kommunikationsentitäten beinhalten oder auch nicht. Die Kommunikation zwischen den Kommunikationseinheiten kann durch ein beliebiges geeignetes Mittel stattfinden. Zum Beispiel kann die Verknüpfung als eine tatsächliche physische Verbindung, eine elektrische Verbindung, eine elektromagnetische Verbindung, eine logische Verbindung oder ein beliebiges anderes geeignetes Verbindungssystem, das eine Kommunikation fördert, implementiert werden.
In dem Fall einer tatsächlichen physischen Verbindung kann eine Kommunikation durch mehrere Komponenten in der Kommunikationsverbindung stattfinden, die dazu ausgebildet sind, durch eine physische Bewegung von einem Element in Bezug auf ein anderes zu reagieren. In dem Fall einer elektrischen Verbindung kann die Kommunikationsverbindung aus mehreren elektrischen Leitern bestehen, die elektrisch verbunden sind, um die Kommunikationsverbindung zu bilden.
In dem Fall einer elektromagnetischen Verbindung können Elemente der Verknüpfung durch Senden oder Empfangen von elektromagnetischer Energie bei einer beliebigen geeigneten Frequenz implementiert werden, wodurch dementsprechend ermöglicht wird, dass Kommunikationen als elektromagnetische Wellen weitergegeben werden. Diese elektromagnetischen Wellen können durch ein physisches Medium, wie eine optische Faser, oder durch freien Raum oder eine beliebige Kombination von diesen hindurchlaufen oder auch nicht. Elektromagnetische Wellen können bei einer beliebigen geeigneten Frequenz einschließlich einer beliebigen Frequenz in dem elektromagnetischen Spektrum weitergegeben werden.
In dem Fall einer logischen Verbindung kann die Kommunikationsverbindung ein Konzeptverbindungssystem zwischen dem Sender und dem Empfänger, wie etwa einer Übertragungsstation in der empfangenden Station, sein. Eine logische Verbindung kann eine beliebige Kombination von physischen, elektrischen, elektromagnetischen oder anderen Arten von Kommunikationsverbindungen sein.
„Kommunikationsknoten“ verweist allgemein auf einen physischen oder logischen Verbindungspunkt, Umverteilungspunkt oder Endpunkt entlang einer Kommunikationsverbindung. Ein physischer Netzwerkknoten wird allgemein als eine aktive elektronische Einrichtung bezeichnet, die entweder physisch, logisch oder elektromagnetisch an bzw. mit einer Kommunikationsverbindung angebracht oder gekoppelt ist. Ein physischer Knoten ist dazu fähig, Informationen über eine Kommunikationsverbindung zu senden, zu empfangen oder weiterzuleiten. Ein Kommunikationsknoten kann einen Computer, einen Prozessor, einen Sender, einen Empfänger, einen Repeater und/oder Übertragungsleitungen oder eine beliebige Kombination von diesen beinhalten oder auch nicht.
„Kritischer Winkel“ verweist allgemein auf den größten Winkel in Bezug auf eine vertikale Linie, die sich zu dem Mittelpunkt der Erde erstreckt, bei dem eine elektromagnetische Welle bei einer spezifischen Frequenz unter Verwendung von Raumwellenpropagation zur Erde zurückkehren kann.
„Kritische Frequenz“ verweist allgemein auf die höchste Frequenz, die zur Erde zurückkehren wird, wenn sie unter gegebenen ionosphärischen Bedingungen unter Verwendung von Raumwellenpropagation vertikal übertragen wird.
„Datenbandbreite“ verweist allgemein auf den maximalen Durchsatz eines logischen oder physischen Kommunikationspfades in einem Kommunikationssystem. Eine Datenbandbreite ist eine Transferrate, die in Einheiten von transferierten Daten pro Sekunde ausgedrückt werden kann. In einem digitalen Kommunikationsnetzwerk sind die Einheiten von transferierten Daten Bits und daher wird der maximale Durchsatz eines digitalen Kommunikationsnetzwerks allgemein in „Bit pro Sekunde“ oder „bit/s“ ausgedrückt. Infolgedessen können die Ausdrücke „kilobit/s“ oder „kbit/s“, „Megabit/s“ oder „Mbit/s“ und „Gigabit/s“ oder „Gbit/s“ ebenfalls verwendet werden, um die Datenbandbreite eines gegebenen digitalen Kommunikationsnetzes auszudrücken. Datennetzwerke können entsprechend ihrer Datenbandbreitenleistungsfähigkeitscharakteristiken gemäß spezifischen Metriken, wie etwa „Spitzenbitrate“, „Durchschnittsbitrate“, „maximale kontinuierliche Bitrate“, „Informationsrate“ oder „für die Bitübertragungsschicht verwendbare Bitrate“, eingestuft werden. Zum Beispiel messen Bandbreitentests den maximalen Durchsatz eines Computernetzwerks. Der Grund für diese Verwendung ist, dass die maximale Datenrate einer physischen Kommunikationsverbindung gemäß dem Hartley-Gesetz proportional zu ihrer Frequenzbandbreite in Hertz ist.
Eine Datenbandbreite kann auch gemäß der maximalen Transferrate für ein spezielles Kommunikationsnetzwerk gekennzeichnet werden. Zum Beispiel gilt:

„Niedrige Datenbandbreite“ verweist allgemein auf ein Kommunikationsnetzwerk mit einer maximalen Datentransferrate, die weniger als oder etwa 1.000.000 Dateneinheiten pro Sekunde beträgt. Zum Beispiel ist die Dateneinheit in einem digitalen Kommunikationsnetzwerk ein Bit. Daher sind digitale Kommunikationsnetzwerke mit niedriger Datenbandbreite Netzwerke mit einer maximalen Transferrate, die weniger als oder etwa 1.000.000 Bit pro Sekunde (1 Mbit/s) beträgt.
„Hohe Datenbandbreite“ verweist allgemein auf ein Kommunikationsnetzwerk mit einer maximalen Datentransferrate, die mehr als etwa 1.000.000 Dateneinheiten pro Sekunde beträgt. Zum Beispiel ist ein digitales Kommunikationsnetzwerk mit einer hohen Datenbandbreite ein digitales Kommunikationsnetzwerk mit einer maximalen Transferrate, die mehr als etwa 1.000.000 Bit pro Sekunde (1 Mbit/s) beträgt.

„Verzerrung“ bezieht sich im Allgemeinen auf die Änderung der ursprünglichen Form oder einer anderen Charakteristik von etwas und insbesondere auf die Änderung der Wellenform eines informationstragenden Signals. Verzerrungen können Verzerrungen der Amplitude, Oberschwingung, Frequenz, Phase, Polarisation und Gruppenverzögerung beinhalten, sind aber nicht darauf beschränkt. Verzerrungen können lineare, nichtlineare, systematische und/oder zufällige Änderungen des informationstragenden Signals beinhalten. Verzerrungen können Änderungen an analogen und/oder digitalen Signalen beinhalten.
„Elektromagnetische Strahlung“ verweist allgemein auf Energie, die durch elektromagnetische Wellen abgestrahlt wird. Elektromagnetische Strahlung wird aus anderen Arten von Energie erzeugt und wird in andere Arten umgewandelt, wenn sie zerstört wird. Elektromagnetische Strahlung trägt diese Energie, wenn sie sich von ihrer Quelle wegbewegend (in Vakuum) mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegt. Elektromagnetische Strahlung trägt auch sowohl einen Impuls als auch einen Drehimpuls. Diese Eigenschaften können alle an Materie weitergegeben werden, mit der die elektromagnetische Strahlung wechselwirkt, wenn sie sich auswärts von ihrer Quelle weg bewegt.
Elektromagnetische Strahlung ändert ihre Geschwindigkeit, wenn sie von einem Medium in ein anderes weiterläuft. Beim Übergang von einem Medium zu dem nächsten können die physikalischen Eigenschaften des neuen Mediums bewirken, dass ein Teil oder die gesamte abgestrahlte Energie reflektiert wird, während die verbleibende Energie in das neue Medium weiterläuft. Dies findet an jedem Übergang zwischen Medien statt, auf den die elektromagnetische Strahlung trifft, wenn sie sich fortbewegt.
Das Photon ist das Quant der elektromagnetischen Wechselwirkung und ist der grundlegende Bestandteil aller Formen von elektromagnetischer Strahlung. Die Quantennatur von Licht wird bei hohen Frequenzen offensichtlicher, da sich elektromagnetische Strahlung mit zunehmender Frequenz mehr wie Teilchen und weniger wie Wellen verhält.
„Elektromagnetisches Spektrum“ verweist allgemein auf den Bereich aller möglichen Frequenzen von elektromagnetischer Strahlung. Das elektromagnetische Spektrum wird allgemein wie folgt in der Reihenfolge mit zunehmender Frequenz und Energie und abnehmender Wellenlänge kategorisiert:

„Extremlangwelle“ (ELF: Extremely Low Frequency) bezeichnet allgemein ein Frequenzband von etwa 3 bis etwa 30 Hz mit etwa 100.000 bis 10.000 km langen Wellenlängen.
