DE112018004451T5

DE112018004451T5 - Anpassen von übertragungen basierend auf dem direkten abtasten der ionosphäre

Info

Publication number: DE112018004451T5
Application number: DE112018004451.3T
Authority: DE
Inventors: Kevin Babich
Original assignee: Skywave Networks LLC
Current assignee: Skywave Networks LLC
Priority date: 2017-10-04
Filing date: 2018-10-03
Publication date: 2020-05-20
Also published as: WO2019070857A3; GB2581699B; US11496210B2; WO2019070857A2; GB2581699A; US20230283363A1; JP2020537404A; EP3692652A4; GB202006567D0; CA3114510A1; EP3692652A2; CN111527710A; US20210058150A1; BR112020006922A2; SG11202110793SA; JP7142687B2

Abstract

Ein Kommunikationssystem verwendet Raumwellenausbreitung, um Daten zwischen Kommunikationsknoten über einen Datenübertragungspfad zu übertragen. Ein Atmosphärensensor ist ausgelegt, Atmosphärendaten an dem Reflexionspunkts des Datenübertragungspfads, an dem der Übertragungspfad von der Atmosphäre in Richtung der Erdoberfläche umgeleitet wird, zu sammeln. Von dem Atmosphärensensor gesammelte Daten können verwendet werden, um zukünftige Ionosphärenbedingungen vorherzusagen und optimale Arbeitsfrequenzen zur Übertragung von Daten zwischen den Kommunikationsknoten zu bestimmen.

Description

HINTERGRUND
Die Raumwellenausbreitung von elektromagnetischen Wellen ermöglicht die Übertragung von Daten über lange Distanzen mit einer relativ geringen Latenz. Diese elektromagnetischen Wellen werden anfangs in den Himmel gerichtet und schließlich von einem ausreichend ionisierten Teil der Atmosphäre, der Ionosphäre, gebrochen, um zurück zur Erdoberfläche gelenkt zu werden. Die Bedingungen der Ionosphäre ändern sich jedoch ständig aufgrund von mehreren Faktoren, einschließlich der Tageszeit, Sonneneruption und Wetterbedingungen. Diese Veränderungen der Ionosphäre können die Eigenschaften der Datenübertragung durch Raumwellenausbreitung beeinflussen. Öffentliche Quellen von Ionosphärendaten sind verfügbar, allerdings messen diese Quellen mitunter Ionosphärenbedingungen, die weit weg von einem gewünschten Übertragungspfad sind und sich daher als ungenau herausstellen können.
ZUSAMMENFASSUNG
In manchen Kommunikationssystemen wird ein Ionosondennetzwerk, wie z. B. Ionosondendaten, die von Regierungsbehörden bereitgestellt werden, zur Modellierung der Ionosphäre genutzt. Die Ionosonden in diesen Netzwerksystemen treffen allerdings nicht direkt auf die spezifischen Ionosphärenbedingungen an den betreffenden Reflexionspunkten zu. Dieses gegenwärtige System positioniert die Ionosonde sowie andere Sensoren, um Daten zu sammeln, direkt an den Reflexionspunkten oder Schlüsselbereichen entlang eines Datenübertragungspfads. In einem bestimmten Aspekt wird eine Ionosonde direkt unter einem oder mehreren der Reflexionspunkte für ein Funksignal positioniert. In einem weiteren Beispiel kann eine Wettersensoranordnung genutzt werden, um die Wetterbedingungen, wie beispielsweise Blitze oder andere Bedingungen abzufühlen, die einen nachteiligen Einfluss auf die Funkübertragung haben können.
Basierend auf den Ionosphärenbedingungen und Umweltbedingungen, die an diesen unterschiedlichen Punkten abgefühlt werden, können diese Informationen sowie andere Informationen zur Modellierung oder Wahl, wann Frequenzen gewechselt werden sollten sowie zur Unterstützung bei der Entschlüsselung des Signals genutzt werden. In einem bestimmten Beispiel wird eine Ionosonde auf einem Schiff, Ballon, einer Bohrinsel oder einer anderen Struktur positioniert, um die Ionosphärenbedingungen, die sich unter einem bestimmten Reflexionspunkt in einem Ozean befinden, kontinuierlich zu überwachen. In anderen Ausführungsformen können die zahlreichen Stationen genutzt werden, um das digitale Rundfunksignal wie z. B. während eines Rundfunkmodus zum Übertragen von Musik entlang des Pfads zu überwachen, um die Verschlechterung von Signal und Frequenz entlang des Pfads abzubilden. Mit diesen Daten kann das System dann zukünftige Ionosphären- und andere Bedingungen vorhersagen, die die Kommunikation nachteilig beeinflussen können. Basierend auf diesen Informationen kann eine Reihe von unterschiedlichen Aspekten der Kommunikationsschaltung gesteuert werden. Beispielsweise können diese Daten genutzt werden, um auszuwählen, wann auf einen anderen Kanal gewechselt wird und welcher Kanal als nächster gewählt wird. Diese Informationen können außerdem genutzt werden, um das übertragene Signal zu ver- und/oder entschlüsseln.
Bedingt durch eine Reihe von Faktoren, wie beispielsweise Ionosphärenbedingungen, kann die optimale oder nutzbare Frequenz zur Verstärkung des Signal-Rausch-Verhältnisses für die Übertragung variieren. Beispielsweise kann die optimale Übertragungsfrequenz je nachdem, ob die Übertragung ein Zwei-Hop-Pfad oder ein Drei-Hop-Pfad war, variieren. Durch das Messen der Ionosphärenhöhe und Bedingung zusammen mit anderen Messungen, wie z. B. Signalstärke und Rauschen, kann die Übertragungsfrequenz aktualisiert werden, um die Latenz und/oder Fehler zu verringern. Die optimale Frequenz wird in einer Ausführungsform zumindest teilweise auf Basis der Ionosphärenbedingungen ausgewählt, die von der Ionosonde gemessen werden. Abhängig von den Messungen von einer oder mehreren Ionosonden kann die Frequenz gewechselt werden, um Fehler und/oder die Latenz zu verringern. Größer Ankunftswinkel zeigen an, dass der Raumwellenbewegungspfad über einen relativ längeren Drei-Hop-Pfad anstelle des kürzeren Zwei-Hop-Pfads erfolgte. Durch die größere Länge erfährt der Drei-Hop-Pfad üblicherweise (aber nicht immer) eine größere Verzerrung und/oder Latenz im Vergleich mit dem Zwei-Hop-Pfad. Die Ionosonde kann genutzt werden, um zu bestimmen, wie gut das Signal bei Empfang geformt sein wird, sodass das System die geeigneten Anpassungen vornehmen kann. In einem Beispiel, zumindest teilweise basierend auf Ionosondenauslesungen, ist das System konfiguriert oder beeinflusst, um zu einem Pfad mit einer geringeren Anzahl von Hops (d. h. einem kürzeren Pfad) zu wechseln, wenn ein bestimmter Schwellenwert erreicht oder überschritten wird. Umgekehrt dazu, wenn das Signal unter den Schwellenwert fällt, was zumindest teilweise auf Basis der Ionosondenauslesungen bestimmt wurde, wechselt das System in einer Ausführungsform zurück, um das Signal mit mehr Hops zu empfangen. In einer Ausführungsform nutzt das System kürzere Paketlängen für Signale, die sich über mehrere Hops bewegen als für jene, die über weniger Hops übertragen werden. In einer Ausführungsform variiert die Paketgröße in umgekehrtem Verhältnis, im Allgemeinen in Abhängigkeit von Übertragungs- und/oder Ankunftswinkel. Beispielsweise ist die Paketgröße für einen Drei-Hop-Pfad kürzer als die Paketgröße für einen Zwei-Hop-Pfad.
Obwohl das System in Bezug auf die Ausführung von finanziellen Handelsstrategien beschrieben wird, können dieses System und diese Technik in anderen Situationen oder Industrien genutzt werden, in denen Zeit und Bandbreite von Bedeutung sind. Beispielsweise kann dieses System genutzt werden, um ferngesteuerte Operationen oder medizinische Diagnosen, wissenschaftliche Instrumente oder Studien (z. B. für die Astronomie oder Physik) durchzuführen und verteilte globale Computernetzwerke und/oder Militäranwendungen zu steuern. Dieses System und diese Technik können beispielsweise zur Inkorporation in Erdbeben/Tsunami-Frühwarnsysteme eingerichtet werden. Bestimmte ferngesteuerte Tiefwasser-Erdbebensensoren können ein Signal bereitstellen, um eine komplizierte Kaskade von Aktionen in Gang zu setzen, um festgelegte Bevölkerungszentren und damit verbundene Infrastruktur je nach Schwere und Art des Erdbebens zu schützen. Beispielsweise kann ein Sensor oder Überwachungszentrum bei der Detektion eines Erdbebens (oder eines resultierenden Tsunamis) ein Signal übertragen, das Kernreaktoren zu einer unmittelbaren Schnellabschaltung und/oder ein Stromnetz zu einer Umleitung des Stroms zu Notfallinfrastruktur veranlasst, um die Situation abzuschwächen. In einem weiteren Beispiel kann die Technik für der zugrunde liegenden Instandhaltung oder für Verbesserungen des Kommunikationssystems selbst genutzt werden. Da die Dateien üblicherweise groß sind, kann als nicht einschränkendes Beispiel Code zum Programmieren und/oder Umprogrammieren der Modems, Antennen und/oder anderer Ausrüstung an der Empfangsstation (oder Sendestation) entlang einer Verbindung mit hoher Bandbreite und Latenz, wie beispielsweise eines Glasfaserkabels, mitgesendet werden. Alternativ oder zusätzlich dazu kann der Code teilweise oder vollständig über Raumwellenausbreitung (z. B. Funk) und/oder über eine direkte Übertragung, wie beispielsweise über Mikrowellen, gesendet werden. Der Code kann, abhängig von zahlreichen Umständen, ein oder mehrere Programme, Bibliotheken, Daten und/oder Unterprogramme zum Steuern der Ausrüstung umfassen. Die Sendestation kann über die Raumwellenausbreitung ein Auslösesignal an den Empfänger senden, um einen Teil oder alles des Codes zur Ausführung auszuwählen, um die Ausrüstung an der Empfängerstation zu modifizieren oder umzuprogrammieren. Beispielsweise kann der Code genutzt werden, um die Empfängerstation auf bestimmten Eigenschaften abzustimmen, wie z. B. für das Verringern von Latenz, Energieverbrauch und/oder Fehlern (und/oder zur Erhöhung der Bandbreite). Diese Abstimmeigenschaften können Kompromisse umfassen, die unter bestimmten Betriebsbedingungen, -zeiten und/oder Umwelteigenschaften nicht gut funktionieren. Ein Unterprogramm in dem Code kann beispielsweise zur Latenzverringerung, ein anderes zur Fehlerreduktion und wieder ein anderes zum Energiesparen optimiert werden. Das Auslösesignal kann in diesem Beispiel genutzt werden, um eines dieser Unterprogramme auszuwählen, um den Empfänger je nach den Bedürfnissen zu dem bestimmten Zeitpunkt umzuprogrammieren. Die resultierenden Änderungen können Software-Änderungen sein, die die Funktion der Ausrüstung verändern, und/oder physische Änderungen der Ausrüstung sein, wie beispielsweise die Höhe und/oder der Winkel des Antennensystems. Später können, je nach den Bedürfnissen zu diesem Zeitpunkt, unterschiedliche Unterprogramme, Programme, Daten und/oder Bereiche des Codes über das Auslösesignal ausgewählt werden. Aktualisierungen oder Änderungen des Codes können periodisch, kontinuierlich oder auf Bedarfsbasis gesendet werden.
Weitere Formen, Objekte, Merkmale, Aspekte, Nutzen, Vorteile und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden aus der hiermit bereitgestellten detaillierten Beschreibung und den Zeichnungen ersichtlich.
Figurenliste

1 ist ein schematisches Diagramm eines Systems zum Übertragen von Daten über separate Kommunikationsverbindungen, von denen eine Raumwellenausbreitung nutzt.
2 ist ein schematisches Diagramm, in dem die Raumwellenausbreitung aus 1 näher veranschaulicht wird.
3 ist ein schematisches Diagramm, in dem die Verwendung von bodengestützten Repeatern bei der Raumwellenausbreitung von 1 veranschaulicht wird.
4 ist ein schematisches Diagramm, in dem die Verwendung von luftgestützten Repeatern bei der Raumwellenausbreitung von 1 veranschaulicht wird.
5 ist ein schematisches Diagramm, in dem zusätzliche Schichten der Atmosphäre, einschließlich der in 1 gezeigten ionisierten Schicht veranschaulicht werden.
6 ist ein schematisches Diagramm, in dem zahlreiche ionisierte Schichten der in 5 gezeigten Atmosphäre veranschaulicht werden.
7 ist ein schematisches Diagramm, in dem zusätzliche Details der Raumwellenausbreitung veranschaulicht werden, die in 1-6 allgemein dargestellt wird.
8 ist ein schematisches Diagramm, in dem die Verwendung von Sensoren an Reflexionspunkten in der Raumwellenausbreitung von 1 veranschaulicht wird.
9 ist ein schematisches Diagramm, in dem zusätzliche Details für die Kommunikationsknoten von 1 veranschaulicht werden.
10 ist ein Flussdiagramm, in dem ein Verfahren zur Übertragung von Daten unter Verwendung von Raumwellenausbreitung veranschaulicht wird.

