阅读说明：本技术 在与高延时/高带宽链路结合使用的低延时/低数据带宽链路中优化天线系统的定位 (Optimizing positioning of antenna systems in low latency/low data bandwidth links used in conjunction with high latency/high bandwidth links ) 是由 凯文·J·巴比奇 于 2018-10-01 设计创作，主要内容包括：一种通信系统使用多个通信链路,优选地是使用不同通信介质的链路。所述多个通信链路可以包括使用光纤电缆的高延时/高带宽链路,所述光纤电缆被配置为承载大量数据但是具有高延时。所述通信链路还可以包括低延时/低带宽链路,所述低延时/低带宽链路使用无线电波的天波传播来实施,并且被配置为跨越地球表面的大部分区域承载较小量的数据,而具有较低延时。所述低延时/低带宽链路采用传输天线系统,其中诸如天线高度、地面类型和传输站点周围区域的版式等方面均经过调节,以优化传播的方向和角度。通过管理所述传输天线与所述接收天线之间的跳数和每一跳的跳距,控制这些和其他方面会提高无线链路的可预测性和可靠性。所述两个通信链路可以一起使用,以协调各种活动,诸如金融工具的买卖。(A communication system uses a plurality of communication links, preferably links using different communication media. The plurality of communication links may include high latency/high bandwidth links using fiber optic cables configured to carry large amounts of data but with high latency. The communication links may also include low latency/low bandwidth links implemented using sky-wave propagation of radio waves and configured to carry a smaller amount of data across a large area of the earth's surface with lower latency. The low latency/low bandwidth link employs a transmission antenna system in which aspects such as antenna height, ground type, and layout of the area around the transmission site are adjusted to optimize the direction and angle of propagation. Controlling these and other aspects improves the predictability and reliability of the wireless link by managing the number of hops between the transmit antenna and the receive antenna and the hop distance per hop. The two communication links may be used together to coordinate various activities, such as the buying and selling of financial instruments.)

在与高延时/高带宽链路结合使用的低延时/低数据带宽链路 中优化天线系统的定位

背景技术

最近的技术进步已极大地提高了跨越广阔距离进行通信的能力。现在，广泛的光纤和卫星网络使世界各地都能彼此通信。然而，通过横跨这些长距离，诸如横跨大西洋或太平洋，光缆会产生约60毫秒或更长的往返延时或时滞。卫星通信可能会经历甚至更大的滞后时间。在许多情况下，无法克服这种高延时，因为它是通信介质和设备所固有的。例如，与穿过自由空间传播相同距离的无线电波相比，光遍历光纤的速度可能要慢30至40％。光纤网络通常需要进一步增加延时的多个转发器。尽管在许多情况下通常没有问题，但这种高延时会导致对时间敏感性活动(尤其是需要复杂逻辑和/或依赖于快速全性，诸如加密、双向改变的条件的对时间敏感性活动)的执行产生无法接受的延时。这些延时问题可能会给整个活动带来问题，诸如分布式计算机系统的操作和/或同步、地理上较大的传感器阵列的科学实验以及远程医疗/诊断活动，仅举几例。在一个具体示例中，在世界市场上买卖证券或其他金融工具的订单通常依赖于通信链路，所述通信链路在使用光纤线、同轴电缆或微波通信链路的系统上承载数据和指令。执行命令的任何延时(诸如由穿过光纤线路的高延时而导致)都可会导致重大的财务损失。

为了通过无线电通信跨远距离发送信息，无线电信号可以利用天波传播，其中信号在地球与高层大气之间“反弹”以遍历地球的长距离。这可以有利地引起通信迅速地超出视线。但是，这也可能意味着传输的信号可能永远不会到达预期的接收站，因为信号可能永远都不会在那个具体定位返回地球。鉴于天波传播受多个不相关的变量(诸如天气条件、黑子周期、太阳辐射改变、一天中的时间、期望传输频率、天线类型、天线在地面上方的高度以及传输站点周围地面的地形)影响，因此经由天波传播预测传输信号到达地球上的特定定位的可能性可能是个挑战。

发明内容

已经开发出一种独特的通信系统和方法来解决上述延时问题以及其他问题。在所述通信系统中，传输命令数据以便在接收到触发数据之前(或同时)在接收站处接收所述命令数据。所述命令数据包括用于控制诸如计算机和/或机械装置等机器采取一个或多个动作的一个或多个指导、指令、算法和/或规则。例如，一种形式的所述命令数据包括用于以特定价格水平、范围和/或基于其他条件而买卖特定期权或股票的程序。所述命令数据的大小通常(但并非在所有情况下)大于所述触发数据，使得所述命令数据比所述触发数据花费更长的时间来通过具有相同数据带宽的通信链路进行传输。所述触发数据包括标识所述命令数据中要执行的一个或多个命令的信息。例如，所述触发数据可以标识所述命令数据中的一个或多个特定选项，所述选项标识特定的股票(或多只股票)来以特定价格(或多个价格)购买。

在一个示例中，所述命令数据在具有高带宽和高延时的通信链路上传输，诸如通过光纤电缆，且所述触发数据在具有低带宽和低延时的通信链路上传输，诸如通过折射和/或散射来自电离层的无线电波传播天波。与通过由光纤电缆提供的所述高带宽和高延时通信链路传输所述触发数据的情况相比，可以在接收站处更快地接收相对较小型的触发数据。此通信系统和方法极大地缩短了远距离远程执行复杂的对时间敏感动作(诸如金融交易)的时间。在一种形式中，此技术用以远程执行超出无线电水平线的动作，诸如用于跨大西洋通信。此技术可以适用于单向型通信或甚至双向型通信。

在一个示例中，此独特的通信系统和方法使用多个通信链路。在一种形式中，所述通信链路使用不同的通信介质。此系统可用以例如在触发事件(可能是市场事件、新闻报道、预定日期和时间等)之前通过高延时/高带宽链路传输大量预编程命令或规则。此规则集或预编程动作集可以作为软件更新发送给可执行程序，也可以作为现场可编程门阵列(FPGA)的固件升级发送。当发生触发事件时，可以通过低延时/低带宽的链路单独发送触发数据，也可以通过两种链路发送触发数据，从而使得按计划执行所述预编程命令。

在所述系统的一个示例中，所述低延时/低带宽通信链路使用无线电波来与更高延时/高带宽通信链路一致地传输数据，所述较高延时/高带宽通信链路可以是在光缆上操作的分组交换网络。此组合可以包括在所述高延时与所述低延时链路之间具有广泛变化的差异的各种组合。所述低延时链路可以使用高频(HF)无线电波来在北美与欧洲之间的传播路径上进行传输。无线电波可能以例如20至25ms或更短的单向延时(往返40至50ms)进行传输。较高延时的链路可能会通过不同的传播路径或者可能通过相同的两个大陆之间的不同介质承载数据，例如，单向的延时可能约为30ms或更长，或双向的延时可能为60ms或更长。

通过使传输天线的站点准备优化沿传播路径的跳数和/或增加信号在接收站或转发器处返回地球的可能性，可以减少延时并提高所述低延时/低带宽链路的可靠性。对于给定范围的期望传输频率，可以根据传输电磁能量与天线和地面之间的相互作用来选择或修改传输天线的站点。

例如，对天线传输站点处的地面标高的修改可以包括将天线放置在诸如山丘等自然地形的顶部或山谷上方。可以通过在天线周围的区域中添加或去除土壤来进一步修改地面标高。以此方式，可以控制无线电波与地面之间的相互作用，以相对于地球以给定角度传输无线电波。接着，针对期望频率范围和一天中的时间，选择此角度可以可靠地控制跳距和所述接收天线与所述传输天线之间的跳数。

站点准备的其他变形可以包括将传输天线放置在水体附近，诸如海洋、盐沼或其他微咸水附近。在一个配置中，天线将漂浮在诸如驳船、浮标或筏等装置上。在另一个配置中，将在水体中建造标塔或塔以便将天线提升到水面上方。在另一变型中，天线的高度是可调节的(即，可以升高或降低)，以便补偿改变的条件或在不同传输频率之间切换。

在另一方面中，通过在所述单独的通信链路上发送连续的动作流和/或触发消息以使恶意的第三方迷惑并阻止对未来传输的拦截和解密的尝试，可以来增强系统的整体安全性。这些消息可能非常短，或者与各种其他传输混合在一起，这些传输可能连续进行或者在预定时间表上仅进行很短的时间。在相关方面中，通过在一个或多个频率上通过天波传播发送短消息，或者通过同时在几个频率上发送消息的小部分，可以增强安全性。还可以采用各种附加技术来增强安全性，诸如加密、双向哈希等，这可能在两个链路中引发附加的延时。

为了帮助理解此通信系统和方法的独特特征，将参考执行股票、债券、期货或其他金融工具的交易来描述所述通信系统和方法，但应该认识到，所述系统和方法可用于关注延时的许多其他领域，诸如分布式计算、科学分析、远程医疗、军事行动等。