„Superlangwelle“ (SLF: Super Low Frequency) bezeichnet allgemein ein Frequenzband, das sich allgemein von etwa 30 Hz bis etwa 300 Hz mit etwa 10.000 bis etwa 1000 km langen Wellenlängen erstreckt.
„Sprachfrequenz“ oder „Sprachband“ bezeichnet allgemein elektromagnetische Energie, die für das menschliche Ohr hörbar ist. Erwachsene Männer reden allgemein in dem Bereich zwischen etwa 85 und etwa 180 Hz, während erwachsene Frauen allgemein in dem Bereich von etwa 165 bis etwa 255 Hz sprechen.
„Längstwelle“ (VLF: Very Low Frequency) bezeichnet allgemein das Frequenzband von etwa 3 kHz bis etwa 30 kHz, was Wellenlängen von etwa 10 bis etwa 100 km Länge entspricht.
„Langwelle“ (LF: Low-Frequency) bezeichnet allgemein das Frequenzband in dem Bereich von etwa 30 kHz bis etwa 300 kHz mit Wellenlängen von etwa 1 bis etwa 10 km.
„Mittelwelle“ (MF: Medium Frequency) bezeichnet allgemein das Frequenzband von etwa 300 kHz bis etwa 3 MHz mit Wellenlängen von etwa 1000 bis etwa 100 m Länge.
„Kurzwelle“ (HF: High Frequency) bezeichnet allgemein das Frequenzband von etwa 3 MHz bis etwa 30 MHz mit Wellenlängen von etwa 100 m bis etwa 10m Länge.
„Ultrakurzwelle“ (VHF: Very High Frequency) bezeichnet allgemein das Frequenzband von etwa 30 MHz bis etwa 300 MHz mit Wellenlängen von etwa 10 m bis etwa 1 m Länge.
„Dezimeterwelle“ (UHF: Ultra High Frequency) bezeichnet allgemein das Frequenzband von etwa 300 MHz bis etwa 3 GHz mit Gewichtswellenlängen, die sich von etwa 1 m bis etwa 10 cm Länge erstrecken.
„Zentimeterwelle“ (SHF: Super High Frequency) bezeichnet allgemein das Frequenzband von etwa 3 GHz bis etwa 30 GHz mit Wellenlängen, die sich von etwa 10 cm bis etwa 1 cm Länge erstrecken.
„Millimeterwelle“ (EHF: Extremely High Frequency) bezeichnet allgemein das Frequenzband von etwa 30 GHz bis etwa 300 GHz mit Wellenlängen, die sich von etwa 1 cm bis etwa 1 mm Länge erstrecken.
„Fernes Infrarot“ (FIR: Far Infrared) bezeichnet allgemein ein Frequenzband von etwa 300 GHz bis etwa 20 THz mit Wellenlängen, die sich von etwa 1 mm bis etwa 15 µm Länge erstrecken.
„Langwelliges Infrarot“ (LWIR: Long-Wavelength Infrared) bezeichnet allgemein ein Frequenzband von etwa 20 THz bis etwa 37 THz mit Wellenlängen, die sich von etwa 15 µm bis etwa 8 µm Länge erstrecken.
„Mittleres Infrarot“ (MIR: Mid Infrared) bezeichnet allgemein ein Frequenzband von etwa 37 THz bis etwa 100 THz mit Wellenlängen von etwa 8 µm bis etwa 3 µm Länge.
„Kurzwelliges Infrarot“ (SWIR: Short Wavelength Infrared) bezeichnet allgemein ein Frequenzband von etwa 100 THz bis etwa 214 THz mit Wellenlängen von etwa 3 µm bis etwa 1,4 µm Länge.
„Nahes Infrarot“ (NIR: Near Infrared) bezeichnet allgemein ein Frequenzband von etwa 214 THz bis etwa 400 THz mit Wellenlängen von etwa 1,4 µm bis etwa 750 nm Länge.
„Sichtbares Licht“ (Visible Light) bezeichnet allgemein ein Frequenzband von etwa 400 THz bis etwa 750 THz mit Wellenlängen von etwa 750 nm bis etwa 400 nm Länge.
„Nahes Ultraviolett“ (NUV: Near Ultraviolet) bezeichnet allgemein ein Frequenzband von etwa 750 THz bis etwa 1 PHz mit Wellenlängen von etwa 400 nm bis etwa 300 nm Länge.
„Mittleres Ultraviolett“ (MUV: Middle Ultraviolet) bezeichnet allgemein ein Frequenzband von etwa 1 PHz bis etwa 1,5 PHz mit Wellenlängen von etwa 300 nm bis etwa 200 nm Länge.
„Fernes Ultraviolett“ (FUV: Far Ultraviolet) bezeichnet allgemein ein Frequenzband von etwa 1,5 PHz bis etwa 2,48 PHz mit Wellenlängen von etwa 200 nm bis etwa 122 nm Länge.
„Extremes Ultraviolett“ (EUV: Extreme Ultraviolet) bezeichnet allgemein ein Frequenzband von etwa 2,48 PHz bis etwa 30 PHz mit Wellenlängen von etwa 121 nm bis etwa 10 nm Länge.
„Weiche Röntgenstrahlung“ (SX: Soft X-rays) bezeichnet allgemein ein Frequenzband von etwa 30 PHz bis etwa 3 EHz mit Wellenlängen von etwa 10 nm bis etwa 100 pm Länge.
„Harte Röntgenstrahlung“ (HX: Hard X-rays) bezeichnet allgemein ein Frequenzband von etwa 3 EHz bis etwa 30 EHz mit Wellenlängen von etwa 100 pm bis etwa 10 pm Länge.
„Gammastrahlung“ (Gamma rays) bezeichnet allgemein ein Frequenzband oberhalb von etwa 30 EHz mit Wellenlängen von weniger als etwa 10 pm Länge.

„Elektromagnetische Wellen“ verweisen allgemein auf Wellen mit einer getrennten elektrischen und magnetischen Komponente. Die elektrischen und magnetischen Komponenten einer elektromagnetischen Welle oszillieren in Phase und sind immer um einen 90°-Winkel getrennt. Elektromagnetische Wellen können von einer Quelle abstrahlen, um elektromagnetische Strahlung zu erzeugen, die dazu fähig ist, durch ein Medium oder durch ein Vakuum hindurchzulaufen. Elektromagnetische Wellen beinhalten Wellen, die mit einer beliebigen Frequenz in dem elektromagnetischen Spektrum oszillieren, einschließlich unter anderem Funkwellen, sichtbarem und nichtsichtbarem Licht, Röntgenstrahlung und Gammastrahlung.
„Frequenzbandbreite“ oder „Band“ verweist allgemein auf einen zusammenhängenden Bereich von Frequenzen, der durch eine obere und eine untere Frequenz definiert wird. Eine Frequenzbandbreite wird dementsprechend typischerweise als eine Zahl von Hertz (Zyklen pro Sekunde) ausgedrückt, die die Differenz zwischen der oberen Frequenz und der unteren Frequenz des Bandes repräsentiert und die die obere und die untere Frequenz selbst beinhalten kann oder auch nicht. Ein „Band“ kann daher durch eine gegebene Frequenzbandbreite für ein gegebenes Gebiet definiert sein und mit allgemein vereinbarten Begriffen bezeichnet werden. Zum Beispiel ist das „20-Meter-Band“ in den Vereinigten Staaten dem Frequenzbereich von 14 MHz bis 14,35 MHz zugewiesen, wodurch es eine Frequenzbandbreite von 0,35 MHz oder 350 kHz definiert. Bei einem anderen Beispiel hat die Internationale Fernmeldeunion (ITU: International Telecommunication Union) den Frequenzbereich von 300 MHz bis 3 GHz als das „UHF-Band“ bestimmt.
p „Faseroptikkommunikation“ verweist allgemein auf ein Verfahren zum Übertragen von Daten von einem Platz zu einem anderen, indem Pulse von elektromagnetischer Energie durch eine optische Faser gesendet werden. Die übertragene Energie kann eine elektromagnetische Trägerwelle bilden, die moduliert werden kann, sodass sie Daten trägt. Faseroptikkommunikationsleitungen, die Faseroptikkabel verwenden, um Daten zu übertragen, können dazu ausgelegt sein, eine hohe Datenbandbreite aufzuweisen. Zum Beispiel können Faseroptikkommunikationsleitungen eine hohe Datenbandbreite von bis zu etwa 15 Tbit/s, etwa 25 Tbit/s, etwa 100 Tbit/s, etwa 1 Pbit/s oder mehr aufweisen. Optoelektronische Repeater können zusammen mit einer Faseroptikkommunikationsleitung verwendet werden, um die elektromagnetische Energie von einem Segment des Faseroptikkabels in ein elektrisches Signal umzuwandeln. Der Repeater kann das elektrische Signal als elektromagnetische Energie entlang eines anderen Segments des Faseroptikkabels mit einer höheren Signalstärke als die, mit der es empfangen wurde, weitersenden.
