[發(fā)明專利]使用低延時/低數(shù)據(jù)帶寬和高延時/高數(shù)據(jù)帶寬通道的通信方法和系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201580067743.3
• 申請日: 2015-12-08
• 公開（公告）號: CN107113054A
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 凱文·巴比奇
• 申請（專利權(quán)）人: 天波網(wǎng)絡(luò)有限責(zé)任公司
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185;H04B7/22
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司11332
• 代理人: 王小衡,任慶威

背景技術(shù)

最近的技術(shù)改進(jìn)已經(jīng)顯著地改進(jìn)了跨大距離通信的能力。廣闊的光纖和衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)在允許世界的遙遠(yuǎn)部分彼此通信。但是，通過跨越這些大的距離如跨越大西洋和太平洋，光纖線纜可能發(fā)生大約60微妙或者更多的回程延時或者時滯。衛(wèi)星通信可能經(jīng)歷甚至更大的時滯。在許多情況中，該高延時不可克服，因?yàn)槠涫峭ㄐ沤橘|(zhì)和設(shè)備固有的。例如，與經(jīng)過自由空間傳播相同距離的無線電波相比，光可能慢30-40％穿過光纖。光纖網(wǎng)絡(luò)典型地需要多個中繼器，其進(jìn)一步增加延時。雖然通常在多個情況中沒有問題，但是該高延時可能在對時間敏感的活動尤其是需要復(fù)雜邏輯和/或取決于快速變化的條件的對時間敏感的活動的執(zhí)行中導(dǎo)致不可接收的延時。例如，舉幾個實(shí)例而言，在分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的操作和/或同步、具有地理上大的傳感器陣列的科學(xué)實(shí)驗(yàn)以及遠(yuǎn)距離醫(yī)學(xué)/診斷活動中，這些延時問題可能例如對活動的整個逐漸造成問題。在一個具體的實(shí)例中，在世界市場中下單購買和銷售證券或其他金融工具典型地依賴于使用光纖線路、同軸線纜或者微波通信鏈路在系統(tǒng)上承載數(shù)據(jù)和指令的通信鏈路。在訂單執(zhí)行中例如由光纖線路上的高延時導(dǎo)致的任意延遲可能導(dǎo)致嚴(yán)重的金融損失。

發(fā)明內(nèi)容

開發(fā)了一種獨(dú)特的通信系統(tǒng)和方法來解決上述延時問題以及其他問題。在通信系統(tǒng)中，命令數(shù)據(jù)被發(fā)射以在接收到觸發(fā)數(shù)據(jù)之前(或同時)在接收站被接收。命令數(shù)據(jù)包括一個或多個指示、指令、算法和/或用于控制機(jī)器如計(jì)算機(jī)和/或機(jī)械設(shè)備以采取一個或多個動作的規(guī)則。例如，一種形式的命令數(shù)據(jù)包括用于以特定價(jià)格水平、范圍和/或基于其他條件來購買和/或銷售特定期權(quán)或股票的程序。命令數(shù)據(jù)典型地(但是并非在所有情況中)大于觸發(fā)數(shù)據(jù)的大小，因而命令數(shù)據(jù)需要比觸發(fā)數(shù)據(jù)更長時間通過具有相同數(shù)據(jù)帶寬的通信鏈路發(fā)射。觸發(fā)數(shù)據(jù)包括用于識別要執(zhí)行的命令數(shù)據(jù)中的一個或多個命令的信息。例如，觸發(fā)數(shù)據(jù)可以識別用于識別在特定價(jià)格(或多個價(jià)格)購買特定股票(或多個股票的命令數(shù)據(jù)中的一個或多個特定期權(quán)。在一個實(shí)例中，命令數(shù)據(jù)通過具有高帶寬和高延時的通信鏈路如通過光纖線纜來發(fā)射，以及觸發(fā)數(shù)據(jù)通過具有低帶寬和低延時的通信鏈路如經(jīng)過通過從電離層折射和/或散射無線電波的天波傳播來發(fā)射。然后，能夠在接收站比通過由光纖線纜所提供的高帶寬和高延時通信鏈路發(fā)射更快速地接收大小相對小的觸發(fā)數(shù)據(jù)。該通信系統(tǒng)和方法顯著地降低了在遠(yuǎn)程距離在大距離上執(zhí)行復(fù)雜的對時間敏感的動作如金融交易的時間。在一個形式中，該技術(shù)用于遠(yuǎn)程執(zhí)行跨無線電地平線的動作如用于越洋通信。該技術(shù)可適用于單向型通信或者甚至雙向型通信。

在一個實(shí)例中，該獨(dú)特的通信系統(tǒng)和方法使用多個通信鏈路。在一個形式中，通信鏈路使用不同的通信介質(zhì)。該系統(tǒng)例如可以用于在可以是市場事件、新聞報(bào)道、預(yù)定日期和時間等等的觸發(fā)事件之前，通過高延時/高帶寬鏈路發(fā)射預(yù)編程命令或規(guī)則的大集合。該規(guī)則或編程動作的集合可以作為軟件更新來發(fā)送到可執(zhí)行程序，或者作為用于現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)的固件升級。當(dāng)觸發(fā)事件發(fā)生時，可以僅通過低延時/低帶寬鏈路，或者通過兩個鏈路發(fā)送觸發(fā)數(shù)據(jù)，導(dǎo)致按計(jì)劃執(zhí)行預(yù)編程命令。

在該系統(tǒng)的一個實(shí)例中，低延時/低帶寬通信鏈路使用無線電波應(yīng)和高延時/高帶寬通信鏈路來發(fā)射數(shù)據(jù)，高延時/高帶寬通信鏈路可以是在光纖線纜上操作的分組切換網(wǎng)絡(luò)。該組合可以包括在高和低延時鏈路之間具有廣泛變化的差異的各種組合。低延時鏈路可以使用高頻(HF)無線電波來通過北美和歐洲之間的傳播路徑發(fā)射。無線電波可以例如利用20到25ms或更小(40到50ms回程)的單向延時來發(fā)射。延時更高的鏈路可以通過不同的傳播路徑承載數(shù)據(jù)，或者經(jīng)過兩個大陸之間的不同介質(zhì)，其可以例如具有大約30ms或更大的單向延時或者60ms或更大的雙向延時。

系統(tǒng)還可以恒定地監(jiān)視和基于太陽和大氣條件使用不同HF頻帶來維持遠(yuǎn)程位置之間的最高可用信號強(qiáng)度。該監(jiān)視可以包括訪問第三方數(shù)據(jù)、分析由實(shí)驗(yàn)獲得的結(jié)果、和/或使用軟件建模。這些條件可能在可以使用天波傳播來基于長距離中繼HF發(fā)射的低延時鏈路中尤其重要。該天波傳播可以被地面或者有可能在天空中的中繼器站放大。

在另一個方面中，通過在分離的通信鏈路上發(fā)送動作和/或觸發(fā)消息的連續(xù)的流以迷惑惡意第三方以及挫敗攔截和解密未來發(fā)射的企圖，可以增強(qiáng)系統(tǒng)的整體安全性。這些消息可能非常短，或者與可能持續(xù)進(jìn)行或者在預(yù)定調(diào)度上僅進(jìn)行短的時間段的各種其他發(fā)射混合。在相關(guān)方面中，通過在一個或多個頻率上通過天波傳播發(fā)送短的消息或者通過在相同時間在多個頻率上發(fā)送一個消息的小部分，可以增強(qiáng)安全性。各種附加技術(shù)也可用于增強(qiáng)安全性如加密、雙向哈希等等，這可能導(dǎo)致兩個鏈路中的附加延時。