本发明的其他形式、目的、特征、方面、益处、优点和实施例将从同此提供的详细描述和附图变得显而易见。

附图说明

图1是用于通过单独通信链路传输数据的系统的示意图，其中一个通信链路使用天波传播。

图2是进一步说明图1的天波传播的示意图。

图3是说明包括图1所示的电离层的大气的附加层的示意图。

图4是说明图5所示的大气的各个电离层的示意图。

图5是在图1的系统的背景下说明系统中的无效天波传播的示意图。

图6是在图1的系统的背景下说明系统中的有效天波传播的示意图。

图7是位于一般水平的地面上的图1的系统的传输天线的信号强度图。

图8是位于向下倾斜的地面上的图1的系统的传输天线的信号强度图。

图9是漂浮在水体中的图1的系统的天线的示意图。

图10是固定到被水体包围的结构的图1的系统的天线的示意图。

图11是位于终止于水体中的向下倾斜的地面上的图1的系统的传输天线的信号强度图。

图12是说明如先前附图所示的传输器与接收器之间的测地线的一个示例的地图绘制。

图13是说明图12的测地线的更多细节的地图绘制。

图14是说明图12的测地线的更多细节的地图绘制。

图15是说明图1的通信节点的附加细节的示意图。

图16是说明图12中的RF通信接口的附加细节的示意图。

具体实施方式

为了促进对本发明原理的理解，现在将参考附图中说明的实施例，并且将使用特定语言来描述它们。然而，应理解，并不由此意图限制本发明的范围。所描述实施例中的任何改变和其他变型以及如本文描述的本发明的原理的任何其他应用都被认为是本发明所属领域的技术人员通常会想到的。尽管详细地示出了本发明的一个实施例，但是对于相关领域的技术人员显而易见的是，为了清楚起见，可能未示出与本发明不相关的一些特征。

图1以100说明被配置为经由低延时、低带宽通信链路104传送数据并经由高延时、高带宽通信链路108分离数据的系统的一个示例。通信链路104和108在第一通信节点112与第二通信节点116之间提供单独的连接。低延时连接104可以被配置为使用经由天波传播通过自由空间的电磁波124来传输数据。电磁波124可以由第一通信节点112中的传输器生成，并沿着传输线136传递到天线128。遇到大气120的电离部分时，天线128可以辐射波124。接着，此辐射的电磁能可以被大气层120的电离部分折射，从而使波124重定向到地球。波124可以由通过传输线140耦合到第二通信节点116的接收天线132接收到。如图1中说明，传输通信节点可以使用天波传播来在整个地球表面上长距离传输电磁能，而不需要一条或多条传输线来承载电磁能。

还可以使用高延时通信链路108来在通信节点112与116之间传输数据。如图1中说明，可以使用通过地球的传输线144来实现高延时通信链路108，通过地球可以包括穿过海洋或其他水体的下方或通过海洋或其他水体。如图1所示，高延时通信链路可以包括转发器152。图1说明沿着传输线144的四个转发器152，尽管可以使用任何合适数量的转发器152。传输线144也可能根本没有转发器。虽然图1说明通信链路104从第一通信节点112向第二通信节点116传输信息，但传输的数据可以在两个方向上沿着通信链路104、108通。

图1所示的配置在图2中进一步说明，其中第一通信节点112与第二通信节点116在地理上彼此远离，被地球(156)的表面的大部分分离。地球表面的这一部分可能包括一个或多个大洲、海洋、山脉或其他地理区域。例如，在图1至7中跨越的距离可以覆盖单个大陆、多个大陆、海洋等。在一个示例中，节点112在美国的伊利诺伊州·芝加哥，且节点116在英国的英格兰·伦敦。在另一示例中，节点112在纽约州·纽约市，而节点116在加利福尼亚州·洛杉矶市，两个城市都在北美。设想可以提供令人满意的延时和带宽的距离、通信节点和通信链路的任何合适组合。

图2大体上说明天波传播如何促进跨长距离传递电磁能量。使用天波传播，低延时通信链路104将电磁波124传输到大气层120的一部分中，所述部分被充分电离以将电磁波124折射向地球。接着，这些波可以被地球表面反射，并返回到上部大气层120的电离部分，在那里它们可以再次折射向地球。因此，电磁能量可以反复“跳越”，从而使低延时、低带宽信号124覆盖的距离实质上大于高低线或其他非天波传播可以覆盖的距离。

在图3至图6中说明关于天波传播的其他细节。在图3中说明与所公开系统与高层大气的各层的关系。出于无线电传输的目的，可以将高层大气的各层划分为多个连续的高层，诸如对流层304、平流层308和电离层312。

电离层之所以这样命名是因为它包括高浓度的电离颗粒。这些粒子在离地球最远的电离层中的密度非常低，并且在离地球更近的电离层区域中逐渐变高。电离层的上部区域由来自太阳的强大电磁辐射(包括高能紫外线辐射)供电。此太阳辐射导致空气电离为自由电子、正离子和负离子。即使上部电离层中空气分子的密度较低，但来自太空的辐射粒子却具有高的能量，使得它们导致存在的相对较少的空气分子发生广泛的电离。电离层向下延伸穿过电离层，其强度随着空气的浓度升高，在电离层的上端因此发生最高程度的电离，而在电离层的下部发生最低程度的电离。

在图4中进一步说明电离层312的上端与下端之间的电离差异。在图4中说明电离层，从最低层到最高层的三层分别被指定为D层408、E层412和F层404。F层404可以进一步分为在416处被指定为F1(较高层)和在420处被指定为F2(较低层)的两个层。电离层中的层416和420的存在与否以及它们在地球上方的高度随太阳的位置而变化。在正午时分，来自太阳424的进入电离层的辐射最大，在日落时逐渐减少，而在晚上则最少。当去除辐射时，许多离子重新结合，从而导致D层408和E层412消失，并进一步使F1层416与F2层420在夜间重新结合成单个F层404。由于太阳的位置相对于地球上的给定点而变化，所以电离层312的层408、412、416和420的确切特性可能非常难以预测，但可以通过实验确定。

无线电波使用天波传播到达远程定位的能力取决于多种因素，包括层408至420(如果存在)中的离子密度、传输频率、传播角、天线类型、传输的波的偏振以及天气条件，仅举几个非限制性示例。例如，如果无线电波的频率逐渐增加，那么将到达无法使电离层312的电离程度最低的D层408折射所述波的点。波可以继续穿过D层408并进入E层412，在所述E层中波的频率可能仍然太大而不能折射通过此层的信号。波124在弯向地球之前可以继续到达F2层420并且可能进入F1层416。在某些情况下，频率可以高于临界频率，从而使得不可能发生任何折射，从而导致电磁能从地球大气中辐射出去。

在图5中说明传输信号未能到达远程预期接收器132的传播的一些示例。这些示例通常包括：信号508，其在当前条件下以高于临界频率的频率传输，且因此不经过任何跳越动作而进入外太空；信号516，其仅在天线128的视线内传输；信号530，其在传输器与接收器之间返回地球；以及信号536，其跳过预期的接收站并返回地球超过预期的接收器一段距离。

在图5中，可以改变广播频率中的传播角以优化由天线128传输的电磁波的传输，以使得它们可以以与传输天线与远程天线132之间的距离524相匹配的跳距或替代地以一起导致信号以距离524到达接收天线的多个跳距朝向地球表面折射。随着大气条件改变，电离层的条件改变，传输频率改变或角度传播改变，跳距会缩短或加长，从而导致在远程天线132处无法接收到从传输天线128发送的信号。

例如，如图5所示，从天线128以穿过电离层的多个层(诸如D层408和F1层416)的传播角504传输信号508。在此示例中，信号508以超过临界频率的频率按传播角504传输，从而使信号508辐射到外层空间中而没有到达远程天线132。

在另一示例中，按传播角506从传输天线128传输电磁能530。信号530可以通过电离层的较低层(诸如从408开始的D和E层)，以随后被电离层的较高层(诸如F1层416)折射。信号530朝向地球向回弯曲，在此处信号在538处被地球表面远离传输天线反射距离520。信号530接着从定位538向天空返回，而没有被天线132拦截和接收。因此，跳距520或其倍数与传输站120与接收站132之间的距离524不近似或不完全一致。换句话说，距离524不能被距离520整除，且因此，无论所涉及的跳数是多少，信号530都可能永远不会到达接收天线132处或附近的地球表面。信号530可能通过在表面与电离层之间反复跳越来在地球周围进行一次或多次行程而到达天线132，并可能接着最终由接收站132接收到。这些额外跃点在最终被接收到时导致信号强度降低，且遍历地球所需的时间进一步增加了传输器与接收器之间的传输延时。如所说明，哪怕接收到信号，接收站132也可能只会微弱地接收到信号530。

在另一示例中，由天线128传输的电磁能536以比504或506更接近水平线的传播角502离开天线阵列。在此示例中，电离层的下层412(诸如E层)折射信号536，但是由于传播角502更接近水平线，所以信号536的跳距超过传输定位128与接收定位132之间的距离524。与信号530一样，信号536可以在绕地球一次或多次跳闸之后被接收到天线132，但是如果完全被接收，那么信号可能会弱得多，且涉及的传输时间将显著增加。