„Finanzinstrument“ verweist allgemein auf ein handelbares Vermögen einer beliebigen Art. Allgemeine Beispiele beinhalten unter anderem Bargeld, Nachweis von Eigentumsanteilen an einer Einrichtung oder ein vertragliches Recht, Bargeld oder andere Finanzinstrumente zu empfangen oder zu liefern. Spezifische Beispiele beinhalten Anleihen, Wechsel (z. B. kommerzielle Papiere und Schatzwechsel), Aktien, Darlehen, Guthaben, Einlagenzertifikate, Anleihen-Terminhandel oder Optionen auf Anleihen-Terminhandel, Kurzzeitzinsraten-Terminhandel, Aktienoptionen, Kapital-Terminhandel, Währungs-Terminhandel, Zinsswaps, Zinscaps, Zinsfloors, Zinsoptionen, Zinstermingeschäfte, Aktienoptionen, Fremdwechseloptionen, Fremdwechselswaps, Währungsswaps oder eine beliebige Art von Derivativ.
„Zusammengeführter Daten-Stream“ bezieht sich im Allgemeinen auf eine Kombination von mindestens zwei oder mehr getrennten Datenübertragungen. Die Datenübertragungen können von einer beliebigen gewünschten Quelle stammen. Beispielsweise kann die Datenübertragung bandinterne Daten, bandexterne Daten, öffentliche Daten oder private Daten sein. Der zusammengeführte Daten-Stream kann eine beliebige gewünschte Kombination dieser verschiedenen Datenübertragungen sein.
„Boden“ wird mehr in einem elektrischen/elektromagnetischen Sinn verwendet und verweist allgemein auf die Erdoberfläche einschließlich Land und Gewässern, wie etwa Ozeanen, Seen und Flüssen.
„Bodenwellenpropagation“ verweist allgemein auf ein Übertragungsverfahren, in dem eine oder mehrere elektromagnetische Wellen mittels der Grenze des Bodens und der Atmosphäre geleitet werden, um sich entlang des Bodens fortzubewegen. Die elektromagnetischen Wellen propagieren durch Wechselwirkung mit der halbleitfähigen Erdoberfläche. Im Wesentlichen hängt die Welle an den Oberflächen, sodass sie der Krümmung der Erde folgt. Typischerweise, aber nicht immer, liegt die elektromagnetische Welle in der Form einer Boden- oder Oberflächenwelle vor, die durch niederfrequente Funkwellen gebildet wird.
„Kennung“ verweist allgemein auf einen Namen, der entweder eine einzigartige Sache oder eine einzigartige Klasse von Sachen identifiziert (das heißt, sie bezeichnet die Identität davon), wobei das „Objekt“ oder die Klasse eine Idee, ein physisches Objekt (oder eine Klasse davon) oder eine physische Substanz (oder eine Klasse davon) sein kann. Die Abkürzung „ID“ verweist oft auf eine Identität, Identifizierung (den Prozess des Identifizierens) oder eine Kennung (d. h. eine Instanz einer Identifizierung). Eine Kennung kann Wörter, Zahlen, Buchstaben, Symbole, Formen, Farben, Geräusche oder eine beliebige Kombination von diesen beinhalten oder auch nicht.
Die Wörter, Zahlen, Buchstaben oder Symbole können einem Codierungssystem folgen (wobei Buchstaben, Ziffern, Wörter oder Symbole Ideen oder längere Kennungen repräsentieren) oder sie können einfach willkürlich sein. Wenn eine Kennung einem Codierungssystem folgt, wird sie oft als ein Code oder ein ID-Code bezeichnet. Kennungen, die keinerlei Codierungsschema folgen, werden oft willkürliche IDs genannt, weil sie willkürlich ohne Bedeutung in irgendeinem anderen Zusammenhang jenseits dem Identifizieren von etwas zugewiesen sind.
„Bandinterne Daten“ beziehen sich im Allgemeinen auf Daten, die vom Hauptdatenübertragungs-Stream zwischen zwei Kommunikationsknoten gesammelt werden. In der Regel sind bandinterne Daten die Hauptdatenübertragung, die von der übertragenden Partei gesendet wird. Diese Daten können gesammelt und analysiert werden, um die Durchführbarkeit der Datenübertragung mit einer gewissen Frequenz unter ionosphärischen Bedingungen während der Übertragungszeit zu bestimmen.
„Ionosphäre“ verweist allgemein auf die Schicht der Erdatmosphäre, die eine hohe Konzentration an Ionen und freien Elektronen aufweist und die dazu fähig ist, Funkwellen zu reflektieren. Die Ionosphäre beinhaltet sowohl die Thermosphäre als auch Teile der Mesosphäre und der Exosphäre. Die Ionosphäre erstreckt sich von etwa 25 bis etwa 600 Meilen (etwa 40 bis 1000 km) über der Erdoberfläche. Die Ionosphäre beinhaltet eine Reihe von Schichten, die in Abhängigkeit von einer Reihe von Faktoren, einschließlich Solaraktivität, wie etwa Sonnenflecken, beträchtliche Variationen in Höhe, Dichte und Dicke durchlaufen. Die verschiedenen Schichten der Ionosphäre sind unten identifiziert.

Die „D-Schicht“ der Ionosphäre ist die innerste Schicht und erstreckt sich von etwa 25 Meilen (40 km) bis etwa 55 Meilen (90 km) über der Erdoberfläche. Die Schicht weist die Fähigkeit auf, Signale mit niedriger Frequenz zu brechen, aber sie ermöglicht, dass Funksingale mit hoher Frequenz mit einer gewissen Abschwächung hindurchgehen. Die D-Schicht verschwindet normalerweise, aber nicht in allen Fällen, schnell nach Sonnenuntergang, aufgrund einer schnellen Rekombination ihrer Ionen.
Die „E-Schicht“ der Ionosphäre ist die mittlere Schicht und erstreckt sich von etwa 55 Meilen (90 km) bis etwa 90 Meilen (145 km) über der Erdoberfläche. Die E-Schicht weist typischerweise die Fähigkeit auf, Signale mit höheren Frequenzen als die D-Schicht zu brechen. In Abhängigkeit von den Zuständen kann die E-Schicht üblicherweise Frequenzen bis zu 20 MHz brechen. Die Rate einer ionischen Rekombination in der E-Schicht ist einigermaßen schnell, sodass sie nach Sonnenuntergang bis Mitternacht fast vollständig verschwunden ist. Die E-Schicht kann ferner das beinhalten, was als eine „E_s-Schicht“ oder „sporadische E-Schicht“ bezeichnet wird, die durch kleine dünne Wolken mit intensiver Ionisation gebildet wird. Die sporadische E-Schicht kann Funkwellen reflektieren, selbst Frequenzen von bis zu 225 MHz, wenn auch nur selten. Sporadische E-Schichten bilden sich am häufigsten während Sommermonaten und sie haben Sprungdistanzen von etwa 1020 Meilen (1640 km). Mit der sporadischen E-Schicht kann eine Ein-Hop-Propagation etwa 560 Meilen (900 km) bis zu 1600 Meilen (2500 km) betragen und kann eine Doppel-Hop-Propagation mehr als 2200 Meilen (3500 km) betragen.
Die „F-Schicht“ der Ionosphäre ist die obere Schicht und erstreckt sich von etwa 90 (145 km) bis 310 Meilen (500 km) oder mehr über der Erdoberfläche. Die Ionisation in der F-Schicht ist typischerweise sehr hoch und variiert während des Tages stark, wobei die höchste Ionisation üblicherweise um den Mittag herum auftritt. Während des Tageslichts trennt sich die F-Schicht in zwei Schichten, die F₁-Schicht und die F₂-Schicht. Die F₂-Schicht ist die äußerste Schicht und befindet sich daher höher als die F₁-Schicht. Unter der Annahme, dass die Atmosphäre bei diesen Höhen dünner ist, findet die Rekombination von Ionen langsam statt, sodass die F-Schicht durchgehend ionisiert verbleibt, sowohl bei Tag als auch bei Nacht, sodass der Großteil (aber nicht die gesamte) Raumwellenpropagation von Funkwellen in der F-Schicht stattfindet, wodurch eine Hochfrequenz(HF)- oder Kurzwellenkommunikation über lange Distanzen gefördert wird. Zum Beispiel sind die F-Schichten dazu fähig, Hochfrequenzübertragungen über lange Distanzen für Frequenzen von bis zu 30 MHz zu brechen.