BESCHREIBUNG DER AUSGEWÄHLTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Um das Verständnis der erfinderischen Prinzipien zu fördern, wird im Folgenden Bezug auf die in den Zeichnungen veranschaulichten Ausführungsformen genommen, wobei eine spezifische Sprache genutzt wird, um diese zu beschreiben. Nichtsdestotrotz gilt es zu verstehen, dass dadurch keine Einschränkung des Schutzumfangs der Erfindung intendiert ist. Beliebige Änderungen und weitere Modifikationen der beschriebenen Ausführungsformen und beliebige weitere Anwendungen der Prinzipien der Erfindung, wie hierin beschrieben, werden als regulärer Einfall einer Fachperson auf dem Gebiet der Erfindung betrachtet, an die sich die Erfindung richtet. Eine Ausführungsform der Erfindung wird sehr detailliert gezeigt, obwohl für Fachleute auf dem Gebiet der Erfindung ersichtlich sein wird, dass manche Merkmale, die für die vorliegende Erfindung nicht relevant sind, im Sinne der Klarheit nicht gezeigt werden.
1 zeigt bei 100 ein Beispiel eines Systems, das konfiguriert ist, um Daten über eine Kommunikationsverbindung mit geringer Latenz und geringer Bandbreite 104 und separate Daten über eine Kommunikationsverbindung mit hoher Latenz und hoher Bandbreite 108 zu übertragen. Die Kommunikationsverbindungen 104 und 108 stellen separate Verbindungen zwischen einem ersten Kommunikationsknoten 112 und einem zweiten Kommunikationsknoten 116 bereit. Die Verbindung mit geringer Latenz 104 kann konfiguriert sein, um Daten unter Verwendung von elektromagnetischen Wellen 124 zu übertragen, die sich durch einen leeren Raum über Raumwellenausbreitung bewegen. Die elektromagnetischen Wellen 124 können von einem Sender in dem ersten Kommunikationsknoten 112 erzeugt werden und entlang einer Übertragungsleitung 136 zu einer Antenne 128 weitergeleitet werden. Die elektromagnetischen Wellen 124 können von der Antenne 128 ausgestrahlt werden und treffen auf einen ionisierten Teil der Atmosphäre 120. Diese ausgestrahlte elektromagnetische Energie kann dann von dem ionisierten Teil der Atmosphäre 120 gebrochen werden, wodurch die Wellen 124 in Richtung der Erde umgelenkt werden. Die Wellen 124 können von einer Empfangsantenne 132 empfangen werden, die mit dem zweiten Kommunikationsknoten 116 durch die Übertragungsleitung 140 verbunden ist. Wie in 1 dargestellt, kann ein sendender Kommunikationsknoten Raumwellenausbreitung nutzen, um elektromagnetische Energie entlang langer Distanzen über die Erdoberfläche zu übertragen, ohne dass eine oder mehrere Übertragungsleitungen zur Übertragung der elektromagnetischen Energie benötigt werden.
Daten können außerdem zwischen den Kommunikationsknoten 112 und 116 unter Verwendung einer Kommunikationsverbindung mit hoher Latenz 108 übertragen werden. Wie in 1 dargestellt, kann die Kommunikationsverbindung mit hoher Latenz 108 unter Verwendung einer Übertragungsleitung 144 implementiert sein, die durch die Erde verläuft, was das Verlaufen unter oder durch einen Ozean oder ein anderes Gewässer umfassen kann. Wie in 1 gezeigt, kann die Kommunikationsverbindung mit hoher Latenz 108 Repeater 152 umfassen. In 1 werden vier Repeater 152 entlang der Übertragungsleitung 144 gezeigt, obwohl eine beliebige geeignete Anzahl von Repeatern 152 genutzt werden kann. Die Übertragungsleitung 144 kann auch überhaupt keine Repeater aufweisen. Obwohl in 1 gezeigt wird, dass die Kommunikationsverbindung 104 Informationen von dem ersten Kommunikationsknoten 112 zu dem zweiten Kommunikationsknoten 116 überträgt, können sich die übertragenen Daten entlang der Kommunikationsverbindungen 104, 108 in beide Richtungen bewegen.
Ein Client 160 kann eine Verbindung 164 mit dem ersten Kommunikationsknoten 112 aufweisen. Der Client 160 kann Anweisungen über die Verbindung 164 an den ersten Kommunikationsknoten 112 senden. An dem ersten Kommunikationsknoten 112 werden die Anweisungen vorbereitet, um entweder über die Verbindung mit geringer Latenz 104 oder die Verbindung mit hoher Latenz 108 oder über beide an den zweiten Kommunikationsknoten 116 gesendet zu werden. Der zweite Kommunikationsknoten 116 kann mit einem Anweisungsprozessor 168 über eine Verbindung 172 verbunden sein. Der Client 160 kann ein beliebiges Unternehmen, eine Gruppe, ein Individuum oder eine Firma sein, das oder die Anweisungen über eine Distanz senden möchte. Der Anweisungsprozessor 168 kann ein beliebiges Unternehmen, eine Gruppe, ein Individuum oder eine Firma sein, das oder die diese Anweisungen empfangen und diesen zufolge handeln soll. In manchen Ausführungsformen können die Verbindungen 164 und 172 unnötig sein, da der Client die zu übertragenden Daten direkt von dem Kommunikationsknoten 112 oder dem Kommunikationsknoten 116 senden kann, die direkt mit dem Anweisungsprozessor 168 verbunden sein können. Das System 100 kann für eine beliebige gewünschte Art der Datenübertragung mit geringer Latenz genutzt werden. Beispielsweise kann es sich bei dem Client 160 um einen Arzt oder Chirurgen handeln, der fernsteuernd arbeitet, während der Anweisungsprozessor 168 ein Roboterinstrument zur Arbeit an einem Patienten ist.
In manchen Ausführungsformen kann der Client 160 ein Finanzinstrumentmakler und der Anweisungsprozessor 168 eine Börse sein. Der Makler möchte der Börse mitunter Anweisungen bereitstellen, um bestimmte Wertpapiere oder Anleihen zu bestimmten Zeiten zu kaufen oder zu verkaufen. Alternativ oder zusätzlich dazu sind die Anweisungen in Form von Nachrichten und/oder anderen Informationen, die von dem Makler und/oder einer Drittorganisation, wie einer Nachrichtenagentur oder einer Regierung, bereitgestellt werden. Der Makler kann die Anweisungen an den ersten Kommunikationsknoten 112 übertragen, der die Anweisungen unter Verwendung der Antennen 128, 132 oder der Übertragungsleitung 144 an den zweiten Kommunikationsknoten sendet. Die Börse kann dann die vom Makler gewünschten Aktionen nach Empfang der Anweisungen und/oder Nachrichten verarbeiten.
Das System 100 kann für Hochfrequenzhandel von Nutzen sein, wobei Handelsstrategien auf Computern durchgeführt werden, um Transaktionen im Bruchteil einer Sekunde auszuführen. Beim Hochfrequenzhandel kann eine Verzögerung von nur Millisekunden einen Makler Millionen von Dollar kosten; daher ist die Geschwindigkeit der Übertragung von Transaktionsanweisungen genauso wichtig wie die Genauigkeit der übertragenen Daten. In manchen Ausführungsformen kann der Makler Transaktionsanweisungen oder -bedingungen zum Ausführen einer Transaktion für den Kommunikationsknoten 116, der sich ganz in der Nähe zu einer Börse befindet, unter Verwendung einer Kommunikationsverbindung mit hoher Latenz und hoher Bandbreite 108 zu einem Zeitpunkt voreinstellen, bevor der Makler die Transaktion ausführen möchte. Diese Anweisungen oder Bedingungen können die Übertragung einer großen Datenmenge erfordern und können genauer Verwendung der Kommunikationsverbindung 108 mit hoher Bandbreite genauer übertragen werden. Wenn die Anweisungen oder Bedingungen zu einem Zeitpunkt gesendet werden, bevor eine Transaktion ausgeführt werden soll, kann außerdem die höhere Latenz der Kommunikationsverbindung 108 toleriert werden.
Die letztendliche Ausführung der Anweisungen kann erzielt werden, indem der Makler Auslösedaten an das System übermittelt, auf dem die Anweisungen gespeichert sind. Alternativ oder zusätzlich dazu können die Auslösedaten Nachrichten und/oder andere Informationen umfassen, die von dem Makler und/oder einer separaten Drittorganisation bereitgestellt werden. Bei Empfang der Auslösedaten werden die Transaktionsanweisungen an die Börse gesendet und eine Transaktion wird durchgeführt. Die übertragenen Auslösedaten umfassen üblicherweise eine viel kleinere Datenmenge als die Anweisungen; daher können die Auslösedaten über die Kommunikationsverbindung mit geringer Latenz und geringer Bandbreite 104 gesendet werden. Wenn die Auslösedaten am Kommunikationsknoten 116 empfangen werden, werden die Anweisungen für eine spezifische Transaktion an die Börse gesendet. Das Senden der Auslösedaten über die Kommunikationsverbindung mit geringer Latenz 104 anstelle über die Kommunikationsverbindung mit hoher Latenz 108 ermöglicht, dass die gewünschte Transaktion so schnell wie möglich durchgeführt werden kann, was dem Makler gegenüber anderen Parteien, die mit den gleichen Finanzinstrumenten handeln, einen Zeitvorteil verschafft.
Die in 1 gezeigte Konfiguration wird weiter in 2 veranschaulicht, wobei der erste Kommunikationsknoten 112 und der zweite Kommunikationsknoten 116 geographisch über einen wesentlichen Teil der Erdoberfläche voneinander entfernt liegen (156). Dieser Teil der Erdoberfläche kann einen oder mehrere Kontinente, Ozeane, Bergketten oder andere geographische Regionen umfassen. Beispielsweise kann die in 1-7 überspannte Distanz einen einzelnen Kontinent, mehrere Kontinente, einen Ozean und dergleichen bedecken. In einem Beispiel liegt der erste Kommunikationsknoten 112 in Chicago, Ill. in den Vereinigten Staaten von Amerika und der zweite Kommunikationsknoten 116 liegt in London, England in Großbritannien. In einem weiteren Beispiel liegt der erste Kommunikationsknoten 112 in New York City, N.Y., und der zweite Kommunikationsknoten 116 in Los Angeles in Kalifornien, wobei beide Städte in Nordamerika liegen. Es wird eine beliebige Kombination aus Distanz, Kommunikationsknoten und Kommunikationsverbindungen beabsichtigt, die eine zufriedenstellende Latenz und Bandbreite bereitstellen kann.
In 2 wird gezeigt, dass eine Raumwellenausbreitung die Verbreitung von elektromagnetischer Energie über lange Distanzen ermöglicht. Unter Verwendung von Raumwellenausbreitung überträgt die Kommunikationsverbindung mit geringer Latenz 104 die elektromagnetischen Wellen 124 in einen Teil der Atmosphäre 120, der ausreichend ionisiert ist, um die elektromagnetischen Wellen 124 in Richtung der Erde zu brechen. Die Wellen können dann von der Erdoberfläche reflektiert und zu dem ionisierten Teil der oberen Atmosphäre 120 zurückgeschickt werden, wo sie wieder in Richtung der Erde gebrochen werden. Somit kann elektromagnetische Energie wiederholt „springen“, wodurch ermöglicht wird, dass Signale mit geringer Latenz und geringer Bandbreite 124 Distanzen abdecken, die wesentlich größer sind als jene, die von Nichtraumwellenausbreitung abgedeckt werden können.
Ein weiteres Beispiel für das in 1 dargestellte System erscheint in 3, wobei die in Bezug auf 1 und 2 besprochene Raumwellenausbreitung unter Verwendung der Repeater 302 und 306 verstärkt werden kann. In diesem Beispiel kann der erste Repeater 302 die Kommunikationssignale mit geringer Latenz empfangen, die von der Antenne 128 ausgestrahlt werden. Die Signale können von dem ionisierten Bereich 120 gebrochen und zur Erde zurückgeschickt werden, wo sie von dem Repeater 302 empfangen und über Raumwellenausbreitung zurück übertragen werden. Das gebrochene Signal kann von dem Repeater 306 empfangen und unter Verwendung von Raumwellenausbreitung über die Antenne 132 an den zweiten Kommunikationsknoten 116 übertragen werden. Obwohl in 3 zwei Repeater-Stationen dargestellt sind, kann eine beliebige geeignete Anzahl, Konfiguration oder Positionierung der Repeater-Stationen 302 am Boden in Betracht gezogen. Eine erhöhte Anzahl der Repeater 302, 306 kann die Möglichkeit bereitstellen, Signale mit geringer Latenz über größere Distanzen in einer größeren Anordnung von Atmosphärenmissionen zu übertragen, allerdings können die physikalischen Einschränkungen der Repeater-Schaltungsanordnung, die das Signal empfängt und zurücksendet zusätzliche Latenz zu der Kommunikationsverbindung mit geringer Latenz 104 hinzufügen.
In 4 wird ein weiteres Beispiel des in 1 dargestellten Systems gezeigt, wobei ein oder mehrere Repeater entlang der ersten Kommunikationsverbindung luftgestützt sind, wie beispielsweise in einem Flugzeug, Luftschiff, Ballon oder einer anderen Vorrichtung 410, die ausgelegt ist, um den Repeater oben in der Atmosphäre zu halten. In diesem Beispiel können die Signale, die von dem ersten Kommunikationsknoten 112 über die Antenne 128 übertragen werden, von einem luftgestützten Repeater 414 entweder als Kommunikation in Sichtweite 402 oder durch Raumwellenausbreitung, wie an anderer Stelle hierin beschrieben, empfangen werden. Die Signale können von dem luftgestützten Repeater 414 empfangen und als Kommunikation in Sichtweite 406 oder durch Raumwellenausbreitung über die Verbindung mit geringer Latenz 104 an den zweiten Kommunikationsknoten 116 zurück übertragen werden.
Zusätzliche Details hinsichtlich der Raumwellenausbreitung sind in 5-7 dargestellt. Die Beziehung zwischen dem offenbarten System und verschiedenen Schichten der oberen Atmosphäre wird in 5 dargestellt. Zum Zweck der Funkübertragung können die Schichten der oberen Atmosphäre wie gezeigt in sukzessiv höhere Schichten, wie beispielsweise die Troposphäre 504, die Stratosphäre 508 und die Ionosphäre 512 unterteilt werden.
Die Ionosphäre heißt so, da sie eine hohe Konzentration an ionisierten Teilchen umfasst. Die Dichte dieser Teilchen ist in der Ionosphäre, die am weitesten von der Erde entfernt, sehr gering und wird fortschreitend in den Bereichen der Ionosphäre, die näher bei der Erde sind, höher. Der obere Bereich der Ionosphäre wird durch leistungsstarke elektromagnetische Strahlung von der Sonne mit Energie angereichert, die energiereiche Ultraviolettstrahlung umfasst. Diese Sonnenstrahlung bewirkt die Ionisierung der Luft in freie Elektronen, positive Ionen und negative Ionen. Obwohl die Dichte der Luftmoleküle in der oberen Ionosphäre gering ist, sind die Strahlungsteilchen aus dem Weltraum so energiereich, dass diese eine umfassende Ionisierung der relativ wenig Luftmoleküle, die vorhanden sind, bewirken. Die Ionisierung setzt sich nach unten durch die Ionosphäre mit abnehmender Intensität, sobald die Luft dichter wird, fort, womit der höchste Ionisierungsgrad an dem oberen Ende der Ionosphäre auftritt, während der niedrigste Grad in dem unteren Teil der Ionosphäre auftritt.
Diese Unterschiede der Ionisierung zwischen dem oberen und dem unteren Ende der Ionosphäre 512 werden genauer in 6 veranschaulicht. Die Ionosphäre wird in 6 mit drei Schichten dargestellt, die von der niedrigsten Ebene bis zur höchsten Ebene entsprechend als D-Schicht 608, E-Schicht 612 und F-Schicht 604 bezeichnet werden. Die F-Schicht 604 kann weiter in zwei Schichten unterteilt werden, die als F1 (die höhere Schicht) bei 616 und F2 (die untere Schicht) bei 620 bezeichnet werden. Die Gegenwart oder Abwesenheit der Schichten 616 und 620 in der Ionosphäre und ihre Höhe über der Erde variieren mit der Position der Sonne. Um zwölf Uhr mittags ist die Strahlung der Sonne 624, die in die Ionosphäre dringt, am stärksten, bei Sonnenuntergang nimmt sie ab und in der Nacht ist sie am schwächsten. Wird die Strahlung entfernt, rekombinieren viele der Ionen, wodurch die D-Schicht 608 und die E-Schicht 612 verschwinden und bewirken, dass die F1- und F2-Schicht 616, 620 in der Nacht zu einer einzelnen F-Schicht 604 rekombinieren. Da die Position der Sonne in Bezug auf einen bestimmten Punkt auf der Erde variiert, sind die exakten Eigenschaften der Schichten 608, 612, 616 und 620 der Ionosphäre 512 mitunter extrem schwer vorherzusagen, können jedoch durch Experimentieren bestimmt werden.