图6说明具有跳距的信号615、623和625的示例，跳距与传输天线128与接收天线132之间的距离524一致。在这些示例中，大气的电离特性的改变、传播角的改变、传输频率的改变或其他相关方面的改变产生成功的天波传播，其被优化以在最短的时间内(例如，无需先绕地球旅行)以最大的信号强度中继来自传输天线128和接收天线132的电磁能。在一个示例中，从传输天线128按传播角604传输信号621。信号621被电离层416的上层(诸如F1层)反射，从而使它们向地球折射回去，接着在定位638处再次朝向电离层反射回去。在此示例中，定位638在传输天线128与接收天线132之间的约中点处重合，因此允许信号621两跳遍历距离524。转发器632可以选择性地位于638处，以根据本文公开的原理来接收并重新传输信号621。

在另一示例中，信号623由传输天线128按大于传播角604的传播角606(即，具有更接近水平线的“升起角”)传输。在此示例中，信号623的频率和传播角606与高层大气的电离特性和其他变量一致，从而导致信号623从电离层的上层(诸如F1层416)折射出来。信号623返回地球，并与接收天线132在大致相同的定位处到达地面。在此示例中，条件、频率和传播角(以及任何其他相关变量)一致，以允许信号623单跳遍历距离524。

图6说明第三示例，其中按离垂直线602甚至更大的传播角(即，比角度606更接近水平线)传输信号625。在此示例中，信号625从电离层的较低层级(诸如E层级412)折射，因此单跳遍历距离524。示例信号623和625可以借助于单跳而不是针对信号621示出的多跳遍历距离524来提供更快的中继时间(即，更低的传输延时)。因此，优化使用天波传播以单跳遍历跳距的通信链路依据许多变量，其中之一是传播角。增大传播角，或者换句话说，减小相对于地球的“升起角”，可以起到延长初始跳距的范围的作用。传播角取决于许多变量，包括天线的类型、天线在地面上方的高度、传输天线128周围的地形类型等等。

传输天线(诸如天线128)的区域中的地形对天线的性能以及电磁辐射的所得方向图有重大影响。这至少部分地归因于以下事实：从天线朝向天线附近的地面辐射的波反射到空间中，且反射回到天线。反射信号因此比传输信号行进的距离稍远，从而在波向外扩散到太空中时在传输波与反射波之间产生相长和相消干扰的区域。在天线附近的区域中，通过天线的反射波在其中感应电压。由此感应的电压产生的电流的量值和相位取决于多种因素，诸如接地表面的类型、其导电或电阻特性以及天线在反射表面上方的高度，仅举几个非限制性示例。

因此，天线中的总电流在任何给定时间都至少由两个主要分量组成。第一或“传输”分量的振幅由传输器提供的功率和在馈电点处测得的天线电阻决定。天线中的电流的第二或“反射”分量是由从地面反射的传输波感应的。电流的此第二“反射”分量虽然在大多数天线高度通常远比第一个小，但在改变天线的行为方面起着重要作用。在地面上方的某些高度处，传输波和反射波的波峰与波谷将在时间上重合(即“同相”或“相长干涉”)，以使得总电流大于鉴于天线的馈电点电阻将预期的电流。在其他高度处，传输波与反射波分量在某种程度上是异相的(即，至少部分地彼此相消地干涉)，并且天线中的总电流是这两个分量之间的差。

这种现象可能会降低天线的性能，或者可以在针对特定传输站点优化天线时加以考虑。例如，改变天线在地面上方的高度将改变天线中的电流量(假设输入到天线的功率恒定)。安装诸如金属网等高反射材料的地面地网或在天线底部周围埋入地下并在多个方向上向外延伸的一系列电线也可以改善天线的行为。在相同功率输入下较高的电流表示天线的有效电阻较低，而较低的电流表示“反射”分量对总电流的影响较大，从而使天线的有效阻抗更高。换句话说，由于天线与天线下方的地面之间的相互耦合，因此天线的阻抗受到变量的影响，这些变量包括天线在地面上方的高度以及在地面中的材料的类型。因此，根据当地地形和地面类型(诸如沙子、粘土、农田、山脉、盐沼、湖泊等)，相同天线在相同高度处可能具有不同阻抗值。

天线附近的地形还会影响远离天线的天线的电磁活动。如上所述，从地面反射的电磁波比未反射的“直接传输”波传播的距离略远。反射波会相长地干扰远离天线的直接传输波，从而产生集中辐射的电磁能或“波瓣”的区域。相反，传输波与反射波可以部分或完全相消地相互干扰，以降低其他区域(被称作“空位”的区域)中电磁辐射的强度。

这种现象的示例在图7中的700处示出。波瓣702和706向上辐射并远离传输天线128辐射，而空位718直接在天线上方形成，空位720和722出现在天线周围的地面附近。在此示例中，天线128配置有辐射元件，所述辐射元件在波瓣706的方向上以比在波瓣702的方向上更大的场强引导电磁能量。因此，波瓣706可以被称作天线128的“前方”，而波瓣702可以被称作从天线128的“后方”辐射。据说此处所示的天线128在波瓣706方向上比在波瓣702方向上具有更大的“增益”或信号集中度。

在水平线上的某些仰角下，直达波与反射波完全同相——也就是说，在空间上在同一时间在同一点达到两个波的最大场强，并且场的方向相同。这种现象在图7中的708处示出，其中传输信号与反射信号重合以在前向波瓣706中产生最大信号强度。在这种情况下，传输波在传播角714下处于其最大信号强度。

在其他传播角712和716下，传输波与反射波略异相，因此分别在方向704和710上产生相消干扰并降低信号强度。在其他情况下，反射波与传输波的场强在同一瞬间相等，且方向相反。这会导致在720、718和722处出现空位。反射波的振幅和相位都会经历改变。在升起角(传播角接近90度)下，反射波的相位改变180度，并且对传输波产生破坏性干扰。例如，在零升起角下，反射波与直接传输波几乎振幅相等，但异相180度。这导致完全或几乎完全的破坏性干扰，并消除了传输波，从而产生空位720和722。这意味着几乎没有电磁辐射以90度的传播角(即0度升起角)从天线128传输。如上所述，以更接近垂直或接近水平的这些角度传输的信号被地面的反射特性完全抵消。因此，图7说明对于给定频率和天线高度，地面在某些仰角下增加电磁辐射的集中度，而在其他仰角下降低电磁辐射的集中度。

可以解释相对于地面的传输波与反射波之间的这种干扰现象，并且用以准备天线的站点，诸如图8中800处示出的天线的站点。在图8中，类似于前述附图中的传输天线128的传输天线802被定位在长连续下坡812的顶点处或顶点附近，所述下坡相对于在天线802的基底处或基底附近起始的水平线在接收天线的方向上以预定倾角810向下延伸。地形从天线802在预定范围818下降了预定单位英尺816。与图7中说明的相对平坦的光滑地面上的类似定位的天线相比，具有最大辐射电磁能强度的传播角804接近水平线移动了角度820，所述角度可以大致对应于倾角810。在一个示例中，倾斜地面在距天线802的底部约3000英尺的范围内下降约150英尺高度，从而导致约3度的倾角。这起到改变到天波通信中的第一跳越(定位638)的距离的作用，如图5和图6中说明。

图9至图11说明可用以通过准备天线定位周围的地形来优化天波通信的其他概念。这些概念可以与本文其他地方提出的概念结合使用。例如，图9在900处说明天线914的另一示例，其类似于定位在水体910中且被水体围绕的天线128。可以选择此水体，因为它包括可以改变站点的反射特性的某些特定杂质。例如，水体910可以是海洋，其可以包括盐和其他杂质，这使它的盐度约为千分之35。其他类似水体的盐度可以介于约千分之30与约千分之40之间，而在其他情况下，水体的盐度可以有利地介于约千分之五与约千分之450之间。在其他示例中，盐度可以等于或超过千分之450。这些特性可以用来在908处改变传播角902以使前向电磁辐射最大化，从而形成波瓣906，所述波瓣经过优化，以通过具有给定频率的天波传播传输电磁辐射，其跳越区的预定长度对应于转发器处或最终目的地处的接收天线的定位。天线914可以安装到漂浮装置916，所述漂浮装置使用系绳904来保持其在水体内的一般位置，所述系绳将漂浮装置耦合到锚定到水体底部的锚定器912。

在图10中1000处示出的另一示例中，类似于天线128的天线1014位于通过锚定器1012锚定到水体910的底部的塔1004上。在此示例中，类似于角度902的传播角1002在方向1008上产生前向波瓣1006。此前向波瓣可以被优化以通过天波传播传输电磁能，使得它以预定跳数到达预定距离的接收天线。由于水体910相对于天线的高度的增强的反射特性、传输频率和其他相关因素，可能发生此优化。这可以产生有利于以预定跳数到达接收天线传播角。