„Latenz“ verweist allgemein auf den Zeitabstand zwischen einer Ursache und einem Effekt in einem System. Eine Latenz ist physikalisch eine Folge der beschränkten Geschwindigkeit, mit der eine beliebige physikalische Wechselwirkung durch ein System propagieren kann. Eine Latenz ist physikalisch eine Folge der beschränkten Geschwindigkeit, mit der eine beliebige physikalische Wechselwirkung propagieren kann. Die Geschwindigkeit, mit der ein Effekt durch ein System propagieren kann, ist immer niedriger als die oder gleich der Lichtgeschwindigkeit. Deshalb wird jedes physikalische System, das eine gewisse Distanz zwischen der Ursache und dem Effekt beinhaltet, eine gewisse Art von Latenz erfahren. Zum Beispiel verweist Latenz bei einer Kommunikationsverbindung oder einem Kommunikationsnetzwerk allgemein auf die minimale Zeit, die benötigt wird, damit Daten von einem Punkt zu einem anderen laufen. Latenz mit Bezug auf Kommunikationsnetzwerke kann auch als die Zeit gekennzeichnet werden, die benötigt wird, damit sich Energie von einem Punkt entlang dem Netzwerk zu einem anderen bewegt. Mit Bezug auf Verzögerungen, die durch die Propagation von elektromagnetischer Energie einem bestimmten Propagationspfad folgend verursacht werden, kann Latenz wie folgt kategorisiert werden:

„Niedrige Latenz“ verweist allgemein auf eine Zeitdauer, die geringer als oder etwa gleich einer Propagationszeit ist, die 10 % größer als die Zeit ist, die Licht benötigt, um einen gegebenen Propagationspfad in einem Vakuum zu durchlaufen. Als Formel ausgedrückt, ist niedrige Latenz wie folgt definiert: $l a t e n c y_{l o w} \leq \frac{d}{c} \cdot k$
wobei gilt:
- d = Distanz (Meilen)
- c = Lichtgeschwindigkeit in Vakuum (186000 Meilen/Sekunde)
- k = eine Skalarkonstante von 1,1.
Zum Beispiel kann Licht in Vakuum in etwa 0,1344 Sekunden 25000 Meilen durchlaufen. Eine Kommunikationsverbindung mit „niedriger Latenz“, die Daten über diesen 25000-Meilen-Propagationspfad trägt, wäre daher in der Lage, wenigstens einen Teil der Daten über diese Verbindung in etwa 0,14784 Sekunden oder weniger zu übermitteln.
„Hohe Latenz“ verweist allgemein auf eine Zeitdauer, die um mehr als 10 % größer als die Zeit ist, die Licht benötigt, um einen gegebenen Propagationspfad in einem Vakuum zu durchlaufen. Als Formel ausgedrückt, ist hohe Latenz wie folgt definiert: $l a t e n c y_{h i g h} > \frac{d}{c} \cdot k$
wobei gilt:
- d = Distanz (Meilen)
- c = Lichtgeschwindigkeit in Vakuum (186000 Meilen/Sekunde)
- k = eine Skalarkonstante von 1,1.
Zum Beispiel kann Licht in Vakuum in etwa 0,04301 Sekunden 8.000 Meilen durchlaufen. Eine Kommunikationsverbindung mit „hoher Latenz“, die Daten über diesen Übertragungspfad trägt, wäre daher in der Lage, wenigstens einen Teil der Daten über diese Verbindung in etwa 0,04731 Sekunden oder mehr zu übermitteln.

Die „hohe“ und „niedrige“ Latenz eines Netzwerks kann unabhängig von der Datenbandbreite sein. Manche Netzwerke mit „hoher“ Latenz können eine hohe Transferrate aufweisen, die höher ist als für ein Netzwerk mit „niedriger“ Latenz, aber dies ist möglicherweise nicht immer der Fall. Manche Netzwerke mit „niedriger“ Latenz können eine Datenbandbreite aufweisen, die die Bandbreite eines Netzwerks mit „hoher“ Latenz übersteigt.
„Maximale nutzbare Frequenz“ (MUF: Maximum Usable Frequency) verweist allgemein auf die höchste Frequenz, die unter Verwendung von Raumwellenpropagation zur Erde zurückkehrt.
„Speicher“ verweist allgemein auf ein beliebiges Speicherungssystem oder eine beliebige Speicherungseinrichtung, das bzw. die dazu ausgelegt ist, Daten oder Informationen zu bewahren. Jeder Speicher kann eine oder mehrere Arten von elektronischem Festkörperspeicher, Magnetspeicher oder optischem Speicher, um nur einige zu nennen, beinhalten. Als nichtbeschränkendes Beispiel kann jeder Speicher Folgendes beinhalten: einen festkörperbasierten elektronischen Direktzugriffsspeicher (RAM:Random Access Memory), einen Sequenzzugriffsspeicher (SAM:Sequentially Accessible Memory) (wie etwa die FIFO-Variante (FIFO:First-In, First-Out) oder die LIFO-Variante (LIFO:Last-In-First-Out), einen programmierbaren Nur-Lese-Speicher (PROM:Programmable Read Only Memory), einen elektronisch programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EPROM:Electronically Programmable Read Only Memory) oder einen elektrisch löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EEPROM:Electrically Erasable Programmable Read Only Memory); einen optischen Plattenspeicher (wie etwa eine DVD oder eine CD-ROM); eine magnetisch codierte Festplatte, Disketten, Magnetband oder Kassettenmedien; oder eine Kombination von beliebigen dieser Speicherarten. Außerdem kann jeder Speicher flüchtig, nichtflüchtig oder eine hybride Kombination von flüchtigen und nichtflüchtigen Varianten sein.
„Nichtraumwellenpropagation“ verweist allgemein auf alle Übertragungsformen, drahtgebunden und/oder drahtlos, bei denen die Informationen nicht durch Reflektieren einer elektromagnetischen Welle an der Ionosphäre übertragen werden.
„Rauschen“ bezieht sich im Allgemeinen auf eine oder mehrere Störungen, die den Empfang eines Signals und/oder von Informationen stören und/oder verhindern.
„Optimale Arbeitsfrequenz“ verweist allgemein auf die Frequenz, die den konsistentesten Kommunikationspfad mittels Raumwellenpropagation bereitstellt. Sie kann mit der Zeit abhängig von einer Reihe von Faktoren, wie etwa ionosphärischen Bedingungen und der Tageszeit, variieren. Für Übertragungen unter Verwendung der F₂-Schicht der Ionosphäre liegt die Arbeitsfrequenz allgemein bei etwa 85% der MUF und für die E-Schicht wird die optimale Arbeitsfrequenz allgemein näher an der MUF liegen.
„Optische Faser“ verweist allgemein auf einen elektromagnetischen Wellenleiter mit einem länglichen Kanal, der ein im Wesentlichen transparentes Medium beinhaltet, durch das sich elektromagnetische Energie bewegt, wenn sie die Längsachse des Kanals durchquert. Elektromagnetische Strahlung kann durch Totalreflexion der elektromagnetischen Strahlung innerhalb des Kanals gehalten werden, wenn sie den Kanal durchquert. Totalreflexion wird allgemein unter Verwendung von optischen Fasern erreicht, die einen im Wesentlichen transparenten Kern beinhalten, der von einem zweiten im Wesentlichen transparenten Mantelmaterial mit einem niedrigeren Brechungsindex als der Kern umgeben wird.
Optische Fasern werden allgemein aus einem dielektrischen Material konstruiert, das nicht elektrisch leitfähig ist, aber im Wesentlichen transparent ist. Solche Materialien können eine beliebige Kombination von extrudiertem Glas, wie etwa Siliziumdioxid, Fluoridglas, Phosphatglas, Chalkogenidglas, oder Polymermaterial, wie etwa verschiedene Arten von Kunststoff, oder ein anderes geeignetes Material beinhalten oder auch nicht und können mit einer beliebigen geeigneten Querschnittsform, Länge oder Abmessung konfiguriert werden. Beispiele für elektromagnetische Energie, die erfolgreich durch optische Fasern übermittelt werden kann, beinhalten elektromagnetische Wellen in dem nahinfraroten, mittelinfraroten und sichtbaren Lichtteil des elektromagnetischen Spektrums, obwohl elektromagnetische Energie einer beliebigen geeigneten Frequenz verwendet werden kann.
„Bandexterne Daten“ beziehen sich im Allgemeinen auf Daten, die von einem Kanal gesammelt werden, der unabhängig von dem Kanal ist, über den der Hauptdaten-Stream übertragen wird. Die bandexternen Daten können Daten-Streams sein, die durch Raumwellenpropagation durch Drittparteien gesendet werden, oder können Daten-Streams sein, die durch die übertragende Partei über einen anderen Kanal als den Hauptdatenübertragungs-Stream gesendet werden. Die gesammelten Daten können ionosphärische Daten enthalten, beispielsweise von einer Ionosonde, oder können allgemeine Daten sein, die gesammelt und analysiert werden, um die Durchführbarkeit der Datenübertragung mit einer gewissen Frequenz unter den aktuellen ionosphärischen Bedingungen zu bestimmen.
„Polarisation“ verweist allgemein auf die Orientierung des elektrischen Feldes („E-Ebene“) einer Welle von abgestrahlter elektromagnetischer Energie mit Bezug auf die Erdoberfläche und wird durch die physische Struktur und Orientierung der abstrahlenden Antenne bestimmt. Eine Polarisation kann getrennt von einer Richtungsabhängigkeit einer Antenne betrachtet werden. Dementsprechend kann eine einfache Antenne mit geradem Draht eine Polarisation aufweisen, wenn sie im Wesentlichen vertikal montiert ist, und eine unterschiedliche Polarisation, wenn sie im Wesentlichen horizontal montiert ist. Als eine Transversalwelle befindet sich das magnetische Feld einer Funkwelle in rechten Winkeln zu denen des elektrischen Feldes, aber nach der Konvention versteht man, wenn man von einer „Polarisation“ einer Antenne redet, dass auf die Richtung des elektrischen Feldes verwiesen wird.