Die Fähigkeit einer Funkwelle, einen entfernten Ort unter Verwendung von Raumwellenausbreitung zu erreichen, hängt von zahlreichen Faktoren, wie beispielsweise der Ionendichte in den Schichten 608-620 (wenn diese vorhanden sind), der Frequenz der übertragenen elektromagnetischen Energie und dem Übertragungswinkel ab. Wenn die Frequenz einer Funkwelle beispielsweise graduell erhöht wird, wird ein Punkt erreicht, an dem die Welle nicht von der D-Schicht 608 gebrochen werden kann, die die am wenigsten ionisierte Schicht der Ionosphäre 512 ist. Die Welle kann sich weiter durch die D-Schicht 608 und in die E-Schicht 612 bewegen, in der ihre Frequenz mitunter noch immer zu hoch ist, um die einzelnen Teilchen zu brechen, die sich auch durch diese Schicht bewegen. Die Wellen 124 können sich weiter zu der F2-Schicht 620 und möglicherweise auch in die F1-Schicht 616 bewegen, bevor sie in Richtung Erde gebrochen werden. In manchen Fällen kann die Frequenz über einer entscheidenden Frequenz liegen, bei der keine Brechung mehr möglich ist, sodass die elektromagnetische Energie aus der Erdatmosphäre ausgestrahlt wird (708).
Somit bewegt sich die übertragene elektromagnetische Energie über einer bestimmten Frequenz vertikal in den Weltraum weiter und wird nicht von der Ionosphäre 512 gebrochen. Allerdings können manche Wellen unter der kritischen Frequenz gebrochen werden, wenn der Ausbreitungswinkel 704 gegenüber der Vertikalen verringert ist. Das Verringern des Ausbreitungswinkels 704 ermöglicht außerdem, dass die elektromagnetischen Wellen 124, die von der Antenne 128 übertragen werden, in Richtung der Erdoberfläche in eine tote Zone 720 gebrochen werden, wodurch es möglich wird, eine Sprungdistanz 724 zu überqueren und eine entfernte Antenne 132 zu erreichen. Daher hängt die Möglichkeit einer erfolgreichen Raumwellenausbreitung über eine bestimmte Sprungdistanz 724 weiter vom Übertragungswinkel sowie der Frequenz ab, daher variiert die maximale nutzbare Frequenz je nach der Bedingung der Ionosphäre, der gewünschten Sprungdistanz 724 und dem Ausbreitungswinkel 704. In 7 wird außerdem gezeigt, dass es unwahrscheinlich ist, dass eine Nichtraumwellenausbreitung, wie beispielsweise Bodenwellensignale und/oder Sichtliniensignale 716, die Sprungdistanz 724 überquert.
Da die Übertragungseigenschaften einer elektromagnetischen Welle je nach den Veränderungen der Ionosphäre aufgrund von Umweltbedingungen, wie beispielsweise Gewitter, Sonnenstürmen oder sogar Tageszeit oder Jahreszeit, variieren können, kann es wünschenswert sein, die Ionosphärenbedingungen direkt an Punkten in der Atmosphäre zu messen, an denen die elektromagnetischen Wellen gebrochen werden. Wie in 8 gezeigt, können Sensoren 804 positioniert werden, um Daten an jedem dieser Reflexionspunkte 808 zu sammeln. Jeder Sensor 804 ist so positioniert, dass ein Reflexionspunkt 808 direkt über dem Sensor 804 liegt. In anderen Ausführungsformen kann ein Sensor 804 jedoch so positioniert sein, dass ein direkter Pfad zwischen dem Sensor 804 und dem Reflexionspunkt 808 keine vertikale Linie bildet.
Die Sensoren 804 können Ionosphärensensoren zur Bestimmung von Ionosphärenbedingungen sein, wie der Ionosphärenhöhe, an einem bestimmten Ionosphärenort, wie einem Reflexionspunkt 808. Eine Art eines Ionosphärensensors, der genutzt werden kann, ist eine Ionosonde. Eine Ionosonde umfasst einen Hochfrequenzsender und einen Empfänger, der die Frequenz des Senders verfolgen kann. Die Ionosonde sendet kurze Impulse von elektromagnetischen Wellen im Allgemeinen von ihrem Standort vertikal nach oben in die Atmosphäre, die die Frequenzen, die im Hochfrequenzbereich liegen, durchlaufen. Diese Impulse werden an unterschiedlicher Höhe der Ionosphäre gebrochen und kehren zum Empfänger zurück. Die gebrochenen elektromagnetischen Wellen können von einem Steuersystem analysiert werden, das die Zeit zwischen der Übertragung und dem Empfang überprüft, um die Reflexionshöhe der elektromagnetischen Wellen in unterschiedlichen Frequenzen zu berechnen.
In manchen Ausführungsformen können die Sensoren 804 außerdem Wettersensoren umfassen, die Wetterbedingungen, wie beispielsweise Bewölkung, Gewitter oder andere Wetterbedingungen überwachen kann, die die Übertragung der elektromagnetischen Wellen beeinflussen können. Manche Sensoren 804 können die Fähigkeit aufweisen, sowohl die Ionosphärenbedingungen als auch die Wetterbedingungen an einer bestimmten Stelle in der Atmosphäre zu überwachen. Beispielsweise kann ein Sensor 804 eine Ionosonde und einen Blitzdetektor aufweisen.
Beispielsweise, wie in 8 dargestellt, kann es wünschenswert sein, Daten über eine lange Distanz zu übertragen, wie z. B. von Chicago in Illinois nach London in Großbritannien. Die Übertragung kann mehrere Hops umfassen, so dass mehrere Reflexionspunkte 808 vorhanden sind, an denen die Daten von der Ionosphäre gebrochen werden. Um eine genaue Übertragung der Daten zu gewährleisten, kann es wünschenswert sein, die Ionosphärenbedingungen und Wetterbedingungen an jedem der Reflexionspunkte 808 zu überwachen. Manche Ionosphärendaten sind öffentlich verfügbar, beispielsweise von der National Oceanic and Atmospheric Administration (Nationale Ozean- und Atmosphärenbehörde, NOAA) oder anderen Regierungsbehörden. Diese Daten werden jedoch nicht zwingenderweise an den Reflexionspunkten 808 des gewünschten Datenübertragungspfads gesammelt. Die Ionosphärendaten von anderen Stellen als den Reflexionspunkten 808 sind mitunter nicht genau genug, um eine erfolgreiche Datenübertragung zu gewährleisten. Daher kann die übertragende Partei die Reflexionspunkte 808 des Funkübertragungspfads vorbestimmten und die Sensoren 804 an den Reflexionspunkten 808 platzieren, um Ionosphärenbedingungen und andere Bedingungen, die die Übertragungsqualität beeinträchtigen, zu überwachen.
Wie in 8 gezeigt, können sich manche der Reflexionspunkte 808 über einer Landmasse befinden. An diesen Standorten kann ein Sensor 804 am Boden oder auf einem Gebäude oder einer anderen Struktur positioniert werden, die sich unter dem Reflexionspunkt 808 befindet, wodurch der Sensor 804 die Bedingungen am Reflexionspunkt 808 messen kann. Weitere Reflexionspunkte 808 des Funkübertragungspfads können über Wasser, wie einem großen See oder dem Ozean positioniert sein. In dieser Situation kann ein Sensor 804 im Wasser auf einem Boot, einer Plattform, einer Bohrinsel, einem Ballon oder einer anderen Struktur befestigt sein, die sich unter dem Reflexionspunkt 808 befindet, wodurch der Sensor 804 die Bedingungen am Reflexionspunkt 808 messen kann.
Daten, die von den Sensoren 804 gesammelt werden, können genutzt werden, um die Übertragungsqualität und -genauigkeit der vom System 100 übertragenen Daten zu verbessern. In 9 wird ein Beispiel für zusätzliche Aspekte eines Kommunikationsknotens 900 dargestellt, der den Kommunikationsknoten 112 und 116 von System 100 ähnelt. Der Kommunikationsknoten 900 kann einen Prozessor 904 umfassen, um verschiedene Aspekte des Kommunikationsknotens 900 zu steuern. Der Prozessor kann mit einem Arbeitsspeicher 916 verbunden sein, der nützlich ist, um Regeln, Befehlsdaten 920 oder historische Übertragungsdaten 922 zu speichern. Vorrichtungen zur Annahme von Benutzereingaben und Bereitstellung von Ausgaben (I/O) an einen Benutzer 924 können ebenfalls umfasst sein. Diese Vorrichtungen können eine Tastatur oder eine Kleintastatur, eine Maus, eine Anzeige wie einen Flachbildschirm und dergleichen, einen Drucker, Plotter oder 3D-Drucker, eine Kamera oder ein Mikrophon umfassen. Beliebige Vorrichtungen zur Benutzer-I/O können umfasst sein. Der Knoten 900 kann außerdem eine Netzwerkschnittstelle 932 umfassen, die von dem Prozessor 904 gesteuert wird und mit einem Kommunikationsnetzwerk 936 verbunden ist. Ein Sicherheitsmodul 928 kann ebenfalls umfasst sein und kann genutzt werden, um die Möglichkeit von Dritten verringern oder beseitigen, Daten, die zwischen den Kommunikationsknoten 900 übertragen werden, abzufangen, zu blockieren oder zu verändern. In einem Beispiel ist der Kommunikationsknoten 900 als computerausführbare Software implementiert, um die Interaktion der zahlreichen Aspekte des Knotens 900 zu steuern.
Die Netzwerkschnittstelle 936 kann konfiguriert sein, um Daten zu senden und zu empfangen, wie beispielsweise Befehlsdaten 920 oder Auslösedaten, die von einem Auslösesystem 940 weitergeleitet werden können. Das Kommunikationsnetzwerk 936 kann mit einem Netzwerk wie dem Internet verbunden und konfiguriert sein, um Daten ohne die Verwendung von Raumwellenausbreitung zu senden und zu empfangen. Beispielsweise kann das Kommunikationsnetzwerk 936 Daten über Glasfasern oder andere Übertragungsleitungen senden und empfangen, die entlang der Erde verlaufen, ähnlich der Übertragungsleitungen 144, die in vorherigen Figuren veranschaulicht wurden.
Der Knoten 900 kann eine zweite Netzwerkschnittstelle 908 umfassen, die von dem Prozessor 904 gesteuert wird und mit einer Funkfrequenz-Kommunikationsschnittstelle 912 verbunden ist. Die zweite Netzwerkschnittstelle 908 kann genutzt werden, um Daten, wie z. B. Befehlsdaten 920 oder Auslösedaten, die von dem Auslösesystem 940 weitergeleitet werden, zu übertragen. Die Netzwerkschnittstelle 908 kann mit einer Antenne, wie Antenne 128 verbunden sein, die mehrere Antennen oder Antennenelemente umfassen kann. Die Funkfrequenz-Kommunikationsschnittstelle 908 kann konfiguriert sein, um Daten, wie z. B. Auslösedaten, unter Verwendung von elektromagnetischen Wellen, die über die Antenne 128 übertragen und/oder empfangen werden, zu senden und zu empfangen. Wie vorstehend erwähnt, kann die Antenne 128 konfiguriert sein, um die elektromagnetischen Wellen über Raumwellenausbreitung zu senden und zu empfangen.
Der Knoten 900 kann Datenströme empfangen, die überwacht werden, um ein Übertragungsfrequenzmodell 960 zu entwickeln, das im Arbeitsspeicher 920 gespeichert werden kann. Wie gezeigt, können mehrere Datenströme von dem Knoten 900 empfangen werden. Der Prozessor 904 kann die Datenströme kombinieren, um einen fusionierten Datenstrom zu erzeugen, der als Eingabe für das Übertragungsfrequenzmodell 960 dient. In einer in 9 gezeigten Ausführungsform kann einer der fusionierten Datenströme Übertragungsdaten 944 sein, die In-Band-Daten, Außerbanddaten, öffentliche Daten und/oder private Daten umfassen können. Das Übertragungsfrequenzmodell 960 kann entwickelt werden, um in der Lage zu sein, Verzerrungen und andere Fehler in den Übertragungsdaten zu analysieren, um eine optimale Frequenz für die Übertragung zu bestimmen. Andere Datenquellen für den fusionierten Datenstrom können Ionosphärendaten 948 umfassen. Die Ionosphärendaten 948 können von den Sensoren 904 gesammelt werden, die an den Reflexionspunkten 908 des Übertragungspfads positioniert sind. Die Ionosphärendaten 948 können außerdem andere Quellen für Ionosphärendaten umfassen, die entweder in Echtzeit oder aus historischen Aufzeichnungen öffentlich verfügbar sind. Wetterdaten 952, die von den Sensoren 904 gesammelt werden, oder andere öffentlich oder privat aufgezeichnete Wetterdaten können ebenfalls an dem Knoten 900 gesammelt und als Eingabe für das Übertragungsfrequenzmodell 960 genutzt werden. Obwohl in 9 drei Arten der Eingabe für das Übertragungsfrequenzmodell 960 gezeigt werden, können in anderen Ausführungsformen je nach Wunsch mehrere Eingaben oder weniger Eingaben genutzt werden. Beispielsweise kann das Übertragungsfrequenzmodell 960 nur die Übertragungsdaten 944 und die Ionosphärendaten 948 umfassen.
Das Übertragungsfrequenzmodell 960 kann die Übertragungsdaten 944, Ionosphärendaten 948, Wetterdaten 952 und andere relevanten Datenströme nutzen, um eine optimale Arbeitsfrequenz für die Datenübertragung auf Basis der aktuellen Bedingungen zu bestimmen. Das Übertragungsfrequenzmodell 960 kann außerdem konfiguriert sein, um zukünftige Ionosphären- und andere Bedingungen vorherzusagen, die eine Auswirkung auf die Qualität der Datenübertragung haben können. Diese Prognosen können es dem Modell 960 ermöglichen, zu bestimmen, dass ein zukünftiger Frequenzwechsel notwendig sein kann, um eine optimale Datenübertragung aufrecht zu erhalten, und zu welchem Zeitpunkt ein Wechsel auf eine andere Frequenz notwendig sein kann. Das Modell 960 kann außerdem die Informationen von dem fusionierten Datenstrom nutzen, der aus den Dateneingaben 944, 948, und 952 erzeugt wurde, um ein übertragenes Signal auf Basis der Eigenschaften der übertragenen Daten zu ent- oder verschlüsseln.
In manchen Ausführungsformen wenn die Datenübertragung von einem Client 160 zu einem Anweisungsprozessor 168 nicht benötigt wird, kann die Antenne 128 im Rundfunkmodus betrieben werden, um öffentlich verfügbaren digitalen Inhalt, wie Musik, Nachrichten oder andere Formen der Information, zu übertragen. Die Sensoren 804 können die Eigenschaften des digitalen Rundfunksignals entlang des Übertragungspfads überwachen. Die von den Sensoren 804 gesammelten Daten können genutzt werden, um die Verschlechterung des Signals und der Frequenz des digitalen Rundfunks nachzubilden. Diese Daten können ein Teil der Eingabe in das Übertragungsfrequenzmodell 960 sein, um zukünftige Datenübertragungsfrequenzen, sowie den Zeitpunkt zu bestimmen, an dem auf eine andere Frequenz gewechselt wird, um eine optimale Datenübertragung zu erreichen und Fehler und Datenverzerrung zu vermeiden.
10 ist ein Flussdiagramm 1000, in dem ein Verfahren zur Übertragung von Daten unter Verwendung von Raumwellenausbreitung dargestellt ist. Die Stelle eines Reflexionspunkts des Datenübertragungspfads des übertragenen Datenstroms wird bestimmt 1005. Dann wird ein Sensor positioniert, um die Atmosphärenbedingungsdaten direkt an dem bestimmten Reflexionspunkt zu messen 1010. In manchen Ausführungsformen kann der Sensor direkt unter dem Reflexionspunkt positioniert werden. In anderen Ausführungsformen kann der Sensor an einer Stelle positioniert werden, die in Bezug auf den Reflexionspunkt winkelig ist. Die von dem Sensor gesammelten Atmosphärenbedingungsdaten werden als Eingabe 1015 in ein Übertragungsfrequenzmodell genutzt, das verwendet werden kann, um eine optimale Arbeitsfrequenz für die Übertragung des Datenstroms zu bestimmen. Dann wird der Datenstrom über Raumwellenausbreitung in der optimalen Arbeitsfrequenz übertragen 1020, die von dem Übertragungsfrequenzmodell bestimmt wurde.
Glossar von Definitionen und Alternativen
Die in den Patentansprüchen und der Beschreibung verwendete Terminologie soll ihre einfache und gewöhnliche Bedeutung haben, mit Ausnahme des explizit definierten Nachstehenden. Die Wörter in diesen Definitionen sollen ihre einfache und gewöhnliche Bedeutung haben. Eine solche einfache und gewöhnliche Bedeutung umfasst alle kohärenten Wörterbuchdefinitionen der jüngsten veröffentlichten Wörterbücher von Webster und Random House. Wie in der Beschreibung und den Patentansprüchen verwendet, gelten die folgenden Definitionen für die folgenden Ausdrücke oder gängigen Variationen davon (z. B. Singular/Plural-Formen, Gegenwart/Vergangenheit etc.):