在图11中的1100处的另一示例中，类似于天线128的天线1114位于向下斜坡1104的顶部处或顶部附近，所述向下斜坡类似于图8所示的斜坡。在此示例中，可以通过向下倾斜终止于水体1110中来改善天线站点周围的地面和地形的反射特性，所述水体可以像水体910那样具有诸如盐等某些杂质以增强天线站点的反射特性。因此，在方向1108上利用前向波瓣1106可以实现102°的传播角，所述传播角被优化以通过天波传播传输电磁能，使得远程接收天线位于反射波到达地面的定位。

在任何前述示例中，传输天线可以位于塔上，所述塔可操作以升高和降低天线的高度，因此以给定频率改变由周围地形引起的相长和相消干扰方向图。升高和降低天线可能会对减小前向方向上的最大电磁能量集中度的升起角产生积极影响。

优化天波传播还包括将辐射能量的前向波瓣引向接收天线，以使得传输器与接收器之间的总距离最小。例如，传输天线128和其周围的地形可以被布置成在地球上的“大地”或“大圆”路径的方向上引导诸如波瓣706等前向波瓣。在图12中的1200处说明美国东海岸与欧洲之间的此路径。路径1202是此测地线的示例。可以选择任何合适的路径以最小化传输器与接收器之间的距离。图13示出美国东海岸路径处的1202的更近视图。根据本文公开的其他方面，将传输器或接收器放置在这条线上附近或这条线上可以提供优于其他站点的优势。在图14中示出路径1202横穿欧洲大陆的更近视图。在选择沿这条线的定位置时，可能有利的是将传输或接收天线定位在最短路径1202附近，并且还离附近大都市区(诸如纽约、伦敦、布鲁塞尔、法兰克福等)具有短导线长度。在另一方面中，可能有利的将导线长度缩短到特定定位，诸如金融交易所、电信枢纽、制造或商业园区等。因此，缩短的空中通道传播和缩短的导线长度可以优化无线通信链路、光纤或有线通信链路或两者。

图15说明通信节点1500的附加方面的一个示例，所述通信节点类似于图1和图2以及上文论述的通信节点112和116。通信节点1500可以包括用于控制通信节点1500的各个方面的处理器1504。处理器可以耦合到用于存储规则或命令数据1520的存储器1516。也可以包括用于接受用户输入并向用户提供输出(I/O)的装置(1524)。这些装置可以包括键盘或小键盘、鼠标、诸如平板显示器等显示器、打印机、绘图仪或3D打印机、相机或麦克风。可以包括用于用户I/O的任何合适的装置。节点1500还可以包括对处理器1504作出响应并耦合到通信网络1536的网络接口1532。也可以包括安全模块1528，且其可用以减少或消除第三方在数据在通信节点1500之间经过时拦截，阻塞或改变数据的机会。在一个示例中，通信节点1500被实现为执行软件以控制节点1500的各个方面的交互的计算机。

网络接口1536可以被配置为发送和接收数据，诸如命令数据1520或可以从触发系统1540传递的触发数据。通信网络1536可以耦合到诸如因特网等网络并且被配置为在不使用天波传播的情况下发送和接收数据。例如，通信网络1536可以通过光纤或沿着地球延伸的类似于先前附图中所示的传输线144的其他传输线发送和接收数据。

节点1500可以包括对处理器1504作出响应并耦合到射频通信接口1512的第二网络接口1508。此第二网络接口1508可用以传送数据，诸如命令数据1520或从触发系统1540传递的触发数据。网络接口1508可以耦合到比如天线128等天线，所述天线可以包括多个天线或天线元件。射频通信接口1508可以被配置为使用经由天线128传输和/或接收的电磁波来发送和接收数据，诸如触发数据。如上所述，天线128可以被配置为经由天波传播发送和接收电磁波。

节点1500可以包括图13中说明的附加的方面。射频通信接口1512可以包括配置为使用天线128来传输电磁能的传输器1604。接收器1608也可以任选地包括在内，并且被配置为从天线128接收电磁波。传输器1604和接收器1608还可以耦合到调制解调器1612，所述调制解调器被配置为调制由接口1512接收到的信号，以对来自数字流的信息或数据进行编码以供传输器1604进行传输。调制解调器1612还可以被配置为解调由接收器1608从天线128接收到的信号，以将传输信号解码为可有处理器804使用的数字数据流，或者可以将其存储在存储器1516中。

在操作中，可以通过所公开系统使用诸如被配置为传输命令数据的节点112或节点1500的传输通信节点来发送命令或命令数据。当发生触发事件时，系统可以等待触发事件并发送触发数据。接收通信节点(例如，比如节点116或800)接着可以相应地执行包括于命令数据中的命令。

可以接收或创建命令数据。例如，可以从传输第三方接收数据，或者可以通过系统本身处理数据以生成一个或多个命令。命令数据的一个示例是要由金融交易执行的一个或多个交易的集合。命令可以包括基于各种规则或前提条件而自动买卖金融工具的订单。如果市场处于特定价格，一个或多个技术指标用信号表示购买或出售，或者从私人或政府实体接收到的某些市场数据包含对应于预定水平的特定值(例如，例如“新房开工”、“国内生产总值”、政府债券利率等)，那么这些规则或前提条件可以包括买卖。

可以任选地将安全协议应用于命令数据。此类安全协议可以包括使用公钥或私钥加密技术对命令数据进行加密，对数据加扰和/或应用诸如双向哈希等编码算法。用于保护命令数据的任何合适技术都可用以使第三方无法读取或使用数据。

命令数据可以从传输通信节点传输到接收通信节点。可以使用用于传达命令数据的任何合适的技术，诸如发送命令数据为具有任何合适大小的一系列信号、分组和数据报。命令数据或触发数据(或两者)的传输可以通过低延时低带宽通信链路(诸如通信链路104)或通过高延时高带宽通信链路(诸如通信链路108)进行。命令数据还可以通过多个通信链路诸如通信链路104和108)依序或约同时地传输。接收通信节点可以使用本文论述的任何通信链路来接收传输命令数据。系统可以任选地检查接收到的数据的完整性，并且可以任选地与传输通信节点进行协调，以在数据的部分未被接收或在传输中被破坏时自动重新发送数据。

当在接收通信节点处已经接收到命令数据时，可以准备命令以供执行。这种准备可以包括在发生触发事件时升级或替换存储在计算机的存储器中的软件以由处理器或其他电路系统执行。在另一示例中，准备命令以供执行可以包括对现场可编程门阵列(FPGA)进行编程以自动执行命令。此过程可以通过任何合适的方式发生，诸如通过对使用FPGA或类似可重编程电路系统的计算机执行固件升级。当命令准备好要执行时，系统接着可以等待触发事件发生。

系统可以在等待触发事件发生时执行各种其他活动。如果没有发生触发事件，那么则通信节点可以在通信链路的任一端或两端处采取各种动作。在等待触发事件同时(并行)或以顺序方式或以其任何合适的组合发生时，可以连续地采取这些动作。

例如，系统可以确定最大可用频率。可以采取此动作来维持通信链路，诸如经由天波传播进行通信的链路104。通过使用如处理器1504等处理器来控制传输器1604以在电磁频谱中的宽频率范围内发送信号，可以通过实验自动确定最大可用频率。处理器还可以控制接收器1608以监听来自其他传输通信节点的响应。接着，处理器可以分析发送的信号和接收到的响应，以确定可用以实现与各种远程通信节点通信的最大可用频率。

在另一示例中，最大可用频率可以通过第三方(诸如政府实体)提供的传播数据来预测或确定。此类第三方可以连续监视在广泛的频率和距离范围内的天波传播，并提供此传播数据以帮助计算电磁频谱中在一定频率范围内的跳距。距离、大气条件和影响传播的任何其他因素的软件建模也可用以确定最大可用频率。

系统可以确定最小可用频率。最小可用频率可以如上所述进行实验确定，也可以通过接收和处理更新的第三方传播数据来确定。接着，最大和最小可用频率可以存储于处理器可访问的存储器中。

当系统正在等待事件时，通信节点可以传输稳定的信号流，所述信号流可能包括或可能不包括含任何有用数据。信号或数据已准备好进行传输，且如上所述，传输可能包括或可能不包括有意义的命令数据或触发数据。它们的通信节点可以例如以规则的间隔或以特定的数据序列发送传输。以这种方式，通信节点可以维持通信链路，由此在通信链路被破坏时迅速知晓。

在通信链路使用天波传播的地方(诸如通信链路104)，系统可以使用处理器或其他逻辑电路来选择传输频率。选择传输频率可以包括在先前确定的最小与最大可用频率之间选择频率。这可以根据被配置为随时间推移重复选择不同频率以进行传输和接收的“跳频”系统来完成。选择传输频率还可以包括从预定频率集或频率范围选择频率，诸如以扩频“信号跳变”配置。可以根据任何合适的技术来确定频率，诸如通过以不同的频率使用多个传输器或接收器的多输入/多输出(MIMO)。一旦确定了传输频率，就可以传输数据。

当发生触发事件时，可以发送触发数据。可以准备触发数据，这可以包括从第三方数据源提取或接收触发数据，并将其配置为通过诸如通信链路104或108等通信链路进行传输。可以将安全协议应用于触发数据，以减少或消除第三方个人未经授权获得触发数据的机会。如本文在别处所论述，可以应用任何合适的安全协议。

