科技巨头欲建全球WiFi网络
2015-04-15 10:37:23 阿炯

据统计,全球目前仍有大约三分之二的人口无法接入互联网。如何消除“数字鸿沟”并建设一个互相连接的世界成为摆在众人面前的难题。近日《经济学人》撰文,列出几大雄心勃勃的公司正在研究使用卫星、无人机和气球让互联网永不断线的方法。

互联网覆盖范围不均衡

自20世纪90年代初互联网迈出大学校园后,就迅速被广大群众接受,开始了野草般的成长。1997年全球网民数量只占人口的2%,到2014年这一比例已经上升到39%,也就是约30亿人,但仍有40亿人住在不通互联网的地方。这些断网地区大多分布在发展中国家,在这些国家只有32%的人上网,而发达国家的比例是78%左右。而且发展中国家的上网人口比例也各不相同,2014年非洲只有19%的人口能上网。与大多数基础设施一样,在城市中互联网接入是最容易提供的服务。但在偏远农村,即使是富裕国家也经常无法接入互联网。

一场“自上而下”的革命

不过这种情况可能会得到改变,四家技术公司正展开雄心勃勃的计划,也许最终能为全球每个人都提供给快速高品质的互联网接入服务。谷歌梦想着用在全球漂浮的氦气球群来实现这一目标,Facebook的计划则需要庞大的太阳能无人机群。另外两家公司分别是SpaceX和OneWeb,前者是一家火箭公司,后者一家总部设在佛罗里达的新兴公司,他们把目光瞄向发射大量廉价近地轨道卫星。通过向广大本地电信公司提供一条便捷的互联网接入途径,那么这些本地公司就能为远离大城市的农村提供高速3G或4G手机网络覆盖。

这种自上而下的方法很有意义,人们熟悉的地面技术并不合适用来建设覆盖全球的快速互联网接入,从城市中拉出通讯电缆连到偏远农村将会非常昂贵。尽管手机基站省去了许多布线成本,但仍需要自己的回程干线,也就是一条接入互联网的高带宽连接。所以高速移动网络即使在富国的农村地区也并不见得随处可见,就更别提穷乡僻壤了。

一颗卫星可以覆盖大面积地表,从理论上讲同时能向数百万人提供数据服务。而且卫星互联网业务早已广泛开展起来,只是但价格较高,带宽和套餐流量也有限。现有的通信卫星一般飞行在地球同步轨道上,距离地表36000公里,卫星与地面的位置相对保持不变。这就带来了两个不可避免的问题,一是无线电信号强度随距离的增加而迅速下降,所以要在地面建设大功率发射机和电源才能与卫星通信;二是信号延迟问题,从地面向卫星发送一个页面请求并等待返回确认至少需要半秒钟,然后页面在再沿同一路径逆向传回地面。这可能听起来并没有多少时间,但要知道即使加上互联网延迟时间,地面有线接入的延迟速度也仅仅相当于同步卫星的十分之一或更少。OneWeb创始人格雷格·惠勒说:“没有人在使用了同步卫星后说‘我的问题被永久性解决了。’”

方法一:降低高度 使用近地轨道卫星

惠勒的公司计划向1200公里高的近地轨道发射648颗小型且相对简单的卫星,这个高度将能实现近似于有线接入的延迟,也不需要大功率地面天线。OneWeb将向航空公司、军队客户、紧急服务和灾难救援组织提供服务,当然也计划通过与本地电信公司合作来吸引个人客户。由于单颗卫星就能同时向几十个村庄提供回程干线,所以惠勒希望本地运营商能负担起在农村学校、中心村等地建设手机基站或互联网基站的费用。在最偏远的地区,基站可以用太阳能电池板供电。当然,富国的断网地区也可以参加进来。

虽然近地轨道卫星能提供更低的延迟,但操作起来也更复杂。近地卫星与同步卫星不一样,会与地面产生相对移动,所以需要数百颗卫星才能覆盖全球。当一个卫星消失在地平线上时,地面天线要快速转向视野中的另一颗卫星建立连接,还不能让用户注意到(这有点像手机在基站群中漫游)。惠勒说要实现这个功能需要进行很多棘手的信号处理,在最近几年通信天线和芯片变得足够复杂和便宜后,整个系统才有望实现。OneWeb在这方面得到了高通公司的帮助,这家专业制造手机芯片的美国公司具有足够的专业知识,而且也是OneWeb的早期投资者之一。