Reflexionen beeinflussen allgemein die Polarisation. Für Funkwellen ist die Ionosphäre ein wichtiger Reflektor, der die Polarisation der Welle ändern kann. Dementsprechend kann für Signale, die mittels Reflexion an der Ionosphäre (eine Raumwelle) empfangen werden, keine einheitliche Polarisation erwartet werden. Für Sichtkommunikationen oder Bodenwellenpropagation verbleiben horizontal oder vertikal polarisierte Übertragungen allgemein bei dem empfangenden Standort in etwa dem gleichen Polarisationszustand. Abstimmen der Polarisation der empfangenden Antenne mit der des Senders kann insbesondere bei Bodenwellen oder bei Sichtlinienpropagation wichtig sein, aber kann bei Raumwellenpropagation weniger wichtig sein.
Eine lineare Polarisation einer Antenne befindet sich allgemein entlang der Richtung der Ströme der Antenne (gesehen von dem empfangenden Standort), wenn eine solche Richtung definiert werden kann. Zum Beispiel wird eine vertikale Peitschenantenne oder WiFi-Antenne, die vertikal orientiert ist, in der vertikalen Polarisation übertragen und empfangen. Antennen mit horizontalen Elementen, wie etwa die meisten Fernseh-Dachantennen, sind allgemein horizontal polarisiert (weil Fernsehausstrahlung üblicherweise eine horizontale Polarisation verwendet). Selbst wenn das Antennensystem eine vertikale Orientierung aufweist, wie etwa ein Array aus horizontalen Dipolantennen, befindet sich die Polarisation in der horizontalen Richtung, die dem Stromfluss entspricht.
Eine Polarisation ist die Summe der E-Ebenen-Orientierungen mit der Zeit, projiziert auf eine imaginäre Ebene senkrecht zu der Bewegungsrichtung der Funkwelle. In dem allgemeinsten Fall ist eine Polarisation elliptisch, was bedeutet, dass die Polarisation der Funkwellen mit der Zeit variiert. Zwei Spezialfälle sind die lineare Polarisation (die Ellipse fällt in eine Linie zusammen), wie wir sie oben besprochen haben, und die zirkulare Polarisation (bei der die zwei Achsen der Ellipse gleich sind). Bei einer linearen Polarisation oszilliert das elektrische Feld der Funkwelle entlang einer Richtung vor und zurück; dies kann durch die Befestigung der Antenne beeinflusst werden, aber üblicherweise ist die gewünschte Richtung entweder eine horizontale oder vertikale Polarisation. Bei einer zirkularen Polarisation dreht sich das elektrische Feld (und das magnetische Feld) der Funkwelle mit der Funkfrequenz zirkular um die Propagationsachse herum.
„Private Daten“ beziehen sich im Allgemeinen auf ionosphärische Daten, die von Quellen gesammelt werden, die der Öffentlichkeit nicht zugänglich sind. Private Daten können historische oder aktuelle ionosphärische Daten sein, die durch die Partei, die die Datenübertragung durchführt, gesammelt wurden, oder können ionosphärische Daten sein, die durch die Partei, die die Datenübertragung durchführt, von einer Drittpartei gekauft wurden. Private Daten können auch Hochfrequenzdatenübertragungen sein, die durch Raumwellenpropagation gesendet werden und die für Übertragungseigenschaften wie etwa Verzerrungen, die die Durchführbarkeit einer gewissen Übertragungsfrequenz angeben können, gesammelt und demgegenüber analysiert werden können.
„Prozessor“ verweist allgemein auf eine oder mehrere elektronische Komponenten, die dazu ausgelegt sind, als eine einzige Einheit zu arbeiten, die dazu ausgelegt oder programmiert ist, eine Eingabe zu verarbeiten, um eine Ausgabe zu erzeugen. Alternativ dazu kann ein Prozessor, wenn er von einer Mehrfachkomponentenform ist, eine oder mehrere Komponenten aufweisen, die sich relativ zu den anderen entfernt befinden. Eine oder mehrere Komponenten von jedem Prozessor können von der elektronischen Variante sein, wobei eine digitale Schaltungsanordnung, eine analoge Schaltungsanordnung oder beides definiert wird. Bei einem Beispiel ist jeder Prozessor von einer herkömmlichen Integrierte-Schaltung-Mikroprozessoranordnung, wie etwa ein oder mehrere PENTIUM-, i3-, i5- oder i7-Prozessoren von INTEL Corporation aus 2200 Mission College Boulevard, Santa Clara, Kalifornien 95052, USA.
Ein anderes Beispiel eines Prozessors ist eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC :Application-Specific Integrated Circuit). Eine ASIC ist eine integrierte Schaltung (IC), die dazu maßgeschneidert ist, eine spezifische Reihe von logischen Operationen durchzuführen, steuert den Rechner dazu, spezifische Aufgaben oder Funktionen durchzuführen. Eine ASIC ist ein Beispiel für einen Prozessor für einen Spezialcomputer anstelle eines Prozessors, der für eine Mehrzweckverwendung konfiguriert ist. Eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung ist allgemein nicht umprogrammierbar, um andere Funktionen durchzuführen, und kann einmal programmiert werden, wenn sie hergestellt wird.
Bei einem anderen Beispiel kann ein Prozessor von der „feldprogrammierbaren“ Art sein. Solche Prozessoren können mehrmals „im Feld“ programmiert werden, um verschiedene spezielle oder allgemeine Funktionen durchzuführen, nachdem sie hergestellt wurden. Ein feldprogrammierbarer Prozessor kann ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA: Field-Programmable Gate Array) in einer integrierten Schaltung in dem Prozessor beinhalten. Ein FPGA kann programmiert werden, um eine spezielle Reihe von Anweisungen durchzuführen, die in nichtflüchtigen Speicherzellen in dem FPGA bewahrt werden können. Das FPGA kann durch einen Kunden oder einen Designer unter Verwendung einer Hardwarebeschreibungssprache (HDL: Hardware Description Language) konfiguriert werden. Ein FPGA kann unter Verwendung eines anderen Computers umprogrammiert werden, um das FPGA umzukonfigurieren, um einen neuen Satz von Befehlen oder Betriebsanweisungen zu implementieren. Eine solche Operation kann in einem beliebigen geeigneten Mittel, wie etwa durch ein Firmware-Upgrade der Prozessorschaltungsanordnung, ausgeführt werden.
Genauso wie das Konzept eines Computers nicht auf eine einzige physische Einrichtung an einem einzigen Standort beschränkt ist, ist auch das Konzept eines „Prozessors“ nicht auf eine einzige physische Logikschaltung oder ein Schaltungspaket beschränkt, sondern beinhaltet eine oder mehrere solcher Schaltungen oder Schaltungspakete, die möglicherweise innerhalb von oder über mehrere Computer an zahlreichen physischen Standorten enthalten sind. In einer virtuellen Rechenumgebung kann eine unbekannte Anzahl an physischen Prozessoren Daten aktiv verarbeiten, wobei sich die unbekannte Anzahl außerdem mit der Zeit automatisch ändern kann.
Das Konzept eines „Prozessors“ beinhaltet eine Einrichtung, die dazu konfiguriert oder programmiert ist, Schwellenvergleiche, Regelvergleiche, Berechnungen zu tätigen oder logische Operationen durchzuführen, die eine Regel auf Daten anwenden, wodurch ein logisches Ergebnis (z. B. „wahr“ oder „falsch“) erhalten wird. Verarbeitungsaktivitäten können in mehreren einzelnen Prozessoren auf getrennten Servern, auf mehreren Prozessoren in einem einzigen Server mit getrennten Prozessoren oder auf mehreren Prozessoren, die in getrennten Recheneinrichtungen physisch voneinander entfernt sind, stattfinden.
„Öffentliche Daten“ beziehen sich im Allgemeinen auf ionosphärische Daten, die der Öffentlichkeit oder einer interessierten Partei frei zugänglich sind. Öffentliche Daten können Ionosondendaten sein, die von Regierungsbehörden wie der NASA, der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) oder einer anderen öffentlichen Einrichtung, die ionosphärische Daten sammelt und verteilt, gesammelt und zur Verfügung gestellt werden. Öffentliche Daten können historische Daten oder Echtzeitdaten sein. Öffentliche Daten können auch Hochfrequenzdatenübertragungen sein, die durch Raumwellenpropagation gesendet werden und die für Übertragungseigenschaften wie etwa Verzerrungen, die die Durchführbarkeit einer gewissen Übertragungsfrequenz angeben können, gesammelt und demgegenüber analysiert werden können.
„Funk“ verweist allgemein auf elektromagnetische Strahlung in den Frequenzen, die den Bereich von 3 kHz bis 300 GHz belegen.