接着可以选择传输频率。示例包括在如先前确定的最大与最小可用频率之间选择频率，或从预定频率集选择频率(诸如以扩频“信号跳变”配置)。在另一示例中，系统可以同时在多个频率上进行传输。接着，系统可以沿着本文中其他地方论述的一个或多个通信链路传输触发数据。

接收通信节点可以接收触发数据。可以应用安全协议以对在发送触发数据时可能已经应用的任何安全措施进行解读、解密、解码或另加去除。处理器接着可以基于在触发数据中发送的标识符而处理触发数据以识别待执行命令。触发数据还可以包括标识多个待执行命令的多个标识符。系统接着可以执行在触发数据中标识的命令。

词汇表定义和替代物

尽管在附图中说明并在本文中描述了本发明，但是本公开应被认为是说明性的而非限制性的。本公开本质上是示例性的，并且包括落入本发明的精神内的所有改变、等效物和修改。本文包括详细描述以论述附图中说明的示例的各方面，以促进对本发明原理的理解。并不由此意图限制本发明的范围。所描述示例中的任何改变和其他变型以及本文描述的原理的任何其他应用都被认为是本发明所属领域的技术人员通常会想到的。详细公开了一些示例，但是为了清楚起见，可能已经省略了一些不相关特征。

在引用本文引用的出版物、专利和专利申请的情况下，应将其理解为通过引用并入，就好像每个单独的出版物、专利或专利申请均明确地且单独地指被示为通过引用并入本文并完整阐述。

除非另外明确地说明，否则单数形式“一个”、“一种”、“所述”等包括复数个指示物。作为说明，对“装置”或“所述装置”的引用包括一个或多个此类装置和其等同物。

在此使用方向性术语，诸如“上”、“下”、“顶部”、“底部”、“前”、“后”、“侧”、“纵向”、“径向”、“周向”等仅为了方便读者而使用，以帮助读者理解所说明示例。这些方向性术语的使用决不以任何方式将所描述，说明和/或要求保护的特征限于特定方向和/或定向。

在附图中示出的具有相同零件号的多个相关项通常可以由全名的可区分部分和/或仅由编号来指代，所述多个相关项对于单独个例用字母区分。例如，如果在附图中示出了多个“横向延伸元件”90A、90B、90C和90D，那么本公开可以将它们称作“横向延伸元件90A至90D”或“横向延伸元件90”，或称作全名的可区分部分，诸如“元件90”。

除了下文明确定义的以外，假定本公开中使用的语言仅具有其平常且普通的含义。本文包括的定义中使用的词语仅具有其平常且普通的含义。此类平常且普通的含义包括最新出版的韦伯斯特词典和兰登书屋词典中所有一致的词典定义。如本文所用，以下定义适用于以下术语或其常见变形(例如，单数/复数形式、过去/现在时等)：

“天线”或“天线系统”通常是指以呈任何合适的配置的将电力转换为电磁辐射的电气装置或一系列装置。这种辐射可以沿电磁波谱按任何频率竖直、水平或圆偏振。圆极性传输的天线可能具有右旋或左旋偏振。

在无线电波的情况下，天线可能会沿着电磁频谱范围从极低频(ELF)到极高频(EHF)的频率进行传输。被设计成传输无线电波的天线或天线系统可以包括金属导体(元件)的布置，其电连接(通常通过传输线)到接收器或传输器。由传输器迫使穿过天线的电子的振荡电流可以在天线元件周围产生振荡磁场，而电子的电荷也沿着元件产生振荡电场。这些时变场以移动的横向电磁场波的形式从天线辐射到太空。相反，在接收期间，入射电磁波的振荡电场和磁场会在天线元件中的电子上施加力，从而使它们来回移动，又而在天线中产生振荡电流。接着，这些电流可以被接收器检测到并加以处理以检索数字或模拟信号或数据。

天线可以被设计成在所有水平方向(全向天线)或优先在特定方向(定向或高增益天线)上基本上相等地传输和接收无线电波。在后一种情况下，天线还可以包括附加元件或表面，这些附加元件或表面可以具有或可以不具有与传输器或接收器的任何物理电连接。例如，寄生元件、抛物面反射器或喇叭以及其他此类非激励元件用于将无线电波引导成束或其他期望辐射图。因此，天线可以被配置为通过放置这些各种表面或元件而表现出增加的或减少的方向性或“增益”。高增益天线可以被配置为在给定方向上引导辐射电磁能的绝大部分，所述给定方向可以是竖直的水平方向或其任意组合。

天线还可以被配置为相对于地球在具体的竖直角(即“升起角”)范围内辐射电磁能，以便将电磁能集中向诸如电离层等大气的上层。通过以具体角度将电磁能引向高层大气，可以通过以特定频率传输电磁能来在一天的特定时间实现特定的跳距。

天线的其他示例包括传输器和传感器，它们将电能转换为电磁频谱可见光或不可见光部分中的电磁能脉冲。示例包括发光二极管、激光器等，其被配置为在沿着电磁光谱范围从远红外到极紫外的频率范围内产生电磁能。

“命令”或“命令数据”通常是指控制机器单独或组合采取一个或多个动作的一个或多个指导、指令、算法或规则。可以以任何合适的方式存储，传送，传输或以其他方式处理命令。例如，命令可以电磁辐射的形式存储在存储器中或通过通信网络以任何合适频率通过任何合适介质传输。

“计算机”通常是指被配置为根据任意数量的输入值或变量计算结果的任何计算装置。计算机可以包括用于执行计算以处理输入或输出的处理器。计算机可以包括用于存储将由处理器处理的值或用于存储先前处理的结果的存储器。

计算机也可以配置为接受来自各种输入和输出装置的输入和输出，以接收或发送值。此类装置包括其他计算机、键盘、鼠标、视觉显示器、打印机、工业装置以及所有类型和大小的系统或机械。例如，计算机可以控制网络接口以在请求时执行各种网络通信。网络接口可以是计算机的一部分，也可以是与计算机分离且远离计算机的特征。

计算机可以是单个物理计算装置(例如台式计算机、笔记本电脑)，也可以由相同类型的多个装置组成，诸如在网络群集中作为一个装置运行的一组服务器，或作为一个计算机运行并通过通信网络链接在一起的不同计算装置的异构组合。连接到计算机的通信网络也可以连接到更广泛的网络，诸如因特网。因此，计算机可以包括一个或多个物理处理器或其他计算装置或电路，并且还可以包括任何合适类型的存储器。

计算机还可以是具有未知数量或波动数量的物理处理器和存储器或存储装置的虚拟计算平台。因此，计算机可以物理上位于一个地理定位或物理上分布跨越几个广泛散射的位置，多个处理器通过通信网络链接在一起以作为单个计算机运行。

计算机或计算装置内的“计算机”和“处理器”的概念还涵盖用作所公开系统的部分进行计算或比较的任何此类处理器或计算装置。与发生在计算机中的阈值比较、规则比较、计算等有关的处理操作可以发生在例如单独的服务器中、具有单独的处理器的同一服务器上、或者在具有未知数量的物理处理器的如上所述的虚拟计算环境上。

计算机可以任选地耦合到一个或多个视觉显示器和/或可以包括集成的视觉显示器。同样，显示器可以属于相同类型，也可以是不同视觉装置的异构组合。计算机还可以包括一个或多个操作员输入装置，诸如键盘、鼠标、触摸屏、激光或红外指示器装置或陀螺仪指示器装置，仅举几个代表性示例。另外，除了显示器之外，还可以包括一个或多个其他输出装置，诸如打印机、绘图仪、工业制造机器、3D打印机等。因而，各种显示、输入和输出装置布置是可能的。

多个计算机或计算装置可以被配置为通过有线或无线通信链路彼此通信或与其他装置通信以形成通信网络。网络通信可能会在通过其他较大的计算机网络(诸如因特网)之前，通过用作交换机、路由器、防火墙或其他网络装置或接口等网络装置的各种计算机进行通信。通信也可以通过通信网络作为通过传输线或自由空间通过电磁波承载的无线数据传输进行传递。此类通信包括使用WiFi或其他无线局域网(WLAN)或蜂窝传输器/接收器来传送数据。此类信号符合许多无线或移动电信技术标准中的任何一个，诸如802.11a/b/g/n、3G、4G等。

“通信链路”通常是指两个或更多个通信实体之间的连接，并且可以或可以不包括通信实体之间的通信信道。通信实体之间的通信可以通过任何合适的方式发生。例如，连接可以被实现为实际的物理链路、电气链路、电磁链路、逻辑链路或促进通信的任何其他合适的链路。

在实际物理链路的情况下，通信可以通过通信链路中的多个组件发生，这些组件被认为是通过一个元件相对于另一元件的物理移动来相互响应的。在电气链路的情况下，通信链路可以由电连接以形成通信连接的多个电导体组成。

在电磁链路的情况下，可以通过以任何合适的频率发送或接收电磁能来实现连接，因此允许通信作为电磁波通过。这些电磁波可以通过也可以不通过物理介质(诸如光纤)、自由空间或其任何组合。电磁波可以任何合适的频率传递，包括电磁频谱中的任何频率。