惠勒并不是唯一想到近地轨道卫星的人。贝宝的共同创始人、特斯拉电动汽车公司和SpaceX公司的拥有者,亿万富翁伊隆·马斯克也在做类似的事情。他的卫星群也将部署在相似高度的轨道,但卫星会稍微复杂一些,除提供互联网接入外,还将服务于另一个市场。马斯克指出,光在宇宙中的速度要比在光纤中快40%以上,他的近地轨道卫星能提供比地面光缆更快的远程数据传输服务。这样的服务对那些时间敏感信息来说可能非常具有吸引力,如以几分之一秒计算的一些金融交易。

卫星被指效率低下 成本决定成败

马斯克和惠勒都具备让这种新型卫星服务成为现实的专业背景。惠勒拥有的O3B公司就专门向石油钻塔、游轮和其他需要在偏远地区作业的企业提供卫星互联网服务。OneWeb已经获得了一些珍贵的无线电频谱,可用于数据传输(SpaceX公司还没有获得频谱,不过有传言说该公司希望用激光通信技术来解决这个问题。)马斯克是一名经验丰富的科技产业颠覆者,SpaceX公司的火箭能提供最便宜的发射价格,所以在把数百颗卫星发射入轨道上能降低他的支出。

事实上,成本将最终决定这些项目能否成功。SpaceX和OneWeb公司的穷国潜在客户无力支付太多上网费用,所以两家公司都希望能充分利用廉价的货架产品来制造卫星,而不是大型卫星一般采用的昂贵定制电子产品。项目总成本也是重要因素,OneWeb估计其单颗卫星的制造费用可能只有35万美元,项目总成本在20亿美元左右。马斯克的系统可能最终需要约100亿美元。两家公司还要面临来自国际通信卫星公司这样的传统卫星运营商的竞争,后者正在忙于发射更高效的新型地球同步卫星。

此外还有其他对手的竞争技术。Facebook连接实验室工程总监耶尔·马奎尔认为卫星效率低下,地球表面70%的面积是海洋,所以卫星总是会浪费时间飞越这些无人区。他表示即使穷国往往也能提供最基本上网连接,约85%的世界人口至少能用上2G手机网络,而这就足能提供有限的互联网接入。

方法二:Facebook的太阳能无人机

所以,Facebook并不试图提供全球网络覆盖,而是计划去弥补现有基础设施的不足。尽管该计划还有让人心存疑虑之处,但Facebook公司正在调查卫星使用现状,并和一些穷国电信运营商达成交易,使用该公司的Internet.org应用来免费提供能访问少量网站的基本互联网接入。但Facebook公司最雄心勃勃的计划是建设一支飞行在2万米高空之上的螺旋桨太阳能无人机群,这个高度远高于客机升限,无人机可在这里为地面用户提供互联网接入。

无人机之间使用激光进行通信和中继数据,直到数据被传向一个地面站。该公司已在英国展开试飞工作,使用Ascenta公司制造的无人机。据悉,这家公司已在2014年被Facebook以2000万美元收购。

太阳能无人机可以滞空数月,仅在需要维修和维护时才降落,这也带来了另一项优势,无人机能在降落期间不断接受升级,而卫星一经发射就永远留在太空中了。尽管无人机的覆盖范围远比不上近地轨道卫星,但无人机可以绕着一个没有网络的地方持续盘旋。马奎尔还说,操作无人机升空永远比发射卫星便宜。

方法三:谷歌用氦气球“编织”天空互联网

谷歌也在测试无人机,不过该公司的真实设想也许是所有项目中最简单的。谷歌提出“龙计划”时吓坏了很多人,这个想法听起来很疯狂,谷歌想要放飞成千上万的氦气球来编织出一张覆盖全球的大网。和Facebook的无人机一样,每个气球都安装了太阳能电池和无线电转发器,能与其他气球进行中继通信。谷歌的策略与竞争对手们形成了强烈对比,对手大多把重点放在向手机基站或地面Wi-Fi中继站提供互联网接入上,而龙气球本身就是能直接和地面移动设备通信的飞行基站。2014年2月,一个龙气球创造了持续滞空50天的纪录,谷歌最新的气球能滞空半年以上。

尽管气球没有Facebook无人机上的发动机,但这并不意味着无法操控气球了。气球依靠平流层的风吹着飞行,这里的风是分层的,气球通过改变高度就能搭上不同方向不同速度的顺风车。一个不断更新的计算机模型会保持每个气球飞行路线,引导它们在世界各地飞行,从而把覆盖漏洞降到最低。