„Antenne“ oder „Antennensystem“ bezieht sich im Allgemeinen auf eine elektrische Vorrichtung oder eine Reihe von Vorrichtungen, in einer beliebigen geeigneten Konfiguration, die elektrische Energie in elektromagnetische Strahlung umwandelt. Eine solche Strahlung kann in einer beliebigen Frequenz entlang des elektromagnetischen Spektrums entweder vertikal, horizontal oder zirkular polarisiert sein. Antennen, die mit zirkularer Polarität übertragen, weisen entweder eine rechtsdrehende oder eine linksdrehende Polarisation auf.

Im Fall von Funkwellen kann eine Antenne bei Frequenzen übertragen, die im Bereich des elektromagnetischen Spektrums von extrem niedriger Frequenz (ELF) bis zu extrem hoher Frequenz (EHF) reichen. Eine Antenne oder ein Antennensystem, die oder das ausgelegt ist, um Funkwellen zu übertragen, kann eine Anordnung von Metallleitern (Elementen) umfassen, die (oft über eine Übertragungsleitung) mit einem Empfänger oder Sender elektrisch verbunden sind. Ein oszillierender Strom aus Elektronen, der von einem Sender durch die Antenne bewegt wird, kann ein oszillierendes Magnetfeld um die Antennenelemente erzeugen, während die Ladung der Elektronen ebenfalls ein oszillierendes elektrisches Feld entlang der Elemente erzeugt. Diese zeitlich variierenden Felder strahlen von der Antenne als eine bewegte transversale elektromagnetische Feldwelle in den Raum ab. Im Gegensatz dazu üben die oszillierenden elektrischen und magnetischen Felder einer eintreffenden elektromagnetischen Welle während dem Empfang Kraft auf die Elektronen in den Antennenelementen aus, wodurch sich diese vor und zurück bewegen und oszillierende Ströme in der Antenne erzeugen. Diese Ströme können dann von Empfängern detektiert und verarbeitet werden, um digitale oder analoge Signaldaten abzurufen.
Antennen können so ausgelegt sein, dass sie Funkwellen in allen horizontalen Richtungen (Rundstrahlantennen) im Wesentlichen gleich oder bevorzugt in einer bestimmten Richtung (Richt- oder Hochleistungsantennen) senden und empfangen. Im letzteren Fall kann eine Antenne auch zusätzliche Elemente oder Oberflächen umfassen, die eine physische elektrische Verbindung zum Sender oder Empfänger haben können oder nicht. Beispielsweise dienen parasitäre Elemente, parabolische Reflektoren oder Hörner und andere solche nicht Strom führenden Elemente dazu, die Funkwellen in einen Strahl oder ein anderes gewünschtes Strahlungsdiagramm zu lenken. So können Antennen ausgelegt sein, um durch Anordnung dieser verschiedenen Flächen oder Elemente eine erhöhte oder reduzierte Richtcharakteristik oder einen erhöhten oder einen reduzierten „Gewinn“ aufzuweisen. Hochleistungsantennen können so ausgelegt sein, dass sie einen wesentlichen großen Teil der abgestrahlten elektromagnetischen Energie in eine bestimmte Richtung leiten, die vertikal, horizontal oder in eine beliebige Kombination davon sein kann.
Antennen können auch ausgelegt sein, um elektromagnetische Energie innerhalb eines bestimmten Bereichs von vertikalen Winkeln (d.h. „Startwinkeln“) in Bezug auf die Erde abstrahlen, um die elektromagnetische Energie in Richtung einer oberen Schicht der Atmosphäre, wie z.B. der Ionosphäre, zu fokussieren. Indem elektromagnetische Energie in einem bestimmten Winkel auf die obere Atmosphäre gerichtet wird, können zu bestimmten Tageszeiten bestimmte Sprungentfernungen erzielt werden, indem elektromagnetische Energie mit bestimmten Frequenzen übertragen wird.
Weitere Beispiele für Antennen sind Emitter und Sensoren, die elektrische Energie in Impulse elektromagnetischer Energie im sichtbaren oder unsichtbaren Lichtanteil des elektromagnetischen Spektrums umwandeln. Zu den Beispielen gehören lichtemittierende Dioden, Laser und dergleichen, die ausgelegt sind, um elektromagnetische Energie mit Frequenzen zu erzeugen, die entlang des elektromagnetischen Spektrums von fernem Infrarot bis zu extremem Ultraviolett reichen.
„Befehl“ oder „Befehlsdaten“ bezieht sich im Allgemeinen auf eine oder mehrere Direktiven, Anweisungen, Algorithmen oder Regeln, die eine Maschine so steuern, dass sie eine oder mehrere Aktionen, allein oder in Kombination, ausführt. Ein Befehl kann auf jede geeignete Weise gespeichert, übertragen, übermittelt oder auf andere Weise verarbeitet werden. Ein Befehl kann beispielsweise in einem Speicher gespeichert oder über ein Kommunikationsnetz als elektromagnetische Strahlung mit einer beliebigen geeigneten Frequenz über ein beliebiges geeignetes Medium übertragen werden.
„Computer“ bezieht sich im Allgemeinen auf jede Rechenvorrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie ein Ergebnis aus einer beliebigen Anzahl von Eingabewerten oder Variablen berechnet. Ein Computer kann einen Prozessor für die Durchführung von Berechnungen zur Verarbeitung der Ein- oder Ausgabe umfassen. Ein Computer kann einen Speicher für das Speichern von Werten, die vom Prozessor verarbeitet werden sollen, oder für die Speicherung der Ergebnisse einer früheren Verarbeitung umfassen.
Ein Computer kann auch konfiguriert sein, um die Eingabe und Ausgabe von einer Vielzahl von Eingabe- und Ausgabevorrichtungen zum Empfangen oder Senden von Werten zu akzeptieren. Zu diesen Vorrichtungen gehören andere Computer, Tastaturen, Mäuse, Bildschirme, Drucker, Industriegeräte und Systeme oder Maschinen aller Arten und Größen. Ein Computer kann beispielsweise eine Netzwerkschnittstelle steuern, um auf Anfrage verschiedene Netzwerkkommunikationsvorgänge auszuführen. Die Netzwerkschnittstelle kann Teil des Computers sein oder als separat und entfernt vom Computer charakterisiert sein.
Ein Computer kann eine einzelne, physische Computervorrichtung sein, wie z.B. ein Desktop-Computer, ein Laptop-Computer, oder er kann aus mehreren Vorrichtungen desselben Typs bestehen, wie z.B. einer Gruppe von Servern, die als eine Vorrichtung in einem vernetzten Cluster arbeiten, oder einer heterogenen Kombination verschiedener Computervorrichtungen, die als ein Computer arbeiten und durch ein Kommunikationsnetzwerk miteinander verbunden sind. Das mit dem Computer verbundene Kommunikationsnetzwerk kann auch mit einem weiteren Netzwerk wie dem Internet verbunden sein. So kann ein Computer einen oder mehrere physische Prozessoren oder andere Computervorrichtungen oder -schaltkreise umfassen und kann auch jede geeignete Art von Speicher umfassen.
Ein Computer kann auch eine virtuelle Computerplattform mit einer unbekannten oder schwankenden Anzahl von physischen Prozessoren und Speichern oder Speichervorrichtungen sein. Ein Computer kann sich also physisch an einem einzigen geografischen Standort befinden oder physisch über mehrere weit verstreute Standorte verteilt sein, wobei mehrere Prozessoren durch ein Kommunikationsnetzwerk miteinander verbunden sind, um als ein einziger Computer zu arbeiten.
Das Konzept „Computer“ und „Prozessor“ innerhalb eines Computers oder einer Computervorrichtung umfasst auch jeden solchen Prozessor oder jede solche Computervorrichtung, der/die dazu dient, Berechnungen oder Vergleiche als Teil eines offenbarten Systems durchzuführen. Verarbeitungsvorgänge im Zusammenhang mit Schwellenwertvergleichen, Regelvergleichen, Berechnungen und dergleichen, die in einem Computer stattfinden, können beispielsweise auf separaten Servern, demselben Server mit separaten Prozessoren oder in einer virtuellen Computerumgebung mit einer unbekannten Anzahl physischer Prozessoren, wie oben beschrieben, stattfinden.
Ein Computer kann gegebenenfalls mit einem oder mehreren Bildschirmen gekoppelt sein und/oder einen integrierten Bildschirm umfassen. Ebenso können Anzeigen Anzeigen desselben Typs oder eine heterogene Kombination verschiedener Bildschirme sein. Ein Computer kann auch ein oder mehrere Bedienereingabevorrichtungen, wie z.B. eine Tastatur, eine Maus, einen Touchscreen, ein Laser- oder Infrarot-Zeigegerät oder ein gyroskopisches Zeigegerät umfassen, um nur einige repräsentative Beispiele zu nennen. Neben einer Anzeige können auch ein oder mehrere andere Ausgabegeräte wie ein Drucker, ein Plotter, eine industrielle Fertigungsmaschine, ein 3D-Drucker und ähnliches eingeschlossen sein. So sind verschiedene Anordnungen von Anzeige-, Ein- und Ausgabegeräten möglich.
Mehrere Computer oder Computervorrichtungen können konfiguriert sein, um miteinander oder mit anderen Vorrichtungen über kabelgebundene oder drahtlose Kommunikationsverbindungen zu kommunizieren, um ein Kommunikationsnetzwerk zu bilden. Die Netzwerkkommunikationen können verschiedene Computer durchlaufen, die als Netzwerkgeräte wie Switches, Router, Firewalls oder andere Netzwerkvorrichtungen oder Schnittstellen arbeiten, bevor sie über andere größere Computernetzwerke wie das Internet geleitet wird. Die Kommunikationen können auch über das Kommunikationsnetz als drahtlose Datenübertragung über elektromagnetische Wellen durch Übertragungsleitungen oder den freien Raum geleitet werden. Zu solchen Kommunikationen gehören die Verwendung von WiFi oder einem anderen Wireless Local Area Network (WLAN) oder eines Mobil-Senders/- Empfängers zur Datenübertragung. Solche Signale entsprechen einer Reihe von Standards der drahtlosen oder mobilen Telekommunikationstechnologie wie 802.11a/b/g/n, 3G, 4G und dergleichen.
„Kommunikationsverbindung“ bezieht sich im Allgemeinen auf eine Verbindung zwischen zwei oder mehreren kommunizierenden Einheiten und kann einen Kommunikationskanal zwischen den kommunizierenden Einheiten umfassen oder nicht. Die Kommunikation zwischen den kommunizierenden Einheiten kann durch ein beliebiges geeignetes Mittel erfolgen. Die Verbindung kann beispielsweise als tatsächliche physische
Verbindung, als elektrische Verbindung, als elektromagnetische Verbindung, als logische Verbindung oder als beliebige andere geeignete Verbindung, die die Kommunikation ermöglicht, implementiert sein.
Im Falle einer tatsächlichen physischen Verbindung kann die Kommunikation durch mehrere Komponenten in der Kommunikationsverbindung erfolgen, die ausgelegt sind, um aufeinander durch physische Bewegung eines Elements in Bezug auf ein anderes zu reagieren. Im Falle einer elektrischen Verbindung kann die Kommunikationsverbindung aus mehreren elektrischen Leitern bestehen, die elektrisch miteinander verbunden sind, um die Kommunikationsverbindung zu bilden.
Im Falle einer elektromagnetischen Verbindung können die Verbindungselemente durch Senden oder Empfangen von elektromagnetischer Energie mit einer beliebigen geeigneten Frequenz umgesetzt werden, um zu ermöglichen, dass die Kommunikationen als elektromagnetische Wellen hindurchtreten. Diese elektromagnetischen Wellen können durch ein physikalisches Medium wie eine optische Faser oder durch den freien Raum oder eine beliebige Kombination davon hindurchtreten oder nicht. Elektromagnetische Wellen können mit einer beliebigen geeigneten Frequenz, einschließlich jeder beliebigen Frequenz im elektromagnetischen Spektrum, übertragen werden.
Im Falle einer logischen Verbindung kann die Kommunikationsverbindung eine konzeptionelle Verbindung zwischen Sender und Empfänger sein, wie z.B. eine Sendestation in der Empfangsstation. Die logische Verbindung kann eine beliebige Kombination von physischen, elektrischen, elektromagnetischen oder anderen Arten von Kommunikationsverbindungen umfassen.
„Kommunikationsknoten“ bezieht sich im Allgemeinen auf einen physischen oder logischen Verbindungspunkt, Umverteilungspunkt oder Endpunkt entlang einer Kommunikationsverbindung. Ein physischer Netzwerkknoten wird im Allgemeinen als aktive elektronische Vorrichtung bezeichnet, die entweder physisch, logisch oder elektromagnetisch mit einer Kommunikationsverbindung verbunden oder gekoppelt ist. Ein physischer Knoten ist in der Lage, 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 davon umfassen oder nicht.
„Kritischer Winkel“ bezieht sich im Allgemeinen auf den höchsten Winkel in Bezug auf eine vertikale Linie, die sich zum Mittelpunkt der Erde erstreckt, bei dem eine elektromagnetische Welle mit einer bestimmten Frequenz mittels Raumwellenausbreitung zur Erde zurückgeführt werden kann.
„Kritische Frequenz“ bezieht sich im Allgemeinen auf die höchste Frequenz, die zur Erde zurückkehrt, wenn sie unter gegebenen Ionosphärenbedingungen mittels Raumwellenausbreitung vertikal übertragen wird.
„Datenbandbreite“ bezieht sich im Allgemeinen auf den maximalen Durchsatz eines logischen oder physikalischen Kommunikationspfades in einem Kommunikationssystem. Die Datenbandbreite ist eine Übertragungsrate, die in Einheiten von Daten ausgedrückt werden kann, die pro Sekunde übertragen werden. In einem digitalen Kommunikationsnetzwerk sind die Einheiten der übertragenen Daten Bits und der maximale Durchsatz eines digitalen Kommunikationsnetzwerks wird daher im Allgemeinen in „Bits pro Sekunde“ oder „Bit/s“ ausgedrückt. Im weiteren Sinne können auch die Begriffe „Kilobit/s“ oder „Kbit/s“, „Megabit/s“ oder „Mbit/s“ und „Gigabit/s“ oder „Gbit/s“ verwendet werden, um die Datenbandbreite eines bestimmten digitalen Kommunikationsnetzwerks auszudrücken. Datennetzwerke können nach ihren Datenbandbreiteleistungsmerkmalen anhand bestimmter Metriken wie „Peak-Bitrate“, „mittlere Bitrate“, „maximale Dauerbitrate“, „Informationsrate“ oder „Nutzbitrate der physischen Schicht“ bewertet werden Beispielsweise messen Bandbreitentests den maximalen Durchsatz eines Computernetzwerks. Der Grund für diese Verwendung ist, dass sich die maximale Datenrate einer physischen Kommunikationsverbindung nach dem Hartley-Gesetz proportional zu ihrer Frequenzbandbreite in Hertz verhält.
Die Datenbandbreite kann auch gemäß der maximalen Übertragungsrate für ein bestimmtes Kommunikationsnetzwerk charakterisiert werden. Beispielsweise:

„Niedrige Datenbandbreite“ bezieht sich im Allgemeinen auf ein Kommunikationsnetzwerk mit einer maximalen Datenübertragungsrate, die etwa gleich oder kleiner als 1.000.000 Dateneinheiten pro Sekunde ist. In einem digitalen Kommunikationsnetzwerk ist die Dateneinheit beispielsweise ein Bit. Deshalb sind Kommunikationsnetzwerke mit niedriger Datenbandbreite im Allgemeinen Netzwerke mit einer maximalen Datenübertragungsrate, die etwa gleich oder kleiner als 1.000.000 Dateneinheiten pro Sekunde (1 Mbit/s) ist.
„Hohe Datenbandbreite“ bezieht sich im Allgemeinen auf ein Kommunikationsnetzwerk mit einer maximalen Datenübertragungsrate, die mehr als 1.000.000 Dateneinheiten pro Sekunde beträgt. Beispielsweise ist ein digitales Kommunikationsnetzwerk mit hoher Datenbandbreite ein digitales Kommunikationsnetzwerk mit einer maximalen Datenübertragungsrate, die größer als 1.000.000 Bits pro Sekunde (1 Mbit/s) ist.