在逻辑链路的情况下，通信链路可以是发送方和接收方(诸如接收站中的传输站)之间的概念上的链路。逻辑链路可以包括物理、电气、电磁或其他类型的通信链路的任意组合。

“通信节点”通常是指沿着通信链路的物理或逻辑连接点、重新分配点或端点。物理网络节点通常被称作以物理、逻辑或电磁方式附接或耦合到通信链路的有源电子装置。物理节点能够通过通信链路发送，接收或转发信息。通信节点可以包括或可以不包括计算机、处理器、传输器、接收器、转发器和/或传输线或其任何组合。

“临界角”通常是指相对于延伸到地球中心的垂直线的最大角度，在所述垂直线处可以使用天波传播将特定频率的电磁波返回到地球。

“临界频率”通常是指在给定电离层条件下使用天波传播在竖直地传输时返回地球的最高频率。

“数据带宽”通常是指通信系统中的逻辑或物理通信路径的最大吞吐量。数据带宽是可以以每秒传送的数据为单位表示的传送速率。在数字通信网络中，传输的数据单位为比特，且数字通信网络的最大吞吐量因此通常用“每秒比特”或“比特/秒”表示。通过扩展，术语“千比特/秒”或“千比特/秒”、“兆比特/秒”或“兆比特/秒”、“千兆比特/秒”或“千兆比特/秒”也可用以表示给定数字通信网络的数据带宽。根据诸如“峰值比特率”、“平均比特率”、“最大持续比特率”、“信息速率”或“物理层有用比特率”等特定度量，可以根据其数据带宽性能特征对数据网络进行评级。例如，带宽测试测量计算机网络的最大吞吐量。此用途的原因是，根据哈特利定律，物理通信链路的最大数据速率与其以赫兹为单位的频率带宽成比例。

数据带宽也可以根据特定通信网络的最大传送速率来表征。例如：

“低数据带宽”通常是指最大数据传送速率小于或约等于每秒1,000,000个数据单元的通信网络。例如，在数字通信网络中，数据的单位是比特。因此，低数据带宽数字通信网络是最大传送速率小于或约等于每秒1,000,000比特(1Mbits/s)的网络。

“高数据带宽”通常是指最大数据传送速率大于每秒约1,000,000单位数据的通信网络。例如，具有高数据带宽的数字通信网络是最大传送速率大于每秒约1,000,000比特(1Mbits/s)的数字通信网络。

“电磁辐射”通常是指由电磁波辐射的能量。电磁辐射由其他类型的能量产生，并在被破坏时转换为其他类型。当电磁辐射以光速(在真空中)行进远离其来源时，电磁辐射会携带此能量。电磁辐射还携带动量和角动量。这些特性都可以赋予电磁辐射随着其向外移动远离其源而与之相互作用的物质。

电磁辐射从一种介质传递到另一种介质时会改变速度。从一种介质过渡到另一种介质时，新介质的物理特性会导致部分或全部辐射能被反射，而其余的能量会进入新介质。这发生在电磁波传播时遇到的介质之间的每个接合点。

光子是电磁相互作用的量子，并且是所有形式的电磁辐射的基本组成部分。光的量子性质在高频下变得更加明显，因为电磁辐射的频率越高，其行为越像粒子而越不像波。

“电磁频谱”通常是指电磁辐射的所有可能频率的范围。电磁频谱通常按频率和能量增加和波长减小的次序分类如下：

“极低频”(ELF)通常是指约3至约30Hz的频带，波长介于约100,000至10,000km长。

“超低频”(SLF)通常表示通常范围介于约30Hz至约300Hz之间的频带，波长介于约10,000至约1000km长。

“语音频率”或“语音频带”通常表示人耳可以听到的电磁能。成年男性通常在约85至约180Hz的范围内说话，而成年女性通常在约165至约255Hz的范围内交谈。

“甚低频”(VLF)通常表示约3kHz至约30kHz的频率带，相应波长介于约10至约100km长。

“低频”(LF)通常表示约30kHz至约300kHz范围内的波长范围，波长范围介于约1至约10km。

“中频”(MF)通常是指约300kHz至约3MHz的频带，波长介于约1000至约100m长。

“高频”(HF)通常是指约3MHz至约30MHz的频带，波长介于约100m至约10m长。

“甚高频”(VHF)通常表示从约30Hz至约300MHz的频带，波长介于约10m至约1m长。

“特高频”(UHF)通常表示约300MHz至约3GHz的频带，权重波长范围介于约1m至约10cm长。

“超高频”(SHF)通常是指约3GHz至约30GHz的频带，波长范围介于约10cm至约1cm长。

“极高频”(EHF)通常是指约30GHz至约300GHz的频带，波长范围介于约1cm至约1mm长。

“远红外”(FIR)通常表示约300GHz至约20THz的频带，波长范围介于约1mm至约15μm长。

“长波长红外”(LWIR)通常表示约20THz至约37THz的频率带，波长范围介于约15μm至约8μm长。

“中红外”(MIR)通常表示约37THz至约100THz的频带，波长介于约8μm至约3μm长。

“短波长红外”(SWIR)通常指定约100THz至约214THz的频带，波长介于约3μm至约1.4μm长。

“近红外”(NIR)通常表示约214THz至约400THz的频率带，波长介于约1.4μm至约750nm长。

“可见光”通常表示约400THz至约750THz的频率带，波长介于约750nm至约400nm长。

“近紫外线”(NUV)通常表示约750THz至约1PHz的频率带，波长介于约400nm至约300nm长。

“中紫外线”(MUV)通常表示从约1PHz至约1.5PHz的频率带，波长介于约300nm至约200nm长。

“远紫外线”(FUV)通常表示约1.5PHz至约2.48PHz的频率带，波长介于约200nm至约122nm长。

“极端紫外线”(EUV)通常表示约2.48PHz至约30PHz的频带，波长介于约121nm至约10nm长。

“软X射线”(SX)通常表示约30PHz至约3EHz的频率带，波长介于约10nm至约100pm长。

“硬X射线”(HX)通常表示约3EHz至约30EHz的频率带，波长介于约100pm至约10pm长。

“伽马射线”通常表示高于约30EHz的频带，波长小于约10pm长。

“电磁波”通常是指具有分离的电分量与磁分量的波。电磁波的电分量与磁分量同相振荡，并且始终分开90度角。电磁波可以从源辐射，以产生能够通过介质或真空的电磁辐射。电磁波包括以电磁频谱中的任何频率振荡的波，包括但不限于无线电波、可见光和不可见光、X射线和伽马射线。

“频率带宽”或“频带”通常是指由较高和较低频率定义的连续频率范围。因此，频率带宽通常表示为赫兹数(每秒循环数)，代表频带的较高频率与较低频率之间的差异，并且可能或可能不包括较高和较低频率本身。因此，“频带”可以由给定区域的给定频率带宽定义，并以术语上普遍同意的方式来指定。例如，在美国，“20米频带”被分配14MHz到14.35MHz的频率范围，因此定义0.35MHz或350KHz的频率带宽。在另一示例中，国际电信联盟(ITU)已将300MHz至3GHz的频率范围指定为“UHF频带”。

“光纤通信”通常是指通过经由光纤发送电磁能脉冲来将数据从一个地方传输到另一个地方的方法。传输的能量可以形成电磁载波，电磁载波可以经过调制以承载数据。使用光纤电缆以传输数据的光纤通信线可以配置为具有高数据带宽。例如，光纤通信线可以具有高达约15Tbit/s、约25Tbit/s、约100Tbit/s、约1Pbit/s或更高的高数据带宽。可以沿着光纤通信线路使用光电转发器，以将电磁能量从光纤电缆的一个部分转换为电信号。转发器可以以比其接收到的信号强度更高的信号强度沿着光缆的另一段重新传输为电磁能的电信号。

“金融工具”通常是指任何种类的可交易资产。一般示例包括但不限于现金、实体所有权凭证或收取或交付现金或其他金融工具的合同权利。具体示例包括债券、票据(例如商业票据和国库券)、股票、贷款、存款、存款证、债券期货或债券期货期权、短期利率期货、股票期权、股票期货、货币期货、利息利率掉期、利率上限和下限、利率期权、远期利率协议、股票期权、外汇期权、外汇掉期、货币掉期或任何种类的衍生产品。

“地面”在电气/电磁意义上使用更多，并且通常是指地球的表面，包括陆地和水体，诸如海洋、湖泊和河流。

“地波传播”通常是指一种传输方法，其中一个或多个电磁波通过地面和大气的边界传导以沿着地面传播。电磁波通过与地球的半导体表面相互作用来传播。本质上，波紧贴表面，以便遵循地球的曲率。通常，但并非总是如此，电磁波呈由低频无线电波形成的地波或表面波的形式。

“标识符”通常是指标识唯一事物或事物唯一类的名称(即标记其身份)，其中“对象”或类别可以是观念、物理对象(或其类别)或物理物质(或其类别)。缩写“ID”通常是指身份、标识(标识的过程)或标识符(即标识的例子)。标识符可以包括也可以不包括单词、数字、字母、符号、形状、颜色、声音或其任何组合。