借助不同的风速,气球还可以尽量缩短无人区的飞行时间,在居民区上空时气球会飘进风速较慢的高度,在横渡大洋或飞越沙漠时就飘进高风速高度。该项目负责人迈克·卡西迪说:“我们有30年的风速数据来实现这一想法。”气球自己也能测量风速,可进一步提高谷歌电脑指挥气球在全球飞行的能力(当然也会使谷歌拥有最全面的全球风速数据,谷歌已经承诺与气象预报部门和气候学家们分享此数据)。

规则监管与安全保障至关重要

上述项目听起来都像是宏大的纸面计划,可能是过于宏大了。其实卫星互联网项目已不是什么新点子了,在20世纪90年代后期互联网高速膨胀时期,就有几家公司做过类似的计划,但无一成功。

事实上,项目能否成功,来自监管部门的批准也至关重要。Facebook必须和那些严格限制无人机的国家的政府监管部门展开合作。谷歌需要建设一个能在一天里放飞和回收数百个气球的基础设施。而卫星在寿命终结后就必须得到妥善处置,无论是上升到稳定的“墓地”轨道还是下降入大气层烧毁。无人飞机和气球也可能坠毁,所以必须制定安全法规把这些风险降低到可接受的程度。

小结语:

目前,互联网已经成为全球经济的一个重要组成部分,发展中国家人民的上网需求只会越来越强烈,这将有助于这些商业项目的实现。Facebook乐观地认为将在扩展互联网上获得成功,一些贫穷国家的电信公司反应积极。SpaceX公司预计在5年内就能发射卫星,OneWeb公司认为在2019年将能开展业务。Facebook还没公布日期,只是说无人机会“很快”开始商业飞行。而谷歌预计气球在明年就能进行商业测试。其中任何一个项目成功的话,天空互联网就将使“地球村”这个名词不再仅仅是一个精致的比喻。

谷歌将计划通过卫星向全球各个角落提供免费的无线网络,也就是全球无死角的免费的WIFI


网络消息指:美国时间2016年3月27日4点30分,搭载着6颗谷歌卫星的运载火箭发射升空,谷歌的全球免费WIFI覆盖计划迈出了第一步,预计2016年前将有超过60颗卫星升空初步进行全球免费WIFI覆盖。届时应会被全球网民用的最多的“whats app”取代。whatsapp系统功能强大,速度超快不卡机,而且产生拉圾极少。

有人预言,一旦谷歌卫星开放全球无肓区免费无线网络,手机微信将被取代,甚至有线光纤都会受到极大冲击,台式电脑的无线网卡将如雨后春笋,平板与笔记本将迎来又一波销售高潮。

有网友认为:这是人类又一个激动人心的伟大梦想,技术上完全可行。到时一个由数百卫星组成的WIFI天网,不管我们身处高山大漠,冰冻北极还是大洋深处,数十秒钟即有WIFI卫星飞过,任何人只需一部由电池供电的路由器般大小的价值不过几十美元的中继转发器,便可以通过带WIFI功能的任何设备无线上网。

热气球距离地面14英里,提供WiFi链接


谷歌WiFi热气球或首次商用将覆盖斯里兰卡全境

网易科技3月29日发表题为《谷歌WiFi热气球或首次商用将覆盖斯里兰卡全境》一篇报导,报导指,斯里兰卡政府为发展经济,希望能搭上信息时代的快车,在世界科技创新的舞台上占有一席之地。为此斯里兰卡曾和微软合作设立云计算中心,曾和Google合作试验无人驾驶汽车,最近斯里兰卡继续拥抱移动互联网,将协助Google把热气球项目推广到斯里兰卡全境。

google第一个热气球于2016年2月升空,效果良好,当地政府希望继续推广,无论是城镇还是偏远乡村,最终让斯里兰卡全境成为WiFi区,任何地方都可以通过WiFi上网。

斯里兰卡这一项目投资人Palihapitiya说:相比于铺设海底光纤,Google的热气球显然成本会低很多,并且斯里兰卡国土面积并不大,相比于把有线光纤铺设到全国各个角落,无线通信技术也更加便捷。这个项目由斯里兰卡政府推动,意义深远。他最后还强调:“如果这个项目能够在斯里兰卡顺利应用,那就说明也能推广到世界其他地区。”