„Elektromagnetische Strahlung“ bezieht sich im Allgemeinen auf die von elektromagnetischen Wellen abgestrahlte Energie. Elektromagnetische Strahlung wird aus anderen Arten von Energie erzeugt und wird bei ihrer Zerstörung in andere Arten umgewandelt. Elektromagnetische Strahlung trägt diese Energie mit sich, wenn sie sich mit Lichtgeschwindigkeit (im Vakuum) von ihrer Quelle wegbewegt. Elektromagnetische Strahlung trägt auch sowohl Impuls als auch Drehimpuls. All diese Eigenschaften können Materie, mit der die elektromagnetische Strahlung in Wechselwirkung tritt, während sie sich von ihrer Quelle weg nach außen bewegt, verliehen werden.
Elektromagnetische Strahlung verändert die Geschwindigkeit beim Übergang von einem Medium zu einem anderen. Beim Übergang von einem Medium zum nächsten können die physikalischen Eigenschaften des neuen Mediums dazu führen, dass die abgestrahlte Energie teilweise oder vollständig reflektiert wird, während die restliche Energie in das neue Medium übergeht. Dies geschieht an jeder Verbindungsstelle zwischen Medien, auf die elektromagnetische Strahlung auf ihrem Weg trifft.
Das Photon ist das Quantum der elektromagnetischen Wechselwirkung und ist der Grundbestandteil aller Formen elektromagnetischer Strahlung. Die Quantennatur des Lichts wird bei hohen Frequenzen deutlicher, da sich elektromagnetische Strahlung mit zunehmender Frequenz mehr wie Teilchen und weniger wie Wellen verhält.
„Verzerrung“ bezieht sich im Allgemeinen auf die Veränderung der ursprünglichen Form oder einer anderen Eigenschaft von etwas, und genauer gesagt auf die Veränderung der Wellenform eines informationstragenden Signals. Zu den Verzerrungen können Amplituden-, Oberwellen-, Frequenz-, Phasen-, Polarisations- und Gruppenverzögerungsverzerrungen gehören, ohne auf diese beschränkt zu sein. Zu den Verzerrungen können lineare, nicht lineare, systematische und/oder zufällige Änderungen des informationstragenden Signals gehören. Zu den Verzerrungen können Änderungen an analogen und/oder digitalen Signalen gehören.
„Elektromagnetisches Spektrum“ bezieht sich im Allgemeinen auf den Bereich aller möglichen Frequenzen elektromagnetischer Strahlung. Das elektromagnetische Spektrum wird im Allgemeinen wie folgt kategorisiert, in der Reihenfolge steigender Frequenz und Energie und abnehmender Wellenlänge:

„Extrem niedrige Frequenz“ (ELF) bezeichnet im Allgemeinen ein Frequenzband von etwa 3 bis etwa 30 Hz mit Wellenlängen von etwa 100.000 bis 10.000 km Länge.
„Super niedrige Frequenz“ (SLF) bezeichnet im Allgemeinen ein Frequenzband von etwa 30 bis etwa 300 Hz mit Wellenlängen von etwa 10.000 bis 1000 km Länge.
„Stimmfrequenz“ oder „Sprachband“ bezeichnet im Allgemeinen elektromagnetische Energie, die für das menschliche Ohr hörbar ist. Erwachsene Männer sprechen im Allgemeinen im Bereich zwischen etwa 85 und etwa 180 Hz, während erwachsene Frauen im Allgemeinen im Bereich von etwa 165 bis etwa 255 Hz sprechen.
„Sehr niedrige Frequenz“ (VLF) bezeichnet im Allgemeinen ein Frequenzband von etwa 3 kHz bis etwa 30 kHz mit entsprechenden Wellenlängen von etwa 10 bis etwa 100 km Länge.
„Niedrige Frequenz“ (LF) bezeichnet im Allgemeinen ein Frequenzband von etwa 30 kHz bis etwa 300 kHz mit einem Wellenlängenbereich von etwa 1 bis etwa 10 km.
„Mittlere Frequenz“ (MF) bezeichnet im Allgemeinen ein Frequenzband von etwa 300 kHz bis etwa 3 MHz mit Wellenlängen von etwa 1000 bis etwa 100 m Länge.
„Hohe Frequenz“ (HF) bezeichnet im Allgemeinen ein Frequenzband von etwa 3 MHz bis etwa 30 MHz mit Wellenlängen von etwa 100 bis etwa 10 m Länge.
„Sehr hohe Frequenz“ (VHF) bezeichnet im Allgemeinen ein Frequenzband von etwa 30 Hz bis etwa 300 MHz mit Wellenlängen von etwa 10 bis etwa 1 m Länge.
„Ultrahohe Frequenz“ (UHF) bezeichnet im Allgemeinen ein Frequenzband von etwa 300 MHz bis etwa 3 GHz mit Wellenlängen im Bereich von etwa 1 m bis etwa 10 cm.
„Superhohe Frequenz“ (SHF) bezeichnet im Allgemeinen ein Frequenzband von etwa 3 GHz bis etwa 30 GHz mit Wellenlängen im Bereich von etwa 10 cm bis etwa 1 cm.
„Extrem hohe Frequenz“ (EHF) bezeichnet im Allgemeinen ein Frequenzband von etwa 30 GHz bis etwa 300 GHz mit Wellenlängen im Bereich von etwa 1 cm bis etwa 1 mm.
„Fernes Infrarot“ (FIR) bezeichnet im Allgemeinen ein Frequenzband von etwa 300 GHz bis etwa 20 THz mit Wellenlängen im Bereich von etwa 1 mm bis etwa 15 µm.
„Langwelliges Infrarot“ (LWIR) bezeichnet im Allgemeinen ein Frequenzband von etwa 20 THz bis etwa 37 THz mit Wellenlängen im Bereich von etwa 15 µm bis etwa 8 µm.
„Mittleres Infrarot“ (MIR) bezeichnet im Allgemeinen ein Frequenzband von etwa 37 THz bis etwa 100 THz mit Wellenlängen von etwa 8 µm bis etwa 3 µm Länge.
„Kurzwelliges Infrarot“ (SWIR) bezeichnet im Allgemeinen ein Frequenzband von etwa 100 THz bis etwa 214 THz mit Wellenlängen von etwa 3 µm bis etwa 1,4 µm Länge.
„Nahinfrarot“ (NIR) bezeichnet im Allgemeinen ein Frequenzband von etwa 214 THz bis etwa 400 THz mit Wellenlängen von etwa 1,4 µm bis etwa 750 nm Länge.
„Sichtbares Licht“ bezeichnet im Allgemeinen ein Frequenzband von etwa 400 THz bis etwa 750 THz mit Wellenlängen von etwa 750 nm bis etwa 400 nm Länge.
„Nahultraviolett“ (NUV) bezeichnet im Allgemeinen ein Frequenzband von etwa 750 THz bis etwa 1 PHz mit Wellenlängen von etwa 400 nm bis etwa 300 nm Länge.
„Mittleres Ultraviolett“ (MUV) bezeichnet im Allgemeinen 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) bezeichnet im Allgemeinen 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) bezeichnet im Allgemeinen ein Frequenzband von etwa 2,48 PHz bis etwa 30 PHz mit Wellenlängen von etwa 121 nm bis etwa 10 nm Länge.
„Weiche Röntgenstrahlen“ (SX) bezeichnen im Allgemeinen ein Frequenzband von etwa 30 PHz bis etwa 3 EHz mit Wellenlängen von etwa 10 nm bis etwa 100 pm Länge.
„Harte Röntgenstrahlen“ (HX) bezeichnen im Allgemeinen ein Frequenzband von etwa 3 EHz bis etwa 30 EHz mit Wellenlängen von etwa 100 pm bis etwa 10 pm Länge.
„Gammastrahlen“ bezeichnen im Allgemeinen ein Frequenzband mit mehr als etwa 30 EHz mit Wellenlängen von weniger als etwa 10 pm Länge.

„Elektromagnetische Wellen“ beziehen sich im Allgemeinen auf Wellen mit einer getrennten elektrischen und magnetischen Komponente. Die elektrischen und magnetischen Komponenten einer elektromagnetischen Welle schwingen in Phase und sind immer durch einen 90-Grad-Winkel getrennt. Elektromagnetische Wellen können von einer Quelle ausgehen, um elektromagnetische Strahlung zu erzeugen, die durch ein Medium oder durch ein Vakuum hindurchtreten kann. Zu den elektromagnetischen Wellen gehören Wellen, die mit einer beliebigen Frequenz im elektromagnetischen Spektrum schwingen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Funkwellen, sichtbares und unsichtbares Licht, Röntgen- und Gammastrahlen.
Die Bezeichnung „Frequenzbandbreite“ oder „Band“ bezieht sich im Allgemeinen auf einen zusammenhängenden Bereich von Frequenzen, der durch eine obere und untere Frequenz definiert ist. Die Frequenzbandbreite wird daher typischerweise als eine Anzahl von Hertz (Zyklen pro Sekunde) ausgedrückt, die die Differenz zwischen der oberen und der unteren Frequenz des Bandes darstellt und die oberen und unteren Frequenzen selbst umfassen kann oder nicht. Ein „Band“ kann daher durch eine bestimmte Frequenzbandbreite für eine bestimmte Region definiert und mit allgemein vereinbarten Bedingungen bezeichnet werden. Zum Beispiel wird dem „20-Meter-Band“ in den Vereinigten Staaten der Frequenzbereich von 14 MHz bis 14,35 MHz zugewiesen und damit eine Frequenzbandbreite von 0,35 MHz oder 350 KHz definiert. In einem weiteren Beispiel hat die Internationale Fernmeldeunion (ITU) den Frequenzbereich von 300 MHz bis 3 GHz als „UHF-Band“ bezeichnet.
Die Bezeichnung „faseroptischer Kommunikation“ versteht man im Allgemeinen ein Verfahren zur Übertragung von Daten von einem Ort zu einem anderen, indem elektromagnetische Energieimpulse durch eine optische Faser gesendet werden. Die übertragene Energie kann eine elektromagnetische Trägerwelle bilden, die moduliert werden kann, um Daten zu tragen. Faseroptische Kommunikationsleitungen, die zur Datenübertragung Glasfaserkabel verwenden, können so konfiguriert sein, dass sie eine hohe Datenbandbreite aufweisen. Faseroptische Kommunikationsleitungen können beispielsweise 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. Opto-elektronische Repeater können entlang einer faseroptischen Kommunikationsleitung eingesetzt werden, um die elektromagnetische Energie von einem Segment des Glasfaserkabels in ein elektrisches Signal umzuwandeln. Der Repeater kann das elektrische Signal als elektromagnetische Energie entlang eines anderen Segments des Glasfaserkabels mit einer höheren Signalstärke weiterleiten, als es empfangen wurde.
„Finanzinstrument“ bezieht sich im Allgemeinen auf einen beliebigen handelsfähigen Vermögenswert. Zu den allgemeinen Beispielen gehören unter anderem Bargeld, der Nachweis einer Beteiligung an einem Unternehmen oder ein vertragliches Recht auf Erhalt oder Lieferung von Bargeld oder anderen Finanzinstrumenten. Konkrete Beispiele umfassen Anleihen, Wechsel (z.B. kommerzielle Wechsel und Schatzanweisungen), Aktien, Darlehen, Einlagen, Einlagenzertifikate, Bond Futures oder Optionen auf Bond Futures, kurzfristige Zinstermingeschäfte, Aktienoptionen, Aktientermingeschäfte, Devisentermingeschäfte, Zinssatz-Swaps, Zinsober- und -untergrenzen, Zinsoptionen, Forward Rate Agreements, Aktienoptionen, Devisenoptionen, Devisen-Swaps, Währungs-Swaps oder jegliche Art von Derivaten.
„Boden“ wird eher im elektrischen/elektromagnetischen Sinne verwendet und bezieht sich im Allgemeinen auf die Erdoberfläche einschließlich Land und Gewässer, wie Meere, Seen und Flüsse.
„Bodenwellenausbreitung“ bezieht sich im Allgemeinen auf ein Übertragungsverfahren, bei dem eine oder mehrere elektromagnetische Wellen über die Grenze zwischen Boden und Atmosphäre geleitet werden, um sich entlang des Bodens auszubreiten. Die elektromagnetische Welle breitet sich durch Wechselwirkung mit der halbleitenden Oberfläche der Erde aus. Im Wesentlichen klammert sich die Welle an die Oberflächen, um der Erdkrümmung zu folgen. Typischerweise, aber nicht immer, liegt die elektromagnetische Welle in Form einer Boden- oder Oberflächenwelle vor, die durch niederfrequente Funkwellen gebildet wird.
„Identifikator“ bezieht sich im Allgemeinen auf einen Namen, der entweder ein einzigartiges Ding oder eine einzigartige Klasse von Dingen identifiziert (d.h. die Identität eines solchen Dings kennzeichnet), 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“ bezieht sich oft auf Identität, Identifizierung (den Prozess der Identifizierung) oder einen Identifikator (d.h. eine Identifizierungsinstanz). Ein Bezeichner kann Wörter, Zahlen, Buchstaben, Symbole, Formen, Farben, Laute oder eine Kombination davon umfassen oder nicht.
Die Wörter, Zahlen, Buchstaben oder Symbole können einem Kodierungssystem entsprechen (wobei Buchstaben, Ziffern, Wörter oder Symbole Ideen oder längere Bezeichner repräsentieren) oder einfach willkürlich sein. Wenn ein Identifikator einem Verschlüsselungssystem entspricht, wird er oft als Code oder ID-Code bezeichnet. Identifikatoren, die keinem Verschlüsselungsschema entsprechen, werden oft als willkürliche IDs bezeichnet, weil sie willkürlich zugewiesen werden, ohne dass sie in einem anderen Kontext über die Identifizierung von etwas hinaus eine Bedeutung haben.
Die Bezeichnung „In-Band-Daten“ bezieht sich im Allgemeinen auf Daten, die aus dem Hauptdatenübertragungsstrom zwischen zwei Kommunikationsknoten gesammelt werden. Typischerweise entsprechen In-Band-Daten der Hauptdatenübertragung, die durch die übertragende Partei gesendet wird. Diese Daten können gesammelt und analysiert werden, um die Durchführbarkeit der Übertragung von Daten bei einer bestimmten Frequenz unter den Ionosphärenbedingungen zum Zeitpunkt der Übertragung zu bestimmen.
„Ionosphäre“ bezieht sich im Allgemeinen auf die Schicht der Erdatmosphäre, die eine hohe Konzentration an Ionen und freien Elektronen enthält und in der Lage ist, Funkwellen zu reflektieren. Die Ionosphäre umfasst die Thermosphäre sowie Teile der Mesosphäre und der Exosphäre. Die Ionosphäre erstreckt sich von etwa 25 bis etwa 600 Meilen (etwa 40 bis 1.000 km) oberhalb der Erdoberfläche. Die Ionosphäre umfasst eine Reihe von Schichten, die beträchtliche Unterschiede in Höhe, Dichte und Dicke aufweisen, die von einer Reihe von Faktoren, einschließlich der Sonnenaktivität, wie z.B. Sonnenflecken, abhängen. Die verschiedenen Schichten der Ionosphäre sind nachstehend identifiziert.