单词、数字、字母或符号可以遵循编码系统(其中字母、数字、单词或符号代表想法或更长的标识符)，或者它们可以仅仅是任意的。当标识符遵循编码系统时，它通常称作代码或ID代码。不遵循任何编码方案的标识符通常被称为任意ID，因为它们是任意分配的，在标识事物之外的任何其他上下文中都没有意义。

“电离层”通常是指地球大气层，高浓度的离子和自由电子包含于其中并且能够反射无线电波。电离层包括热层以及中层和外层的一部分。电离层在地球表面上方延伸约25至约600英里(约40到1,000km)。电离层包括许多层，这些层在高度、密度和厚度方面会发生相当大的变化，这取决于许多因素，包括太阳活动，诸如黑子。电离层的各个层如下标识。

电离层的“D层”是最内层，其位于地球表面上方约25英里(40km)至约55英里(90km)之间。所述层具有折射低频信号的能力，但是它允许高频无线电信号以一定的衰减通过。通常，但并非在所有情况下，D层都会在日落之后由于其离子的快速重组而迅速消失。

电离层的“E层”是中间层，其位于地球表面上方约55英里(90km)至约90英里(145km)。E层通常具有折射频率高于D层的信号的能力。根据条件，E层通常可以折射高达20MHz的频率。E层中的离子重组速度有些快，以至于日落后几乎在午夜之前完全消失。E层可以进一步包括所谓的“Es”层或“散发性E层”，其由小而薄的强电离云形成。散发性E层可以反射无线电波，即使频率高达225MHz，尽管这种情况很少。散发性E层通常在夏季形成，且其跳距约为1,020英里(1,640km)。运用散发性E层，一跳传播可以约为560英里(900km)至高达1,600英里(2,500km)，而双跳传播则可以超过2,200英里(3,500km)。

电离层的“F层”是顶层，其位于地球表面上方约90(145km)与310英里(500km)或更大之间。F层中的电离通常很高，并且白天变化很大，通常在中午左右发生最高电离。在白天，F层分为F1层和F2层两层。F2层是最外层，且因而位于比F1层更高的位置。鉴于大气在这些海拔高度稀疏，离子的重组会缓慢发生，使得F层在白天或黑夜保持恒定的电离状态，从而大多数(但非所有)无线电波的天波传播都在F层中发生，由此促进高频(HF)或长距离短波通信。例如，F层能够折射高达30MHz频率的高频长距离传输。

“延时”通常是指系统中的原因与结果之间的时间间隔。延时是物理上受限的速度的结果，任何物理交互都可以以有限的速度贯穿整个系统传播。延时是物理上任何物理交互传播速度有限的结果。结果可以穿过系统传播的速度始终低于或等于光速。因此，在原因与结果之间包括一定距离的每个物理系统都会经历某种延时。例如，在通信链路或通信网络中，延时通常是指数据从一个点传递到另一点所花费的最短时间。关于通信网络的延时也可以被表征为能量从沿着网络的一个点移动到另一点所花费的时间。关于由电磁能量沿特定传播路径传播所引起的延迟，延时可以分类如下：

“低延时”通常是指小于或约等于传播时间的时间段，所述传播时间比光在真空中行进给定传播路径所需的时间长10％。用公式表达，低延时定义如下：

其中：

d＝距离(英里)

c＝真空中的光速(186,000英里/秒)

k＝1.1的标量常数

例如，光可在约0.1344秒内穿过真空传播25,000英里。因此，在此25,000英里传播路径上承载数据的“低延时”通信链路将能够在至少0.14784秒或更短的时间内通过链路传递数据的至少一部分。

“高延时”通常是指大于传播时间的时间段，所述传播时间比光在真空中行进给定传播路径所需的时间长10％。用公式表达，高延时定义如下：

其中：

d＝距离(英里)

c＝真空中的光速(186,000英里/秒)

k＝1.1的标量常数

例如，光可以在约0.04301秒内穿过真空传播8,000英里。因此，在此传输路径上承载数据的“高延时”通信链路将能够在约0.04731秒或更长的时间内通过链路传递数据的至少一部分。

网络的“高”和“低”延时可能与数据带宽无关。某些“高”延时网络可能具有比“低”延时网络更高的高传送速率，但情况并非总是如此。某些“低”延时网络的数据带宽可能超过“高”延时网络的带宽。

“最大可用频率(MUF)”通常是指使用天波传播来返回到地球的最高频率。

“存储器”通常是指被配置为保留数据或信息的任何存储系统或装置。每个存储器可以包括一种或多种类型的固态电子存储器、磁存储器或光存储器，仅举几例。作为非限制性示例，每个存储器可以包括固态电子随机存取存储器(RAM)、可依序访问存储器(SAM)(诸如先入先出(FIFO)种类或后入先出(LIFO)种类)、可编程只读存储器(PROM)、电子可编程只读存储器(EPROM)或电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)；光盘存储器(诸如DVD或CDROM)；磁编码硬盘、软盘、磁带或盒式磁带介质；或这些内存类型的任何组合。而且，每个存储器可以是易失性、非易失性或易失性与非易失性种类的混合组合。

“非天波传播”通常是指所有形式的有线和/或无线传输，其中不通过反射来自电离层的电磁波来传输信息。

“最佳工作频率”通常是指通过天波传播提供最一致的通信路径的频率。它可能取决于数个因素会随时间变化，诸如电离层条件和一天中的时间。对于使用电离层的F2层的传输，工作频率通常约为MUF的85％，且对于E层，最佳工作频率通常接近MUF。

“光纤”通常是指具有细长导管的电磁波导，所述导管包括基本透明的介质，电磁能在电磁能横穿导管的长轴时通过所述介质传播。当电磁辐射横穿导管时，可以通过电磁辐射的全内反射将电磁辐射保持在导管内。通常使用包含基本透明的芯的光纤来实现全内反射，所述基本透明的芯被第二基本透明的包层材料围绕，所述第二基本透明的包层材料的折射率比所述芯的折射率低。

光纤通常由不导电但基本上透明的介电材料构成。此类材料可以或可以不包括挤出玻璃(诸如二氧化硅)、氟化物玻璃、磷酸盐玻璃、硫属化物玻璃或聚合材料(诸如各种类型的塑料)或其他合适的材料的任何组合，并且可以被配置为具有任何合适的截面形状、长度或尺寸。尽管可以使用具有任何合适频率的电磁能，但是可以成功通过光纤的电磁能的示例包括电磁光谱的近红外、中红外和可见光部分中的电磁波。

“偏振”通常是指辐射的电磁能波的电场(“E平面”)相对于地球表面的定向，并且由辐射天线的物理结构和定向决定。偏振可以与天线的方向性分开考虑。因此，简单的直线天线在基本竖直安装时可具有一个偏振，而在基本水平安装时可具有不同的偏振。作为横波，无线电波的磁场与电场的磁场成直角，但按照惯例，对天线“偏振”的谈论应被理解为指电场的方向。

反射通常会影响偏振。对于无线电波，电离层是一种重要的反射器，它可以改变电波的偏振。因此，对于通过电离层反射(天波)接收到的信号，无法预期一致的偏振。对于视线通信或地波传播，水平或竖直偏振的传输通常在接收定位处保持约相同的偏振状态。在地面波或视线传播中，使接收天线的偏振与传输器的偏振相匹配可能特别重要，但在天波传播中可能不太重要。

当可以定义此天线的线性偏振时，通常是沿着天线电流的方向(从接收定位看)。例如，竖直方向的竖直鞭状天线或Wi-Fi天线将以竖直偏振进行传输和接收。具有水平元件的天线，诸如大多数屋顶电视天线，通常是水平偏振的(因为广播电视通常使用水平偏振)。即使当天线系统具有竖直定向(诸如水平偶极天线阵列)时，偏振仍处于与电流相对应的水平方向上。

偏振是投影到垂直于无线电波运动方向的假想平面上的E平面定向的随时间的总和。在最一般情况下，偏振是椭圆的，这意味着无线电波的偏振会随时间推移而变化。如上所述，有两种特殊情况：线性偏振(椭圆塌陷成一条线)和圆形偏振(椭圆的两个轴相等)。在线性偏振中，无线电波的电场沿一个方向来回振荡，这可能会受到天线安装的影响，但通常期望方向是水平或竖直偏振。在圆形偏振中，无线电波的电场(和磁场)以射频为中心围绕传播轴循环旋转。

“处理器”通常是指被配置为作为单个单元操作的一个或多个电子组件，所述单个单元被配置或编程为处理输入以生成输出。替代地，当具有多组件形式时，处理器可以具有相对于其他组件在远处定位一个或多个组件。每个处理器的一个或多个组件可以是定义数字电路系统、模拟电路系统或两者的电子种类。在一个示例中，每个处理器是常规的集成电路微处理器布置，诸如由美国加利福尼亚州·圣克拉拉市(95052)2200Mission CollegeBoulevard的英特尔(INTEL)公司提供的一个或多个奔腾、i3、i5或i7处理器。