„Funkhorizont“ verweist allgemein auf den Ort von Punkten, bei denen direkte Strahlen von einer Antenne tangential zu dem Boden sind. Der Funkhorizont kann durch die folgende Gleichung angenähert werden: $d ≅ \sqrt{2 h_{t}} + \sqrt{2 h_{r}}$
wobei gilt:

d = Funkhorizont (Meilen)
h_t = Höhe der übertragenden Antenne (Fuß)
h_r = Höhe der empfangenden Antenne (Fuß).

„Entfernt“ verweist allgemein auf eine physische, logische oder andere Trennung zwischen zwei Dingen. Die Trennung kann eine relativ große, wie etwa Tausende oder Millionen von Meilen oder Kilometern, oder kleine, wie etwa Nanometer oder Millionstel von einem Zoll, sein. Zwei Dinge, die „entfernt“ voneinander sind, können auch logisch oder physisch miteinander gekoppelt oder verbunden sein.
„Empfangen“ verweist allgemein auf das Annehmen von etwas Übertragenem, Kommuniziertem, Befördertem, Weitergegebenem, Verschicktem oder Weitergeleitetem. Das Konzept kann die Handlung des Horchens oder Wartens darauf, dass etwas von einer übertragenden Einheit ankommt, beinhalten oder auch nicht. Zum Beispiel kann eine Übertragung ohne das Wissen, von wem oder was sie übertragen wurde, empfangen werden. Gleichermaßen kann die Übertragung mit oder ohne das Wissen, wer oder was sie empfängt, gesendet werden. „Empfangen“ kann unter anderem die Handlung des Einfangens oder Erhaltens von elektromagnetischer Energie bei einer beliebigen geeigneten Frequenz in dem elektromagnetischen Spektrum beinhalten. Empfangen kann durch Erfassen von elektromagnetischer Strahlung stattfinden. Erfassen von elektromagnetischer Strahlung kann Detektieren von Energiewellen, die sich durch ein oder von einem Medium, wie etwa einem Draht oder einer optischen Faser, bewegen, einbeziehen. Empfangen beinhaltet Empfangen digitaler Signale, die verschiedene Arten von analogen oder binären Daten, wie etwa Signale, Datengramme, Pakete und dergleichen, definieren können.
„Empfangende Station“ verweist allgemein auf eine empfangende Einrichtung oder auf eine Standortsanlage mit mehreren Einrichtungen, die dazu ausgelegt sind, elektromagnetische Energie zu empfangen. Eine empfangende Station kann dazu ausgelegt sein, von einer speziellen übertragenden Einheit oder von einer beliebigen übertragenden Einheit zu empfangen, unabhängig davon, ob die übertragende Einheit vor dem Empfangen der Übertragung identifizierbar ist.
„Reflexionspunkt“ bezieht sich im Allgemeinen auf den Ort in der Ionosphäre, an dem eine Funkwelle von der Ionosphäre gebrochen wird, sodass sie beginnt, zur Erdoberfläche zurückzukehren, anstatt weiter in die Atmosphäre.
„Sensor“ bezieht sich im Allgemeinen auf eine beliebige Einrichtung, die eine physikalische Eigenschaft detektiert oder misst. Die gemessene physikalische Eigenschaft kann eine atmosphärische Bedingung sein, dies ist jedoch nicht erforderlich. Beispielsweise kann ein Sensor atmosphärische Bedingungen wie etwa die ionosphärische Höhe messen. Ein Sensor kann auch Daten sammeln, die sich auf Temperatur, Windgeschwindigkeit, Blitzschlag oder eine Reihe anderer wetterbezogener Parameter beziehen. Ein Sensor kann auf die Messung einer einzelnen physikalischen Eigenschaft beschränkt sein oder mehrere verschiedene physikalische Eigenschaften messen können.
„Sprungdistanz“ verweist allgemein auf die minimale Distanz von einem Sender zu einer Stelle, an der eine Welle von einer Raumwellenpropagation zu der Erde zurückgekehrt sein kann. Um es anders auszudrücken, ist die Sprungdistanz die minimale Distanz, die bei dem kritischen Winkel für eine Raumwellenpropagation aufritt.
„Sprungzone“ oder „stille Zone“ verweist allgemein auf einen Bereich zwischen der Stelle, an der eine Bodenwelle von einer Bodenwellenpropagation vollständig dissipiert ist, und der Stelle, an der die erste Raumwelle unter Verwendung von Raumwellenpropagation zurückkehrt. In der Sprungzone kann kein Signal für eine gegebene Übertragung empfangen werden.
„Satellitenkommunikation“ oder „Satellitenpropagation“ verweist allgemein darauf, ein oder mehrere elektromagnetische Signale an einen Satelliten zu übertragen, der wiederum das Signal an einen anderen Satelliten oder eine andere Station reflektiert und/oder weitersendet.
„Größe“ verweist allgemein auf das Ausmaß von etwas; eine Gesamtabmessung oder eine Größenordnung einer Sache; wie groß etwas ist. Für physische Objekte kann Größe verwendet werden, um relative Begriffe, wie etwa groß oder größer, hoch oder höher, niedrig oder niedriger, klein oder kleiner und dergleichen, zu beschreiben. Eine Größe von physischen Objekten kann auch in absoluten Einheiten gegeben sein, wie etwa einer spezifischen Breite, einer spezifischen Länge, einer spezifischen Höhe, einer spezifischen Distanz, eines spezifischen Volumens und dergleichen, die in beliebigen geeigneten Einheiten ausgedrückt werden.
Für einen Datentransfer kann Größe verwendet werden, um eine relative oder absolute Menge an Daten, die manipuliert, adressiert, übertragen, empfangen oder verarbeitet werden, als eine logische oder physische Einheit anzugeben. Größe kann in Verbindung mit der Menge an Daten in einer Datensammlung, einem Datensatz, einer Datendatei oder anderen solchen logischen Einheiten verwendet werden. Zum Beispiel kann eine Datensammlung oder eine Datendatei als eine „Größe“ von 35 Mbytes aufweisend gekennzeichnet sein oder kann eine Kommunikationsverbindung als eine Datenbandbreite mit einer „Größe“ von 1000 Bit pro Sekunde aufweisend gekennzeichnet sein.
„Raumwellenpropagation“ verweist allgemein auf ein Übertragungsverfahren, in dem eine oder mehrere elektromagnetische Wellen, die von einer Antenne abgestrahlt werden, an der Ionosphäre zurück zu dem Boden gebrochen werden. Raumwellenpropagation beinhaltet ferner Troposphärenstreuungsübertragungen. Bei einer Form kann ein Sprungverfahren verwendet werden, in dem die Wellen, die an der Ionosphäre gebrochen werden, von dem Boden zurück zu der Ionosphäre reflektiert werden. Dieses Springen kann mehr als einmal auftreten.
„Freiraumwellenpropagation“ oder manchmal als „Direktwellenpropagation“ oder „Sichtlinienpropagation“ bezeichnet, verweist allgemein auf ein Übertragungsverfahren, in dem eine oder mehrere elektromagnetische Wellen zwischen Antennen übertragen werden, die allgemein sichtbar füreinander sind. Die Übertragung kann mittels direkter und/oder bodenreflektierter Freiraumwellen stattfinden. Allgemein gesprochen sind die Antennenhöhe und die Krümmung der Erde begrenzende Faktoren für die Übertragungsdistanzen für eine Freiraumwellenpropagation. Der tatsächliche Funkhorizont für eine direkte Sichtlinie ist aufgrund von Beugungseffekten größer als die sichtbare oder geometrische Sichtlinie; das heißt, der Funkhorizont ist um etwa 4/5 größer als die geometrische Sichtlinie.
„Spreizspektrum“ verweist allgemein auf ein Übertragungsverfahren, das Senden eines Teils eines übertragenen Signals über mehrere Frequenzen beinhaltet. Die Übertragung über mehrere Frequenzen kann gleichzeitig durch Senden eines Teils des Signals auf verschiedenen Frequenzen erfolgen. Bei diesem Beispiel muss ein Empfänger alle Frequenzen gleichzeitig abhören, um das übertragene Signal wiederzusammenzusetzen. Die Übertragung kann auch durch das „Hopping“ von Signalen auf mehrere Frequenzen verteilt werden. Ein Signal-Hopping-Szenario beinhaltet Übertragen des Signals für eine gewisse Zeitdauer über einer ersten Frequenz, Wechseln, um das Signal für eine zweite Zeitdauer über einer zweiten Frequenz zu übertragen, bevor zu einer dritten Frequenz für eine dritte Zeitdauer gewechselt wird, usw. Der Empfänger und der Sender müssen synchronisiert sein, um die Frequenzen gemeinsam zu wechseln. Dieser Prozess von „Hopping“ von Frequenzen kann in einem Frequenz-Hopping-Muster implementiert werden, das sich mit der Zeit ändern kann (z. B. jede Stunde, alle 24 Stunden und dergleichen).
„Stratosphäre“ verweist allgemein auf eine Schicht der Erdatmosphäre, die sich von der Troposphäre bis etwa 25 bis 35 Meilen oberhalb der Erdoberfläche erstreckt.