Die „D-Schicht“ der Ionosphäre ist die innerste Schicht, die sich von etwa 25 Meilen (40 km) bis etwa 55 Meilen (90 km) oberhalb der Erdoberfläche erstreckt. Die Schicht ist in der Lage, Signale mit niedrigen Frequenzen zu brechen, aber sie lässt hochfrequente Funksignale mit einer gewissen Dämpfung passieren. Die D-Schicht verschwindet normalerweise, aber nicht in allen Fällen, schnell nach Sonnenuntergang aufgrund der schnellen Rekombination ihrer Ionen.
Die „E-Schicht“ der Ionosphäre ist die mittlere Schicht, die sich von etwa 55 Meilen (90 km) bis etwa 90 Meilen (145 km) oberhalb der Erdoberfläche erstreckt. Die E-Schicht ist typischerweise in der Lage, Signale mit höheren Frequenzen als die D-Schicht zu brechen. Abhängig von den Bedingungen kann die E-Schicht normalerweise Frequenzen bis zu 20 MHz brechen. Die Geschwindigkeit der ionischen Rekombination in der E-Schicht ist in gewisser Weise schnell, so dass sie nach Sonnenuntergang bis Mitternacht fast vollständig verschwindet. Die E-Schicht kann ferner eine sogenannte „E_s-Schicht“ oder „sporadische E-Schicht“ umfassen, die durch kleine, dünne Wolken mit intensiver Ionisierung gebildet wird. Die sporadische E-Schicht kann Funkwellen reflektieren, sogar Frequenzen bis zu 225 MHz, wenn auch selten. Sporadische E-Schichten bilden sich am häufigsten während der Sommermonate, und weisen Übersprungdistanzen von etwa 1.020 Meilen (1.640 km) auf. Bei der sporadischen E-Schicht kann Ein-Hop-Ausbreitung von etwa 560 Meilen (900 km) bis zu 1.600 Meilen (2.500 km) und eine Zwei-Hop-Ausbreitung über 2.200 Meilen (3.500 km) erfolgen.
Die „F-Schicht“ der Ionosphäre ist die oberste Schicht, die sich von etwa 90 Meilen (145 km) bis etwa 310 Meilen (500 km) oder mehr oberhalb der Erdoberfläche erstreckt. Die Ionisierung in der F-Schicht ist typischerweise ziemlich hoch und schwankt stark im Laufe des Tages, wobei die höchste Ionisierung normalerweise gegen Mittag auftritt. Bei Tageslicht teilt sich die F-Schicht in zwei Schichten, die F₁-Schicht und die F₂-Schicht. Die F₂-Schicht ist die äußerste Schicht und liegt als solche höher als die F₁-Schicht. Da die Atmosphäre in diesen Höhenlagen dünner wird, erfolgt die Rekombination der Ionen langsam, so dass die F-Schicht konstant ionisiert bleibt, entweder bei Tag oder bei Nacht, so dass die meisten (aber nicht alle) Raumwellenausbreitungen von Funkwellen in der F-Schicht stattfinden, wodurch die Hochfrequenz- (HF-) oder Kurzwellenkommunikation über große Entfernungen erleichtert wird. Die F-Schichten sind zum Beispiel in der Lage, hochfrequente Übertragungen über große Entfernungen für Frequenzen von bis zu 30 MHz zu brechen.

„Latenz“ bezieht sich im Allgemeinen auf die Zeit zwischen Ursache und Wirkung in einem System. Latenz ist physikalisch eine Konsequenz der beschränkten Geschwindigkeit, mit der sich eine beliebige physikalische Wechselwirkung in einem System ausbreitet. Die Geschwindigkeit, mit der sich eine Wirkung in einem System ausbreiten kann, ist immer kleiner oder gleich Lichtgeschwindigkeit. Deshalb kommt es bei jedem physikalischen System, das einen Zeitabstand zwischen Ursache und Wirkung aufweist, zu einer Art von Latenz. Beispielsweise bezieht sich Latenz in einer Kommunikationsverbindung oder in einem Kommunikationsnetzwerk im Allgemeinen auf die Mindestzeit, in der Daten von einem Punkt zu einem weiteren Punkt übermittelt werden. Latenz in Hinblick auf Kommunikationsnetzwerke kann auch als Zeit gekennzeichnet sein, in der sich Energie von einem Punkt entlang des Netzwerks zu einem anderen bewegt. In Bezug auf Verzögerungen, die von der Ausbreitung elektromagnetischer Energie entlang eines bestimmten Ausbreitungswegs verursacht werden, kann Latenz wie folgt kategorisiert werden:

„Geringe Latenz“ bezieht sich im Allgemeinen auf eine Zeitdauer, die kleiner oder in etwa gleich einer Ausbreitungszeit ist, die um 10 % größer ist als die Zeit, in sich der Licht auf einem gegebenen Ausbreitungspfad in einem Vakuum bewegt. Als Formel wird die geringe Latenz wie folgt definiert: $L a t e n z_{g e r i n g} \leq \frac{d}{c} \cdot k$
worin:
- d = Distanz (Meilen)
- c = die Geschwindigkeit von Licht in einem Vakuum (186.000 Meilen/s)
- k = eine skalare Konstante von 1,1
Beispielsweise legt Licht 25.000 Meilen in einem Vakuum in etwa 0,1344 s zurück. Eine Kommunikationsverbindung mit „geringer Latenz“, über die Daten über diesen 25.000 Meilen langen Ausbreitungspfad übermittelt werden, wäre daher in der Lage, zumindest einen Teil der Daten über die Verbindung in etwa 0,1478 s oder weniger zu übermitteln.
„Hohe Latenz“ bezieht sich im Allgemeinen auf einen Zeitraum, der über 10 % größer ist als die Zeit, in der Licht einen gegebenen Ausbreitungspfad in einem Vakuum zurücklegt. Als Formel wird hohe Latenz wie folgt definiert: $L a t e n z_{h o c h} > \frac{d}{c} \cdot k$
worin:
- d = Distanz (Meilen)
- c = die Geschwindigkeit von Licht in einem Vakuum (186.000 Meilen/s)
- k = eine skalare Konstante von 1, 1
Beispielsweise kann Licht 8.000 Meilen in einem Vakuum in etwa 0,04301 s zurücklegen. Eine Kommunikationsverbindung mit „hoher Latenz“, die Daten über diesen Übertragungspfad überträgt, wäre daher in der Lage, zumindest einen Teil der Daten über die Verbindung in etwa 0,04731 s oder mehr zu übertragen.