处理器的另一个示例是专用集成电路(ASIC)。ASIC是为执行一系列具体逻辑操作而定制的集成电路(IC)，它控制计算机执行特定的任务或功能。ASIC是专用计算机的处理器的示例，而不是被配置用于通用目的的处理器的示例。专用集成电路通常不是可重新编程的以执行其他功能，并且在制造时可以被编程一次。

在另一示例中，处理器可以是属于“现场可编程”类型的。此类处理器可以在制造后多次“现场”编程以执行各种专用或通用功能。现场可编程处理器可以包括处理器中的集成电路中的现场可编程门阵列(FPGA)。可以对FPGA进行编程以执行一系列特定的指令，所述指令可以保留在FPGA的非易失性存储单元中。客户或设计人员可以使用硬件描述语言(HDL)来对FPGA进行配置。在FPGA中，可以使用另一台计算机对FPGA进行重新编程以对FPGA进行重新配置，从而实现新命令或操作指令集。可以以任何合适方式执行操作，诸如通过对处理器电路进行固件升级。

就像计算机的概念不限于单个定位中的单个物理装置一样，“处理器”的概念也不限于单个物理逻辑电路或电路包，而是包括可能包含在多个物理定位中的多个计算机内或之间的一个或多个此类电路或电路包。在虚拟计算环境中，未知数量的物理处理器可能正在主动处理数据，未知数量也可能随时间推移而自动改变。

“处理器”的概念包括这样的装置：其被配置或编程为进行阈值比较、规则比较、计算或执行将规则应用于产生逻辑结果(例如，“真”或“假”)的数据的逻辑运算。处理活动可能发生在单独服务器上的多个单个处理器中、具有单独处理器的单个服务器中的多个处理器中、或在单独的计算装置中彼此物理上远程的多个处理器上。

“无线电”通常是指频率在3kHz至300GHz范围内的电磁辐射。

“无线电水平线”通常是指天线的直射光线与地面相切的点的轨迹。可以通过下式估算无线电水平线：

其中：

d＝无线电水平线(英里)

ht＝传输天线高度(英尺)

hr＝接收天线高度(英尺)。

“远程”通常是指两个事物之间的任何物理、逻辑或其他间隔。间隔可以相对大，诸如数千或数百万英里或几公里，或者相对小，诸如纳米或百万分之一英寸。彼此“远离”的两个事物也可以在逻辑上或物理上耦合或连接在一起。

“接收”通常是指接受传送、传达、输送、中继、调度或转发的内容。所述概念可以包括也可以不包括侦听或等待某物来自传输实体的动作。例如，可以在不知道传输方的情况下接收传输。同样，可以在知道或不知道接收方的情况下发送传输。“接收”可以包括但不限于以电磁谱中的任何合适的频率捕获或获得电磁能的动作。接收可以通过感应电磁辐射发生。感测电磁辐射可以涉及检测穿过或来自诸如电线或光纤等介质的能量波。接收包括接收数字信号，所述数字信号可以定义各种类型的模拟或二进制数据，诸如信号、数据报、分组等。

“接收站”通常是指接收装置或具有被配置为接收电磁能的多个装置的定位设施。接收站可以被配置为从特定传输实体或从任何传输实体接收，而不管所述传输实体在接收传输之前是否可识别。

“跳距”通常是指从传输器到天波传播的波可以返回地球的位置的最小距离。换句话说，跳距是在天波传播的临界角处出现的最小距离。

“跳越区”或“安静区”通常是指完全消散来自地波传播的地波的定位与使用天波传播的第一天波来返回的定位之间的区域。在跳越区中，无法接收到给定传输的信号。

“卫星通信”或“卫星传播”通常是指将一个或多个电磁信号传输到卫星，所述卫星又将信号反射和/或重新传输到另一卫星或站。

“大小”通常是指某物的范围；事物的整体尺寸或量值；某物有多大。对于物理对象，大小可用以描述相对术语，诸如大或更大、高或更高、低或更低、小或更小等。物理对象的大小也可以以固定单位给出，诸如以任何合适的单位表示的特定宽度、长度、高度、距离、体积等。

对于数据传送，大小可用以指示作为逻辑或物理单元进行操作，寻址，传输，接收或处理的数据的相对或固定数量。大小可以与数据集合、数据集、数据文件或其他此类逻辑单元中的数据量结合使用。例如，数据收集或数据文件可以表征为具有35M字节的“大小”，或者通信链路的可以表征为具有“大小”为1000比特每秒的数据带宽。

“天波传播”通常是指一种传输方法，其中从天线辐射的一个或多个电磁波从电离层折射回地面。天波传播还包括对流层散射传输。在一种形式中，可以使用跳过方法，其中从电离层折射的波被地面反射回电离层。这种跳过可能会发生多次。

“空间波传播”或有时被称作“直接波传播”或“视线传播”通常是指一种传输方法，其中一个或多个电磁波在通常彼此可见的天线之间传输。传输可以通过直接和/或地面反射的空间波发生。一般而言，天线的高度和地球曲率是空间波传播的传输距离的限制因素。由于衍射效应，直接视线的实际无线电视线范围大于可见或几何视线；也就是说，射电水平线比几何视线大4/5。

“扩频”通常是指包括通过多个频率发送传输信号的一部分的传输方法。通过在各种频率上发送信号地一部分，可以同时发生多个频率上的传输。在此示例中，接收器必须同时收听所有频率，以便重组传输信号。传输也可以通过“跳变”信号分布在多个频率上。信号跳变场景包括：在第一频率上在某一时间段内传输信号；切换到在第二时间段内上第二频率内传输信号；随后第三时间段内切换到第三频率，依此类推。接收器与传输器必须同步才能一起切换频率。可以以可以随时间(例如，每小时、每24小时等)改变的跳频模式来实现此“跳变”频率的过程。

“平流层”通常是指地球大气层，其从对流层延伸到地球表面上方约25至35英里。

“传送速率”通常是指某物从一个物理或逻辑定位移动到另一定位的速率。在通信链路或通信网络的情况下，传送速率可以表征为在链路或网络上的数据传送速率。此传送速率可以以“比特每秒”表达，并且可以受用于执行数据传输的给定网络或通信链路的最大数据带宽的限制。

“传输线”通常是指一种专门的物理结构或一系列结构，其被设计为将电磁能从一个定位携带到另一定位，通常不会通过自由空间辐射电磁能。传输线用于保留电磁能并将电磁能从一个定位传送到另一定位，同时最小化在电磁能通过传输线中的结构时引发的延时和功率损耗。

可以用于传达无线电波的传输线示例包括双芯导线、同轴电缆、微带线、带状线、双绞线、星形四极杆、勒谢尔线、各种类型的波导或简单的单电缆线。诸如光纤等其他类型的传输线可以用于承载诸如可见光或不可见光等更高频率的电磁辐射。

“传输路径”或“传播路径”通常是指电磁能通过空间或介质所采取的路径。这可以包括通过传输线的传输。在这种情况下，传输路径由传输线定义，跟随传输线，包含在传输线中，通过传输线或通常包括传输线。传输或传播路径不必由传输线定义。可以通过在自由空间或大气中移动的电磁能(诸如天波、地波、高低线或其他形式的传播)来定义传播或传输路径。在那种情况下，传输路径可以表征为电磁能在从传输器移动到接收器时通过的任何路径，包括在传输能量的方向上的任何跳越、反弹、散射或其他变化。

“传输站”通常是指传输装置或具有被配置为传输电磁能的多个装置的定位设施。传输站可以被配置为向特定接收实体、向被配置为接收传输的任何实体或其任何组合进行传输。

“传输”通常是指使某物被传送、传达、输送、中继、调度或转发。所述概念可以或可以不包括从传输实体向接收实体传送某物的动作。例如，可以在不知道传输方的情况下接收传输。同样，可以在知道或不知道接收方的情况下发送传输。“传输”可以包括但不限于以电磁谱中的任何合适的频率发送或广播电磁能的动作。传输可以包括数字信号，所述数字信号可以定义各种类型的二进制数据，诸如信号、数据报、分组等。传输还可以包括模拟信号。

“触发数据”通常是指包括触发信息的数据，所述触发信息标识一个或多个待执行命令。触发数据与命令数据可以在单个传输中一起出现，或者可以沿着单个或多个通信链路分别传输。

“对流层”通常是指地球大气的最低部分。在中纬度地区，对流层在地球表面上方延伸约11英里，在热带地区延伸至12英里，在两极冬季则约为4.3英里。

“对流层散射传输”通常是指一种天波传播形式，其中一个或多个电磁波(诸如无线电波)对准对流层。尽管不确定其起因，但是波的少量能量被向前散射到接收天线。由于严重的衰落问题，通常使用分集接收技术(例如，空间、频率和/或角度分集)。

“波导”通常是指被配置为引导沿电磁波谱以任何频率发生的诸如电磁波等波的传输线。示例包括导电或绝缘材料的任何布置，其被配置为将沿电磁频谱范围的低频电磁辐射从极低频波传送到极高频波。其他具体示例包括引导高频光的光纤或用于承载高频无线电波(尤其是微波)的中空导电金属管。