„Transferrate“ verweist allgemein auf die Rate, mit der etwas von einem physischen oder logischen Standort zu einem anderen bewegt wird. In dem Fall einer Kommunikationsverbindung oder eines Kommunikationsnetzwerks kann eine Transferrate als die Rate eines Datentransfers über die Verbindung oder das Netzwerk gekennzeichnet werden. Eine solche Transferrate kann in „Bit pro Sekunde“ ausgedrückt werden und kann durch die maximale Datenbandbreite für ein gegebenes Netzwerk oder eine gegebene Kommunikationsverbindung, das bzw. die zum Ausführen eines Datentransfers verwendet wird, beschränkt werden.
„Übertragungsfrequenzmodell“ bezieht sich allgemein auf ein Verfahren zum Bestimmen einer geeigneten Frequenz für die Datenübertragung entlang eines konsistenten Kommunikationspfades über die Raumwellenpropagation. Das Übertragungsfrequenzmodell kann verwendet werden, um eine geeignete Frequenz für die Übertragung in Echtzeit zu bestimmen, und/oder kann verwendet werden, um zukünftige geeignete Frequenzen sowie den Zeitpunkt des Wechselns der Frequenz der Datenübertragung vorherzusagen. Ein Übertragungsfrequenzmodell kann verschiedene Arten von Daten als eine Eingabe annehmen, beispielsweise übertragene Daten-Streams, Umgebungsdaten, historische Daten und andere gewünschte Arten von Daten zum Bestimmen einer Übertragungsfrequenz. In einigen Fällen kann ein Übertragungsfrequenzmodell ein Computerprogramm sein, das in einem Computerspeicher gespeichert ist und unter Verwendung eines Computerprozessors betrieben werden kann.
„Übertragungsleitung“ verweist allgemein auf eine spezialisierte physische Struktur oder Reihe von Strukturen, die dazu konzipiert sind, elektromagnetische Energie von einem Standort zu einem anderen zu führen, üblicherweise ohne die elektromagnetische Energie durch freien Raum abzustrahlen. Eine Übertragungsleitung arbeitet so, dass elektromagnetische Energie von einem Standort zu einem anderen bewahrt und übertragen wird, während eine Latenz und erlittene Leistungsverluste, wenn die elektromagnetische Energie die Strukturen in der Übertragungsleitung durchläuft, minimiert sind.
Beispiele für Übertragungsleitungen, die in Kommunikationsfunkwellen verwendet werden können, beinhalten eine Zwillingsleitung, ein Koaxialkabel, ein Mikrostreifen, eine Streifenleitung, ein Twisted-Pair-Kabel, ein Star-Quad-Kabel, Lecher-Leitungen, verschiedene Arten von Wellenleiter oder eine einfache eindrahtige Leitung. Andere Arten von Übertragungsleitungen, wie etwa optische Fasern, können verwendet werden, um elektromagnetische Strahlung mit höherer Frequenz zu führen, wie etwa sichtbares oder nichtsichtbares Licht.
„Übertragungspfad“ oder „Propagationspfad“ verweist allgemein auf einen Pfad, der von der elektromagnetischen Energie genommen wird, die durch Raum oder durch ein Medium hindurchläuft. Dies kann Übertragungen durch eine Übertragungsleitung beinhalten. In diesem Fall ist der Übertragungspfad definiert durch, folgt der, ist enthalten in, durchläuft die oder beinhaltet allgemein die Übertragungsleitung. Eine Übertragungs- oder ein Propagationspfad muss nicht durch eine Übertragungsleitung definiert sein. Ein Propagations- oder Übertragungspfad kann durch die elektromagnetische Energie, die sich durch freien Raum oder durch die Atmosphäre bewegt, wie etwa bei Raumwellen-, Bodenwellen-, Sichtlinien- oder anderen Formen von Propagation, definiert werden. In diesem Fall kann der Übertragungspfad als ein beliebiger Pfad charakterisiert werden, entlang dem die elektromagnetische Energie verläuft, während sie sich von dem Sender zu dem Empfänger bewegt, einschließlich eines beliebigen Sprungs, eines beliebigen Abprallens, einer beliebigen Streuung oder anderer Variationen in der Richtung der übertragenen Energie.
„Übertragungsstation“ verweist allgemein auf eine übertragende Einrichtung oder auf einen Standort oder eine Anlage mit mehreren Einrichtungen, die dazu ausgelegt sind, elektromagnetische Energie zu übertragen. Eine Übertragungsstation kann dazu konfiguriert sein, an eine bestimmte empfangende Einheit, an eine beliebige Einheit, die dazu konfiguriert ist, eine Übertragung zu empfangen, oder eine beliebige Kombination von diesen, zu übertragen.
„Übertragen“ verweist allgemein auf das Bewirken, dass etwas übertragen, kommuniziert, befördert, weitergegeben, verschickt oder weitergeleitet wird. Das Konzept kann die Handlung, etwas von einer übertragenden Einheit an eine empfangende Einheit zu befördern, beinhalten oder auch nicht. Zum Beispiel kann eine Übertragung ohne das Wissen, von wem oder was sie übertragen wurde, empfangen werden. Gleichermaßen kann die Übertragung mit oder ohne das Wissen, wer oder was sie empfängt, gesendet werden. „Übertragen“ kann unter anderem die Handlung des Sendens oder Rundstrahlens von elektromagnetischer Energie bei einer beliebigen geeigneten Frequenz in dem elektromagnetischen Spektrum beinhalten. Übertragungen können digitale Signale, die verschiedene Arten von binären Daten, wie etwa Datengramme, Pakete und dergleichen, definieren können, beinhalten. Eine Übertragung kann auch analoge Signale beinhalten.
„Auslösedaten“ verweisen allgemein auf Daten, die Auslöseinformationen beinhalten, die einen oder mehrere Befehle zum Ausführen identifizieren. Die Auslösedaten und die Befehlsdaten können zusammen in einer einzigen Übertragung auftreten oder können getrennt entlang einer einzigen oder mehreren Kommunikationsverbindungen übertragen werden.
„Troposphäre“ verweist allgemein auf den untersten Teil der Erdatmosphäre. Die Troposphäre erstreckt sich etwa 11 Meilen oberhalb der Oberfläche der Erde in den mittleren Breitengraden, bis zu 12 Meilen in den Tropen und etwa 4,3 Meilen im Winter an den Polen.
„Troposphärenstreuungsübertragung“ verweist allgemein auf eine Form von Raumwellenpropagation, bei der eine oder mehrere elektromagnetische Wellen, wie etwa Funkwellen, auf die Troposphäre gerichtet sind. Während ihre Ursache noch nicht sicher ist, wird ein kleiner Teil der Energie von den Wellen vorwärts zu einer empfangenden Antenne gestreut. Aufgrund von ernsten Abnahmeproblemen werden typischerweise Diversitätsempfangstechniken (z. B. Raum-, Frequenz- und/oder Winkeldiversität) verwendet.
„Wellenleiter“ verweist allgemein auf eine Übertragungsleitung, die dazu ausgelegt ist, Wellen, wie etwa elektromagnetische Wellen, zu leiten, die bei einer beliebigen Frequenz entlang des elektromagnetischen Spektrums auftreten. Beispiele beinhalten eine beliebige Anordnung von leitfähigem oder isolierendem Material, das dazu konfiguriert ist, elektromagnetische Strahlung mit niedrigerer Frequenz, die sich entlang des elektromagnetischen Spektrums von Wellen mit extrem niedriger Frequenz zu Wellen mit extrem hoher Frequenz erstreckt, zu übertragen. Andere spezielle Beispiele beinhalten optische Fasern, die hochfrequentes Licht leiten, oder hohle leitfähige Metallrohre, die verwendet werden, um hochfrequente Funkwellen, insbesondere Mikrowellen, zu leiten.
Es ist anzumerken, dass die Singularformen „ein“, „eine“, „der/die/das“ und dergleichen, wie sie in der Beschreibung und/oder in den Ansprüchen verwendet werden, die Pluralformen beinhalten, außer es wird ausdrücklich anderweitig besprochen. Falls zum Beispiel die Beschreibung und/oder die Ansprüche auf „eine Einrichtung“ oder „die Einrichtung“ verweisen, beinhaltet dies eine oder mehrere solcher Einrichtungen.
Es ist anzumerken, dass direktionale Begriffe, wie etwa „hoch“, „runter“, „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten,“ „lateral“, „longitudinal“, „radial“, „umlaufend“ usw., hier lediglich für den Nutzen des Lesers verwendet werden, um des Lesers Verständnis der veranschaulichten Ausführungsformen zu fördern, und es ist nicht die Absicht, dass die Verwendung von direktionalen Begriffen die beschriebenen, veranschaulichten und/oder beanspruchten Merkmale auf irgendeine Art auf eine spezielle Richtung und/oder Orientierung beschränkt.