Die „hohe“ und „geringe“ Latenz eines Netzwerks kann von der Datenbandbreite unabhängig sein. Manche Netzwerke mit „hoher“ Latenz können eine hohe Übertragungsrate aufweisen, die höher ist als jene eines Netzwerks mit „geringer“ Latenz, aber dies muss nicht immer der Fall sein. Manche Netzwerke mit „geringer“ Latenz können eine Datenbandbreite aufweisen, die die Bandbreite eines Netzwerks mit „hoher“ Latenz überschreitet.
„Maximal verwendbare Frequenz (MUF)“ bezieht sich im Allgemeinen auf die höchste Frequenz, die unter Verwendung einer Raumwellenausbreitung zur Erde zurückgestrahlt wird.
„Arbeitsspeicher“ bezieht sich im Allgemeinen auf ein beliebiges Speichersystem oder -vorrichtung, das/die ausgelegt ist, Daten oder Informationen zu speichern. Jeder Arbeitsspeicher kann eine oder mehrere Arten eines elektronischen Festspeichers, Magnetspeichers oder optischen Speichers aufweisen, um nur einige wenige zu nennen. Als nichtbeschränkendes Beispiel kann jeder Arbeitsspeicher einen elektronischen Direktzugriffsfestspeicher (RAM), einen Sequenzzugriffsspeicher (SAM) (wie der First-In-First-Out- (FIFO-) Typ oder der Last-In-First-Out- (LIFO-) Typ), einen programmierbaren Nur-Lesespeicher (PROM), einen elektronisch programmierbaren Nur-Lesespeicher (EPROM) oder einen elektronisch löschbaren programmierbaren Nur-Lesespeicher (EEPROM); einen Optische-Disc-Arbeitsspeicher (wie eine DVD oder CD-ROM); eine magnetisch verschlüsselte Festplatte, eine Diskette, ein Band oder ein Kartuschenmedium; oder eine Kombination aus jedem dieser Arbeitsspeichertypen aufweisen. Zudem kann jeder Arbeitsspeicher flüchtig, nichtflüchtig oder eine Hybridkombination aus flüchtigen und nichtflüchtigen Typen sein.
„Rauschen“ bezieht sich im Allgemeinen auf eine oder mehrere Störungen, die den Empfang eines Signals und/oder von Informationen stören oder diesen verhindern.
„Nicht-Raumwellenausbreitung“ bezieht sich im Allgemeinen auf alle Formen der Übertragung, verdrahtet und/oder drahtlos, bei denen die Informationen nicht durch Reflektieren einer elektromagnetischen Welle aN der Ionosphäre übertragen werden.
„Optimale Arbeitsfrequenz“ bezieht sich im Allgemeinen auf die Frequenz, die über Raumwellenausbreitung den konsistentesten Kommunikationspfad bereitstellt. Abhängig von einer Reihe von Faktoren wie den Ionensphärenbedingungen und der Tageszeit kann diese über die Zeit hinweg variieren. Für Übertragungen unter Verwendung der F₂-Schicht der Ionosphäre beträgt die Arbeitsfrequenz im Allgemeinen rund 85 % der MUF und für die E-Schicht liegt die optimale Arbeitsfrequenz im Allgemeinen nahe der MUF.
„Optische Faser“ bezieht sich im Allgemeinen auf einen elektromagnetischen Wellenleiter, der eine längliche Leitung aufweist, die ein im Wesentlichen transparentes Medium aufweist, durch das sich elektromagnetische Energie fortbewegt, wenn sie die den Weg der langen Achse der Leitung zurücklegt. Elektromagnetische Strahlung kann durch die interne Gesamtreflexion der elektromagnetischen Strahlung, wenn diese sich durch die Leitung bewegt, innerhalb der Leitung aufrechterhalten werden. Die interne Gesamtreflexion wird im Allgemeinen unter Verwendung optischer Fasern erzielt, die einen im Wesentlichen transparenten Kern, umgeben von einem zweiten im Wesentlichen transparenten Verkleidungshülle mit einem geringeren Brechungsindex als der Kern, aufweisen.
Optische Fasern werden im Allgemeinen aus dielektrischem Material hergestellt, das nicht elektrisch leitfähig, sondern im Wesentlichen transparent ist. Solche Materialien können eine beliebige Kombination aus extrudiertem Glas wie Silica, Fluoridglas, Phosphatglas, Chalkogenidglas oder Polymermaterial wie verschiedene Arten von Kunststoff oder anderem geeigneten Material umfassen und können in einer beliebigen Querschnittsform, mit einer beliebigen Länge oder Abmessung konstruiert werden. Beispiele für elektromagnetische Energie, die erfolgreich durch optische Fasern geleitet werden kann, umfassen elektromagnetische Wellen im Nahinfrarot-, Mittelinfrarot- und dem sichtbares-Licht-Bereich des elektromagnetischen Spektrums, obwohl elektromagnetische Energie jeder beliebigen geeigneten Frequenz verwendet werden kann.
„Außerbanddaten“ bezieht sich im Allgemeinen auf Daten, die aus einem Kanal gesammelt wurden, der unabhängig von dem Kanal ist, über den der Hauptdatenstrom übermittelt wird. Die Außerbanddatenströme können Datenströme sein, die durch Raumwellenausbreitung von Dritten gesendet werden, oder können Datenströme sein, die von einer übertragenden Partei entlang eines anderen Kanals als der Hauptdatenübertragungsstrom gesendet werden. Die gesammelten Daten können Ionosphärendaten umfassen, z.B. von einer Ionosonde, oder können allgemeine Daten sein, die gesammelt und analysiert werden, um die Durchführbarkeit des Übermittelns von Daten bei einer bestimmten Frequenz unter den aktuellen Ionosphärenbedingungen zu bestimmen.
„Polarisation“ bezieht sich im Allgemeinen auf die Ausrichtung des elektrischen Felds („E-Ebene“) einer ausgestrahlten elektromagnetischen Energiewelle in Bezug auf die Erdoberfläche und wird durch die physikalische Struktur und Ausrichtung der ausstrahlenden Antenne bestimmt. Die Polarisation kann getrennt von der Ausrichtung einer Antenne berücksichtigt werden. Daher kann eine einfache gerade Drahtantenne eine Polarisation aufweisen, wenn sie im Wesentlichen vertikal montiert ist, und eine andere Polarisation aufweisen, wenn sie im Wesentlichen horizontal montiert ist. Als Transversalwelle befindet sich das Magnetfeld einer Funkwelle im rechten Winkel zu jener des elektrischen Felds, aber üblicherweise soll die „Polarisation“ einer Antenne so verstanden werden, dass sie sich auf die Richtung des elektrischen Felds bezieht.
Reflexionen beeinträchtigen die Polarisierung im Allgemeinen. Bei Funkwellen ist ein wichtiger Reflektor die Ionosphäre, die die Polarisation der Welle verändern kann. Daher kann bei Signalen, die mittels Reflexion durch die Ionosphäre (eine Raumwelle) empfangen werden, keine konstante Polarisation erwartet werden. Bei der Sichtkommunikation oder der Bodenwellenausbreitung bleiben horizontal oder vertikal polarisierte Übertragungen an der Empfangsposition im Allgemeinen in etwa demselben Polarisationszustand. Der Abgleich der Polarisation der Empfangsantenne mit jener des Senders kann bei der Bodenwellen- oder Sichtausbreitung besonders wichtig sein, ist jedoch bei der Raumwellenausbreitung weniger essentiell.
Die lineare Polarisation einer Antenne verläuft im Allgemeinen entlang der Richtung der Ströme der Antenne (wenn von der Empfangsposition aus betrachtet, wenn eine solche Richtung definiert werden kann. Beispielsweise überträgt und empfängt eine vertikale Peitschenantenne oder eine vertikal ausgerichtete Wifi-Antenne in der vertikalen Polarisation. Antennen mit horizontalen Elementen sind wie die meisten Dach-TV-Antennen im Allgemeinen horizontal polarisiert (da TV-Sender oftmals eine horizontale Polarisation verwenden). Auch wenn das Antennensystem eine vertikale Ausrichtung aufweist, wie z.B. eine Anordnung horizontaler Dipolantennen, verläuft die Polarisation in horizontale Richtung, entsprechend dem Stromfluss.
Polarisation ist die Summe der Ausrichtungen der E-Ebene über die Zeit, projiziert auf eine imaginäre Ebene normal zur Bewegungsrichtung der Funkwelle. Im allgemeinsten Fall ist die Polarisation elliptisch, d.h., dass die Polarisation der Funkwellen über die Zeit hinweg variiert. Zwei spezielle Fälle sind die lineare Polarisation (die Ellipse kollabiert zu einer Linie), wie bereits oben erläutert wurde, und die kreisförmige Polarisation (bei der die zwei Achsen der Ellipse gleich sind). Bei der linearen Polarisation schwingt das elektrische Feld der Funkwelle entlang einer Richtung vor und zurück; dies kann durch die Montage der Antenne beeinträchtigt werden, aber üblicherweise ist die gewünschte Richtung entweder eine horizontale oder eine vertikale Polarisation. Bei der kreisförmigen Polarisation dreht sich das elektrische Feld (und das Magnetfeld) der Funkwelle kreisförmig rund um die Ausbreitungsachse.
„Private Daten“ beziehen sich im Allgemeinen auf Ionosphärendaten, die aus Quellen gesammelt werden, die der allgemeinen Öffentlichkeit nicht zugänglich sind. Private Daten können historische oder aktuelle Ionosphärendaten sein, die von der Partei gesammelt werden, die die Datenübertragung durchführt, oder diese können Ionosphärendaten sein, die von der Partei, die die Übertragung durchführt, von einer Drittpartei gekauft werden. Private Daten können auch Hochfrequenz-Datenübertragungen sein, die durch Raumwellenausbreitung gesendet werden, die gesammelt und auf ihre Übertragungseigenschaften wie Verzerrung analysiert werden können, die die Funktionsfähigkeit einer bestimmten Übertragungsfrequenz angeben.
„Prozessor“ bezieht sich im Allgemeinen auf eine oder mehrere elektronische Komponenten, die so konfiguriert sind, dass sie als eine einzige Einheit arbeiten, die so konfiguriert oder programmiert ist, dass sie Eingaben verarbeitet, um eine Ausgabe zu erzeugen. Alternativ dazu kann ein Prozessor, wenn er eine Mehrkomponentenform hat, eine oder mehrere Komponenten aufweisen, die relativ zu den anderen entfernt angeordnet sind. Eine oder mehrere Komponenten jedes Prozessors können vom elektronischen Typ sein, der eine digitale Schaltung, eine analoge Schaltung oder beides definiert. In einem Beispiel besteht jeder Prozessor aus einer konventionellen, integrierten Mikroprozessor-Schaltungsanordnung, wie z.B. ein oder mehrere PENTIUM-, i3-, i5- oder i7-Prozessoren, die von der INTEL Corporation, 2200 Mission College Boulevard, Santa Clara, Kalifornien 95052, USA, hergestellt werden.
Ein weiteres Beispiel für einen Prozessor ist eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC). Eine ASIC ist ein integrierter Schaltkreis (IC), der so angepasst ist, dass er eine bestimmte Reihe logischer Operationen ausführt, d.h. den Computer so steuert, dass er bestimmte Aufgaben oder Funktionen ausführt. Eine ASIC ist ein Beispiel für einen Prozessor für einen Spezialcomputer und nicht für einen Prozessor, der für allgemeine Zwecke konfiguriert ist. Eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung ist im Allgemeinen nicht umprogrammierbar, um andere Funktionen auszuführen, und kann bei der Herstellung einmal programmiert werden.
In einem anderen Beispiel kann ein Prozessor vom „feldprogrammierbaren“ Typ sein. Solche Prozessoren können mehrfach „vor Ort“ programmiert werden, um verschiedene spezialisierte oder allgemeine Funktionen nach ihrer Herstellung auszuführen. Ein feldprogrammierbarer Prozessor kann ein Field-Programmable Gate Array (FPGA) in einer integrierten Schaltung im Prozessor enthalten. Ein FPGA kann so programmiert werden, dass es eine bestimmte Reihe von Befehlen ausführt, die in nichtflüchtigen Speicherzellen im FPGA gespeichert werden können. Der FPGA kann von einem Kunden oder einem Konstrukteur mit Hilfe einer Hardware-Beschreibungssprache (HDL) konfiguriert werden. Ein FPGA kann mit Hilfe eines anderen Computers umprogrammiert werden, um das FPGA neu zu konfigurieren und einen neuen Satz von Befehlen oder Betriebsanweisungen zu implementieren. Eine solche Operation kann auf jede geeignete Weise ausgeführt werden, z.B. durch ein Firmware-Upgrade der Prozessorschaltung.
So wie das Konzept eines Computers nicht auf ein einzelnes physikalisches Gerät an einem einzigen Ort beschränkt ist, so ist auch das Konzept eines „Prozessors“ nicht auf eine einzelne physikalische Logikschaltung oder ein einzelnes Paket von Schaltungen beschränkt, sondern umfasst eine oder mehrere solcher Schaltungen oder Schaltungspakete, die möglicherweise in oder über mehrere Computer an zahlreichen physikalischen Orten enthalten sind. In einer virtuellen Computerumgebung kann eine unbekannte Anzahl von physischen Prozessoren aktiv Daten verarbeiten, wobei sich die unbekannte Anzahl im Laufe der Zeit auch automatisch ändern kann.
Das Konzept eines „Prozessors“ umfasst ein Gerät, das so konfiguriert oder programmiert ist, dass es Schwellenwertvergleiche, Regelvergleiche, Berechnungen oder logische Operationen durchführt, die eine Regel auf Daten anwenden, die ein logisches Ergebnis (z.B. „wahr“ oder „falsch“) ergeben. Verarbeitungsaktivitäten können in mehreren Einzelprozessoren auf getrennten Servern, in mehreren Prozessoren auf einem einzigen Server mit getrennten Prozessoren oder in mehreren physisch voneinander entfernten Prozessoren in getrennten Rechengeräten stattfinden.
„Öffentliche Daten“ bezieht sich im Allgemeinen auf Ionosphärendaten, die der Öffentlichkeit oder jeder interessierten Partei frei zugänglich sind. Bei öffentlichen Daten kann es sich um Ionosondendaten handeln, die von Regierungsbehörden wie der NASA, der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) oder jeder anderen öffentlichen Einrichtung, die Ionosphärendaten sammelt und übermittelt, gesammelt und zur Verfügung gestellt werden. Bei den öffentlichen Daten kann es sich um historische Daten oder Echtzeitdaten handeln. Bei öffentlichen Daten kann es sich auch um Hochfrequenz-Datenübertragungen handeln, die durch die Raumwellenausbreitung gesendet werden und die gesammelt und auf Übertragungseigenschaften wie z.B. Verzerrungen analysiert werden können, die die Funktionsfähigkeit einer bestimmten Übertragungsfrequenz angeben.
„Funk“ bezieht sich im Allgemeinen auf elektromagnetische Strahlung in den Frequenzen, die im Bereich von 3 kHz bis 300 GHz vorzufinden sind.
„Funkhorizont“ bezieht sich im Allgemeinen auf die Position von Punkten, an denen direkte Strahlen einer Antenne tangential zum Boden stehen. Der Funkhorizont kann durch die folgende Gleichung angenähert werden: $d ≅ \sqrt{2 h_{t}} + \sqrt{2 h_{r}}$
worin:

d = Funkhorizont (Meilen)
h_t = Übertragungsantennenhöhe (Fuß)
h_r = Empfangsantennenhöhe (Fuß).