Während die Erfindung in den Zeichnungen und der vorausgehenden Beschreibung ausführlich veranschaulicht und beschrieben wurde, sind die selbigen als veranschaulichend und nicht als im Wesen begrenzend aufzufassen, wobei es sich versteht, dass nur die bevorzugte Ausführungsform gezeigt und beschrieben wurde und dass alle Änderungen, Äquivalente und Modifikationen, die innerhalb der Idee der Erfindungen liegen, die durch die folgenden Ansprüche definiert werden, geschützt werden sollen. Alle Veröffentlichungen, Patente und Patentanmeldungen, die in dieser Beschreibung zitiert sind, sind hiermit durch Bezugnahme aufgenommen, als wenn jede einzelne Veröffentlichung, jedes einzelne Patent oder jede einzelne Patentanmeldung speziell und einzeln zum Aufnehmen durch Bezugnahme angezeigt und in ihrer Ganzheit hier dargelegt wäre.

Claims

System, das Folgendes umfasst: einen ersten drahtlosen Kommunikationsknoten, der dazu ausgelegt ist, Daten von mindestens zwei Daten-Streams zu sammeln, die durch Raumwellenpropagation übertragen wurden, wobei die mindestens zwei Daten-Streams kombiniert werden, um einen zusammengeführten Daten-Stream zu bilden; einen zweiten drahtlosen Kommunikationsknoten, der dazu ausgelegt ist, Daten zu empfangen, die von dem ersten drahtlosen Kommunikationsknoten übertragen werden; ein Übertragungsfrequenzmodell, das dazu ausgelegt ist, eine optimale Arbeitsfrequenz für die Übertragung eines Datensignals zu bestimmen, wobei der zusammengeführte Daten-Stream als eine Eingabe in das Übertragungsfrequenzmodell verwendet wird; wobei Daten vom ersten drahtlosen Kommunikationsknoten zum zweiten drahtlosen Kommunikationsknoten über einen Datenübertragungspfad unter Verwendung von Raumwellenpropagation mit einer optimalen Arbeitsfrequenz, wie durch das Übertragungsfrequenzmodell bestimmt, übertragen werden.
System nach Anspruch 1, wobei mindestens einer der gesammelten Daten-Streams bandinterne Daten beinhaltet.
System nach einem vorangegangenen Anspruch, wobei mindestens einer der gesammelten Daten-Streams bandexterne Daten beinhaltet.
System nach einem vorangegangenen Anspruch, wobei mindestens einer der gesammelten Daten-Streams öffentlich verfügbare Daten beinhaltet.
System nach Anspruch 4, wobei die öffentlich verfügbaren Daten Ionosonde-Netzwerkdaten beinhalten.
System nach einem vorangegangenen Anspruch, wobei mindestens einer der gesammelten Daten-Streams private Daten beinhaltet.
System nach einem vorangegangenen Anspruch, wobei die optimale Arbeitsfrequenz die Frequenz ist, die den am meisten konsistenten Kommunikationspfad über Raumwellenpropagation liefert.
System nach einem vorangegangenen Anspruch, wobei der zusammengeführte Daten-Stream eine Kombination von mindestens zwei getrennten Datenübertragungen ist.
Verfahren, das Folgendes umfasst: Sammeln von Daten von mindestens zwei unterschiedlichen Daten-Streams, die durch Raumwellenpropagation übertragen wurden, an einem ersten drahtlosen Kommunikationsknoten; Kombinieren der Daten von den Daten-Streams, um einen zusammengeführten Daten-Stream zu bilden; Eingeben des zusammengeführten Daten-Streams in ein Übertragungsfrequenzmodell, um eine optimale Arbeitsfrequenz für die Übertragung eines Datensignals zu bestimmen; und Übertragen von Daten vom ersten drahtlosen Kommunikationsknoten zu einem zweiten drahtlosen Kommunikationsknoten über einen Datenübertragungspfad unter Verwendung von Raumwellenpropagation mit einer optimalen Arbeitsfrequenz, wie durch das Übertragungsfrequenzmodell bestimmt.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei mindestens einer der Daten-Streams bandinterne Daten beinhaltet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9-10, wobei mindestens einer der Daten-Streams bandexterne Daten beinhaltet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9-11, wobei mindestens einer der Daten-Streams öffentlich verfügbare Daten beinhaltet.
System nach einem der Ansprüche 9-12, wobei die öffentlich verfügbaren Daten Ionosonde-Netzwerkdaten beinhalten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9-13, wobei mindestens einer der Daten-Streams private Daten beinhaltet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9-14, wobei das Sammeln von Daten von mindestens zwei unterschiedlichen Daten-Streams durchgeführt wird, während ein anfänglicher Daten-Stream mit einer anderen Frequenz als der bestimmten optimalen Arbeitsfrequenz übertragen wird.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Übertragen von Daten Wechseln der Frequenz des anfänglichen Daten-Streams zu der optimalen Arbeitsfrequenz beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Wechseln der Frequenz des anfänglichen Daten-Streams durch Ändern der Frequenz eines Senders durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Wechseln der Frequenz des anfänglichen Daten-Streams durch Übertragen von Daten von einem anderen Sender als der Sender, der zum Übertragen des anfänglichen Daten-Streams verwendet wird, durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9-18, das ferner Folgendes umfasst: Berechnen einer Vorhersage zukünftiger ionosphärischer Bedingungen durch Eingeben des zusammengeführten Daten-Streams in das Übertragungsfrequenzmodell; Bestimmen einer zukünftigen optimalen Arbeitsfrequenz für die vorhergesagten zukünftigen ionosphärischen Bedingungen; und Bestimmen des Zeitpunkts, zu dem die Übertragungsfrequenz der Daten zu der zukünftigen optimalen Arbeitsfrequenz gewechselt werden soll.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9-19, wobei die Daten, die vom ersten Kommunikationsknoten zum zweiten Kommunikationsknoten übertragen werden, Finanzhandelsdaten sind.
System, das Folgendes umfasst: ein Mittel zum Sammeln von Daten von mindestens zwei unterschiedlichen Daten-Streams, die durch Raumwellenpropagation übertragen wurden; ein Mittel zum Kombinieren der Daten von den Daten-Streams, um einen zusammengeführten Daten-Stream zu bilden; ein Mittel zum Eingeben des zusammengeführten Daten-Streams in ein Übertragungsfrequenzmodell, um eine optimale Arbeitsfrequenz für die Übertragung eines Datensignals zu bestimmen; und ein Mittel zum Übertragen von Daten vom ersten drahtlosen Kommunikationsknoten zu einem zweiten drahtlosen Kommunikationsknoten über einen Datenübertragungspfad unter Verwendung von Raumwellenpropagation mit einer optimalen Arbeitsfrequenz, wie durch das Übertragungsfrequenzmodell bestimmt.
Verfahren, das Folgendes umfasst: Bestimmen, dass keine Datenübertragung erforderlich ist, und: (i) Arbeiten in einem Rundsendemodus und Übertragen von Audio zur Öffentlichkeit in einer digitalen Form; (ii) Sammeln von Daten von dem digitalen Daten-Stream, der während des Rundsendemodus erzeugt wird; (iii) Sammeln von Daten von mindestens einem zusätzlichen Daten-Stream, der durch Raumwellenpropagation übertragen wurde; (iv) Kombinieren der Daten von den Daten-Streams, um einen zusammengeführten Daten-Stream zu bilden; (v) Eingeben des zusammengeführten Daten-Streams in ein Übertragungsfrequenzmodell, um eine optimale Arbeitsfrequenz für die Übertragung eines Datensignals zu bestimmen; Bestimmen, dass eine Datenübertragung erforderlich ist, und: (i) Arbeiten in einem Datenübertragungsmodus, in dem ein Anweisungsdaten-Stream durch Raumwellenpropagation von einem ersten Kommunikationsknoten zu einem zweiten Kommunikationsknoten gesendet wird; und (ii) Übertragen des Anweisungsdaten-Streams durch Raumwellenpropagation mit der optimalen Arbeitsfrequenz, die während des Arbeitens im Rundsendemodus bestimmt wird.
Verfahren, das Folgendes umfasst: Sammeln von Daten von mindestens zwei unterschiedlichen Daten-Streams, die durch Raumwellenpropagation übertragen wurden; Kombinieren der Daten von den Daten-Streams, um einen zusammengeführten Daten-Stream zu bilden; Eingeben des zusammengeführten Daten-Streams in ein Übertragungsfrequenzmodell, um eine optimale Arbeitsfrequenz für die Übertragung eines Datensignals zu bestimmen; Senden eines ersten Signal zum Wechseln von Frequenzen von einem ersten Kommunikationsknoten zum Übertragen von Daten zu einem zweiten Kommunikationsknoten zum Empfangen von Daten über eine erste Kommunikationsverbindung; Senden eines zweiten Signals, das zu dem ersten Signal identisch ist, von einem ersten Kommunikationsknoten zum Übertragen von Daten zu einem zweiten Kommunikationsknoten zum Empfangen von Daten über eine zweite Kommunikationsverbindung, wobei die zweite Kommunikationsverbindung eine größere Latenz aufweist als die erste Kommunikationsverbindung; und Wechseln der Frequenz einer Datenübertragung vom ersten Kommunikationsknoten zum zweiten Kommunikationsknoten zu der optimalen Arbeitsfrequenz nach erfolgreichem Empfang entweder des ersten Signals oder des zweiten Signals.