„Entfernt“ bezieht sich im Allgemeinen auf jede physische, logische oder andere Trennung zwischen zwei Dingen. Der Abstand kann relativ groß sein, wie z.B. Tausende oder Millionen von Meilen oder Kilometern, oder klein, wie z.B. Nanometer oder Millionstel Zoll. Zwei voneinander „entfernte“ Dinge können auch logisch oder physisch miteinander gekoppelt oder verbunden sein.
„Empfangen“ bezieht sich im Allgemeinen auf die Annahme von etwas, das übertragen, kommuniziert, übermittelt, weitergeleitet, gesendet oder weitergeleitet wird. Der Begriff kann den Akt des Zuhörens oder des Wartens auf die Ankunft von etwas von einer sendenden Instanz beinhalten oder auch nicht. Eine Übertragung kann beispielsweise empfangen werden, ohne zu wissen, wer oder was sie übertragen hat. Ebenso kann die Übertragung mit oder ohne Kenntnis dessen, wer oder was sie empfängt, gesendet werden. Das „Empfangen“ kann unter anderem das Einfangen oder Erhalten elektromagnetischer Energie auf einer geeigneten Frequenz im elektromagnetischen Spektrum umfassen. Das Empfangen kann durch die Wahrnehmung elektromagnetischer Strahlung erfolgen. Das Erfassen elektromagnetischer Strahlung kann das Erkennen von Energiewellen beinhalten, die sich durch ein Medium wie einen Draht oder eine optische Faser bewegen oder von einem Medium wie einem Draht oder einer optischen Faser kommen. Empfangen beinhaltet das Empfangen von digitalen Signalen, die verschiedene Arten von analogen oder binären Daten wie Signale, Datagramme, Pakete und ähnliches definieren können.
„Empfangsstation“ bezieht sich im Allgemeinen auf ein Empfangsgerät oder auf eine Standorteinrichtung mit mehreren Geräten, die für den Empfang elektromagnetischer Energie ausgelegt sind. Eine Empfangsstation kann so ausgelegt sein, dass sie von einer bestimmten Sendeeinheit oder von jeder beliebigen Sendeeinheit empfängt, unabhängig davon, ob die Sendeeinheit vor dem Empfang der Übertragung identifiziert werden kann.
„Reflexionspunkt“ bezieht sich im Allgemeinen auf den Punkt in der Ionosphäre, an dem eine Funkwelle von der Ionosphäre gebrochen wird, so dass sie beginnt, zur Erdoberfläche zurückzukehren, anstatt weiter in die Atmosphäre zu gelangen.
„Sensor“ bezieht sich im Allgemeinen auf jedes Gerät, das eine physikalische Eigenschaft erfasst oder misst. Die gemessene physikalische Eigenschaft kann eine Atmosphärenbedingung sein, dies ist jedoch nicht erforderlich. Ein Sensor kann zum Beispiel Atmosphärenbedingungen wie die Höhe der Ionosphäre messen. Ein Sensor kann auch Daten in Bezug auf Temperatur, Windgeschwindigkeit, Blitzschlag oder eine Reihe anderer wetterbezogener Parameter erfassen. Ein Sensor kann auf die Messung einer einzigen physikalischen Eigenschaft beschränkt sein oder mehrere verschiedene physikalische Eigenschaften messen können.
„Sprungentfernung“ bezieht sich im Allgemeinen auf die minimale Entfernung von einem Sender bis zu dem Punkt, an dem eine Welle der Raumwellenausbreitung zur Erde zurückgeworfen werden kann. Anders ausgedrückt ist die Sprungentfernung die Mindestentfernung, die im kritischen Winkel für die Ausbreitung von Raumwellen auftritt.
„Tote Zone“ oder „ruhige Zone“ ist im Allgemeinen ein Bereich zwischen dem Punkt, an dem eine Bodenwelle der Bodenwellenausbreitung vollständig abgebaut ist, und dem Punkt, an dem die erste Raumwelle mithilfe der Raumwellenausbreitung zurückkehrt. In der toten Zone kann kein Signal für eine bestimmte Übertragung empfangen werden.
„Satellitenkommunikation“ oder „Satellitenausbreitung“ bezieht sich im Allgemeinen auf die Übertragung eines oder mehrerer elektromagnetischer Signale an einen Satelliten, der wiederum das Signal reflektiert und/oder an einen anderen Satelliten oder eine andere Station weiterleitet.
„Größe“ bezieht sich im Allgemeinen auf die Ausdehnung von etwas; die Gesamtabmessungen oder die Größe einer Sache; wie groß etwas ist. Bei physischen Objekten kann Größe zur Beschreibung relativer Begriffe wie groß oder größer, hoch oder höher, niedrig oder niedriger, klein oder kleiner und ähnliches verwendet werden. Die Größe von physischen Objekten kann auch in festen Einheiten angegeben werden, wie z.B. eine bestimmte Breite, Länge, Höhe, Entfernung, Volumen und ähnliches, ausgedrückt in beliebigen geeigneten Einheiten.
Bei der Datenübertragung kann die Größe verwendet werden, um eine relative oder feste Menge von Daten anzugeben, die als logische oder physikalische Einheit manipuliert, adressiert, gesendet, empfangen oder verarbeitet werden. Die Größe kann in Verbindung mit der Datenmenge in einer Datensammlung, einem Datensatz, einer Datei oder einer anderen logischen Einheit verwendet werden. Zum Beispiel kann eine Datensammlung oder Datendatei so charakterisiert werden, dass sie eine „Größe“ von 35 Mbytes aufweist, oder eine Kommunikationsverbindung kann so charakterisiert werden, dass sie eine Datenbandbreite mit einer „Größe“ von 1000 Bit pro Sekunde aufweist.
„Raumwellenausbreitung“ bezieht sich im Allgemeinen auf ein Übertragungsverfahren, in dem eine oder mehrere elektromagnetische Wellen, die von einer Antenne ausgestrahlt werden, von der Ionosphäre zurück zum Boden gebrochen werden. Raumwellenausbreitung umfasst ferner Troposphären-Streuübertragungen. In einer Form kann ein Sprungverfahren verwendet werden, bei dem die Wellen, die von der Ionosphäre gebrochen werden, vom Boden zurück in die Ionosphäre reflektiert werden. Dieser Sprung kann öfter als nur einmal auftreten.
„Raumwellenausbreitung“ oder manchmal auch als „Direktwellenausbreitung“ oder „Sichtausbreitung“ bezeichnet, bezieht sich im Allgemeinen auf ein Übertragungsverfahren, in dem eine oder mehrere elektromagnetische Wellen zwischen Antennen übertragen werden, die im Allgemeinen für einander sichtbar sind. Die Übertragung kann über direkte und/oder bodenreflektierte Raumwellen erfolgen. Im Allgemeinen sind die Antennenhöhe und die Erdkrümmung Beschränkungsfaktoren für die Übertragungsdistanzen für die Raumwellenausbreitung. Der tatsächliche Funkhorizont für eine direkte Sichtlinie ist aufgrund von Brechungseffekten größer als die sichtbare oder geometrische Sichtlinie; d.h. der Funkhorizont ist um etwa 4/5 größer als die geometrische Sichtlinie.
„Frequenzspreizung“ bezieht sich im Allgemeinen auf ein Übertragungsverfahren, das das Senden eines Teils eines übertragenen Signals über mehrere Frequenzen umfasst. Die Übertragung über mehrere Frequenzen kann gleichzeitig erfolgen, indem ein Teil des Signals auf verschiedenen Frequenzen gesendet wird. In diesem Beispiel muss ein Empfänger alle Frequenzen gleichzeitig abhören, um das übertragene Signal wieder zusammenzusetzen. Die Übertragung kann auch durch „Springen“ von Signalen auf mehrere Frequenzen verteilt werden. Ein Signalsprung-Szenario beinhaltet die Übertragung des Signals für eine gewisse Zeitspanne über eine erste Frequenz, das Umschalten, um das Signal für eine zweite Zeitspanne über eine zweite Frequenz zu übertragen, bevor es für eine dritte Zeitspanne auf eine dritte Frequenz geschaltet wird, und so weiter. Empfänger und Sender müssen synchronisiert werden, um die Frequenzen gemeinsam zu wechseln. Dieser Vorgang des „Springens“ zwischen Frequenzen kann in einem Frequenzsprungmuster durchgeführt werden, das sich im Laufe der Zeit ändern kann (z.B. jede Stunde, alle 24 Stunden usw.).
„Stratosphäre“ bezieht sich im Allgemeinen auf eine Schicht der Erdatmosphäre, die sich von der Troposphäre bis etwa 25 bis 35 Meilen über der Erdoberfläche erstreckt.
„Übertragungsrate“ bezieht sich im Allgemeinen auf die Geschwindigkeit, mit der etwas von einem physikalischen oder logischen Ort zu einem anderen bewegt wird. Im Falle einer Kommunikationsverbindung oder eines Kommunikationsnetzwerks kann eine Übertragungsrate als die Rate der Datenübertragung über die Verbindung oder das Netzwerk charakterisiert werden. Eine solche Übertragungsrate kann in „Bits pro Sekunde“ ausgedrückt werden und kann durch die maximale Datenbandbreite für ein bestimmtes Netzwerk oder eine Kommunikationsverbindung, die zur Durchführung einer Datenübertragung verwendet wird, begrenzt werden.
„Übertragungsfrequenzmodell“ bezieht sich im Allgemeinen auf ein Verfahren zur Bestimmung einer geeigneten Frequenz für die Datenübertragung entlang eines konsistenten Kommunikationspfads über die Raumwellenausbreitung. Das Übertragungsfrequenzmodell kann zur Bestimmung einer geeigneten Frequenz für die Übertragung in Echtzeit und/oder zur Vorhersage zukünftiger geeigneter Frequenzen sowie des Zeitpunkts für den Wechsel der Datenübertragungsfrequenz verwendet werden. Ein Übertragungsfrequenzmodell kann verschiedene Arten von Daten als Eingabe akzeptieren, z.B. übertragene Datenströme, Umweltdaten, historische Daten und alle anderen gewünschten Datentypen zur Bestimmung einer Übertragungsfrequenz. In einigen Fällen kann ein Übertragungsfrequenzmodell ein Computerprogramm sein, das im Computerspeicher gespeichert und mit einem Computerprozessor betrieben werden kann.
„Übertragungsleitung“ bezieht sich im Allgemeinen auf eine spezialisierte physikalische Struktur oder eine Reihe von Strukturen, die ausgelegt sind, elektromagnetische Energie von einem Ort zu einem anderen zu übertragen, normalerweise ohne die elektromagnetische Energie durch den freien Raum abzustrahlen. Eine Übertragungsleitung dient dazu, elektromagnetische Energie zu speichern und von einem Ort zum anderen zu übertragen und gleichzeitig die Latenzzeit und die Leistungsverluste zu minimieren, die entstehen, wenn die elektromagnetische Energie die Strukturen in der Übertragungsleitung durchläuft.
Beispiele für Übertragungsleitungen, die bei der Kommunikation von Funkwellen verwendet werden können, sind Zwillingsleitungen, Koaxialkabel, Mikrostreifen, Streifenleitungen, Twisted-Pair-Leitungen, Sternvierer, Leckageleitungen, verschiedene Arten von Wellenleitern oder eine einfache Einzeldrahtleitung. Andere Arten von Übertragungsleitungen, wie z.B. optische Fasern, können für die Übertragung höherfrequenter elektromagnetischer Strahlung, wie sichtbares oder unsichtbares Licht, verwendet werden.
„Übertragungspfad“ oder „Ausbreitungspfad“ bezieht sich im Allgemeinen auf den Pfad, den die elektromagnetische Energie durch den Raum oder durch ein Medium nimmt. Dies kann Übertragungen durch eine Übertragungsleitung einschließen. In diesem Fall wird der Übertragungspfad definiert durch, folgt, ist in der Übertragungsleitung enthalten, geht durch sie hindurch oder schließt sie im Allgemeinen ein. Ein Übertragungs- oder Ausbreitungspfad muss nicht durch eine Übertragungsleitung definiert werden. Ein Ausbreitungs- oder Übertragungspfad kann durch elektromagnetische Energie definiert werden, die sich durch den freien Raum oder durch die Atmosphäre bewegt, z.B. in der Raumwelle, Bodenwelle, Standleitung oder anderen Formen der Ausbreitung. In diesem Fall kann der Übertragungspfad als jeder Weg charakterisiert werden, entlang dessen die elektromagnetische Energie auf ihrem Weg vom Sender zum Empfänger verläuft, einschließlich aller Sprünge, Rückpralle, Streuungen oder anderer Variationen in der Richtung der übertragenen Energie.
„Übertragungsstation“ bezieht sich im Allgemeinen auf ein Sendegerät oder auf einen Ort oder eine Einrichtung mit mehreren Geräten, die für die Übertragung elektromagnetischer Energie ausgelegt sind. Eine Sendestation kann so ausgelegt sein, dass sie an eine bestimmte Empfangseinheit, an eine beliebige Einheit, die für den Empfang von Sendungen ausgelegt ist, oder an eine beliebige Kombination davon sendet.
„Senden“ bezieht sich im Allgemeinen darauf, dass etwas übertragen, kommuniziert, übermittelt, weitergeleitet, versendet oder weitergeleitet wird. Der Begriff kann die Übertragung von einer sendenden Instanz an eine empfangende Instanz beinhalten oder auch nicht. Eine Übertragung kann beispielsweise ohne Wissen darüber empfangen werden, wer oder was sie übermittelt hat. Ebenso kann die Übertragung mit oder ohne Kenntnis darüber, wer oder was sie empfängt, gesendet werden. Das „Senden“ kann unter anderem die Handlung des Sendens oder Sendens elektromagnetischer Energie auf einer beliebigen geeigneten Frequenz im elektromagnetischen Spektrum umfassen. Übertragungen können digitale Signale umfassen, die verschiedene Arten von binären Daten wie Datagramme, Pakete und ähnliches definieren können. Eine Übertragung kann auch analoge Signale umfassen.
„Auslösedaten“ beziehen sich im Allgemeinen auf Daten, die Auslöseinformationen enthalten, die einen oder mehrere auszuführende Befehle identifizieren. Die Auslösedaten und die Befehlsdaten können zusammen in einer einzigen Übertragung auftreten oder getrennt über eine oder mehrere Kommunikationsverbindungen übertragen werden.
„Troposphäre“ bezieht sich im Allgemeinen auf den untersten Teil der Erdatmosphäre. Die Troposphäre erstreckt sich in den mittleren Breiten etwa 11 Meilen über der Erdoberfläche, in den Tropen bis zu 12 Meilen und an den Polen etwa 4,3 Meilen im Winter.
„Troposphären-Streuübertragung“ bezieht sich im Allgemeinen auf eine Form der Ausbreitung von Raumwellen, bei der eine oder mehrere elektromagnetische Wellen, wie z.B. Funkwellen, auf die Troposphäre gerichtet sind. Obwohl die Ursache nicht sicher ist, wird ein kleiner Teil der Energie der Wellen nach vorne zu einer Empfangsantenne gestreut. Aufgrund schwerer Fadingprobleme werden üblicherweise Diversity-Empfangstechniken (z.B. Raum-, Frequenz- und/oder Winkel-Diversity) verwendet.
„Wellenleiter“ bezieht sich im Allgemeinen auf eine Übertragungsleitung, die so konfiguriert ist, dass sie Wellen, wie z.B. elektromagnetische Wellen, die bei einer beliebigen Frequenz auftreten, entlang des elektromagnetischen Spektrums leitet. Beispiele hierfür sind alle Anordnungen aus leitendem oder isolierendem Material, die so ausgelegt sind, dass sie elektromagnetische Strahlung niedrigerer Frequenzen übertragen, die entlang des elektromagnetischen Spektrums von extrem niederfrequenten bis zu extrem hochfrequenten Wellen reichen. Andere spezielle Beispiele sind optische Fasern, die hochfrequentes Licht leiten, oder hohle, leitende Metallrohre, die zur Übertragung hochfrequenter Funkwellen, insbesondere Mikrowellen, verwendet werden.
Es gilt zu beachten, dass die Singularformen „ein“, „eine“, „der“, „die“, „das“ und ähnliche, wie sie in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen verwendet werden, die Pluralformen einschließen, sofern nicht ausdrücklich anders besprochen. Wenn sich beispielsweise die Beschreibung und/oder die Ansprüche auf „ein Gerät“ oder „das Gerät“ beziehen, schließt es eine oder mehrere solcher Geräte ein.
Es gilt zu beachten, dass Richtungsbegriffe wie „oben“, „unten“, „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „seitlich“, „längs“, „radial“, „umlaufend“ usw. hier ausschließlich aus Gründen der Verständlichkeit des Lesers verwendet werden, um dem Leser das Verständnis der abgebildeten Ausführungsformen zu erleichtern, und es ist nicht beabsichtigt, dass die Verwendung dieser Richtungsbegriffe in irgendeiner Weise die beschriebenen, abgebildeten und/oder beanspruchten Merkmale auf eine bestimmte Richtung und/oder Ausrichtung beschränkt.
Obwohl die Erfindung in den Zeichnungen und der vorhergehenden Beschreibung dargestellt und detailliert beschrieben wurde, ist diese als illustrativ und nicht einschränkend zu betrachten, wobei davon ausgegangen wird, dass nur die bevorzugte Ausführungsform gezeigt und beschrieben wurde und dass alle Änderungen, Äquivalente und Modifikationen, die dem Geist der durch die folgenden Ansprüche definierten Erfindungen entsprechen, geschützt werden sollen. Alle in dieser Spezifikation zitierten Veröffentlichungen, Patente und Patentanmeldungen werden hier durch Verweis aufgenommen, so als ob jede einzelne Veröffentlichung, jedes einzelne Patent oder jede einzelne Patentanmeldung ausdrücklich und individuell als durch Verweis aufgenommen und in ihrer Gesamtheit hier aufgeführt wäre.

Claims

System, das Folgendes umfasst: einen ersten Kommunikationsknoten zum Senden einer Datenübertragung als elektromagnetische Welle über einen Datenübertragungspfad unter Verwendung von Raumwellenausbreitung, wobei der Datenübertragungspfad einen Reflexionspunkt aufweist, an dem die elektromagnetische Welle der Datenübertragung von der Ionosphäre reflektiert wird; einen zweiten Kommunikationsknoten zum Empfangen der Datenübertragung von dem ersten Kommunikationsknoten; einen Atmosphärensensor, der ausgelegt ist, Ionosphärendaten am Reflexionspunkt der Datenübertragung von dem ersten Kommunikationsknoten zu sammeln; ein Übertragungsfrequenzmodell zum Bestimmen einer optimalen Arbeitsfrequenz, bei der die Datenübertragung über den Datenübertragungspfad zu übertragen ist; und wobei das Übertragungsfrequenzmodell die von dem Atmosphärensensor gemessenen Ionosphärendaten als Eingabe verwendet, um die optimale Arbeitsfrequenz zu bestimmen.
System nach Anspruch 1, wobei der Atmosphärensensor eine Ionosonde aufweist.
System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Atmosphärensensor ausgelegt ist, Wetterdaten am Reflexionspunkt der Datenübertragung des ersten Kommunikationsknotens zu sammeln; und
System nach Anspruch 3, wobei das Übertragungsfrequenzmodell die von dem Atmosphärensensor gemessenen Wetterdaten als Eingabe verwendet, um die optimale Arbeitsfrequenz zu bestimmen.
System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei sich der Reflexionspunkt über einem Ozean befindet und wobei sich der Atmosphärensensor auf einer Ozeanstruktur befindet.
System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Datenübertragungspfad zumindest zwei Reflexionspunkte aufweist und wobei ein entsprechender Atmosphärensensor ausgelegt ist, Ionosphärendaten an jedem der Reflexionspunkte zu sammeln.
System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der erste Kommunikationsknoten ausgelegt ist, in einem Sendemodus zu arbeiten, um Inhalte über den Datenübertragungspfad öffentlich zu senden; und wobei der Sensor ausgelegt ist, die Abschwächung des Rundfunksignals über den Datenübertragungspfad zu überwachen.
System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Atmosphärensensor direkt unter dem Reflexionspunkt positioniert ist.
System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Übertragungsfrequenzmodell von dem Atmosphärensensor gemessene Ionosphärendaten verwendet, um ein übertragenes Datensignal zu verschlüsseln.
System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Übertragungsfrequenzmodell die von dem Atmosphärensensor gemessenen Ionosphärendaten verwendet, um ein übertragenes Datensignal zu entschlüsseln.
System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die optimale Arbeitsfrequenz die Frequenz ist, die über Raumwellenausbreitung den konstantesten Kommunikationspfad bereitstellt.
Verfahren, das Folgendes umfasst: Bestimmen der Position eines Reflexionspunkts einer Funkwelle während der Raumwellenausbreitung; Messen von Atmosphärenbedingungsdaten am Reflexionspunkt unter Verwendung eines Sensors; Eingeben der durch den Sensor gesammelten Atmosphärenbedingungsdaten in ein Übertragungsfrequenzmodell, um eine optimale Arbeitsfrequenz zur Übertragung eines Datensignals zu bestimmen; Übertragen eines Datenstroms durch Raumwellenausbreitung bei der optimalen Arbeitsfrequenz, wie durch das Übertragungsfrequenzmodell bestimmt.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Sensor Ionosphärenbedingungen am Reflexionspunkt misst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 13, wobei der Sensor die Ionosphärenhöhe misst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei der Sensor eine Ionosonde ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei der Sensor Wetterbedingungen am Reflexionspunkt misst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei der Sensor Ionosphärenbedingungen und Wetterbedingungen am Reflexionspunkt misst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, wobei der Sensor auf einer Ozeanstruktur positioniert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 18, das ferner Folgendes umfasst: Verschlüsseln des übertragenen Datenstroms basierend auf von dem Sensor gesammelten Atmosphärenbedingungsdaten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 19, das ferner Folgendes umfasst: Entschlüsseln des übertragenen Datenstroms basierend auf von dem Sensor gesammelten Atmosphärenbedingungsdaten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 20, das ferner Folgendes umfasst: öffentliches Ausstrahlen von Audio-Inhalten als digitales Sendesignal; Überwachen des digitalen Ausstrahlungssignals unter Verwendung des Sensors, um digitale Ausstrahlungsdaten zu sammeln; Eingeben der digitalen Ausstrahlungsdaten in das Übertragungsfrequenzmodell.