據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道, 自20世紀(jì)90年代初互聯(lián)網(wǎng)走出大學(xué)并被公眾接受，互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展已經(jīng)不能僅僅用爆炸式發(fā)展來形容。1997年，只有2％的人可以連接互聯(lián)網(wǎng)，但是2014年這一比例上升到39％，也就是大約30億人。但世界上仍有40億人無法自由的接入互聯(lián)網(wǎng)。于是這40億人的市場(chǎng)就變成了幾大科技巨頭的必爭(zhēng)之地。但是這些公司不約而同的放棄了傳統(tǒng)的接入方式，無一不從天空入手，也就創(chuàng)造了一個(gè)新的名詞Sky-Fi。

 

其實(shí)，這些公司選擇Sky-Fi有著其背后的深層次原因。目前，大部分無法接入互聯(lián)網(wǎng)的用戶位于發(fā)展中國(guó)家。這些國(guó)家的平均互聯(lián)網(wǎng)接入率只有32％，而發(fā)達(dá)國(guó)家的互聯(lián)網(wǎng)接入率為78％左右。另外，如果只考慮不發(fā)達(dá)國(guó)家，2014年非洲只有19％的人可以使用互聯(lián)網(wǎng)。像所有其他設(shè)施一樣，互聯(lián)網(wǎng)的接入最容易鋪設(shè)在城市。在居住密度不高的鄉(xiāng)下，即使是那些富裕國(guó)家，也很少有互聯(lián)網(wǎng)的接入。

 

然而，這一切都可能會(huì)發(fā)生變化。四家科技公司正在依循Sky-Fi的思路，期望可以為地球上的每個(gè)人提供快速和高品質(zhì)的互聯(lián)網(wǎng)接入。谷歌的Sky-Fi夢(mèng)想是要用盤旋在大氣層中的氣球來提供網(wǎng)絡(luò)接入。 Facebook的Sky-Fi則需要一大批太陽能供電的無人機(jī)完成。而作為火箭公司的SpaceX公司和總部設(shè)在佛羅里達(dá)的創(chuàng)業(yè)企業(yè)OneWeb目標(biāo)則是使用廉價(jià)低軌道衛(wèi)星群提供Sky-Fi。這些解決方案將會(huì)把用戶接入到當(dāng)?shù)仉娦殴镜母咚俚谌虻谒拇苿?dòng)網(wǎng)絡(luò)，覆蓋遠(yuǎn)離大城市的地區(qū)。

 

這種在天空中提供互聯(lián)網(wǎng)鏈接的方法有其深意，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的技術(shù)不能很好的覆蓋發(fā)展中國(guó)家的邊遠(yuǎn)地區(qū)。像為城市地區(qū)一樣為每一個(gè)家庭提供光纖接入的成本將是非常昂貴的。雖然手機(jī)并不需要物理線纜鏈接，但接入手機(jī)的基站仍然需要高帶寬的線纜接入網(wǎng)連接到互聯(lián)網(wǎng)。因此，高速移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)即使在富裕國(guó)家的鄉(xiāng)村地區(qū)的覆蓋也很不好。在落后國(guó)家的鄉(xiāng)村地區(qū)，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)基本還不存在。

 

然而衛(wèi)星的訊號(hào)可以覆蓋地球表面很大的區(qū)域。從理論上講，可以同時(shí)為數(shù)以百萬計(jì)的用戶提供數(shù)據(jù)服務(wù)。其實(shí)，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)已經(jīng)被廣泛使用，但價(jià)格往往很高而且?guī)捰邢?。許多現(xiàn)有的地球同步軌道通信衛(wèi)星位于36000公里高的地球同步軌道。這樣的高軌道有兩個(gè)不可避免的缺點(diǎn)。第一，無線電信號(hào)的強(qiáng)度會(huì)隨著距離增加迅速下降，因此需要大功率的信號(hào)發(fā)射機(jī)，消耗大量的電量。第二，距離增加后會(huì)出現(xiàn)信號(hào)延遲。比如，瀏覽網(wǎng)頁至少會(huì)有半秒的延遲。網(wǎng)頁數(shù)據(jù)需要從地面?zhèn)鬏數(shù)叫l(wèi)星，然后再返回到地面。光纖的傳輸延遲大約只是同步衛(wèi)星的十分之一。

 

低軌道通信衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)

 

OneWeb公司計(jì)劃發(fā)射648個(gè)小型衛(wèi)星到1200公里的低軌道。這種高度可以提供類似于光纖的數(shù)據(jù)延遲。而在地面則可以使用功率更小的天線。OneWeb公司將會(huì)為航空公司和軍事客戶以及緊急服務(wù)和災(zāi)難救援組織提供服務(wù)。但同時(shí)也通過與當(dāng)?shù)仉娦殴竞炇饏f(xié)議計(jì)劃為個(gè)人客戶提供服務(wù)。由于單顆衛(wèi)星將能在同一時(shí)間提供幾十個(gè)偏遠(yuǎn)山區(qū)的接入，OneWeb希望能夠在鄉(xiāng)村學(xué)校和村中心建立起手機(jī)或網(wǎng)絡(luò)基站。在大多數(shù)的偏遠(yuǎn)地區(qū)，信號(hào)接入站可以由太陽能電池板供電。

 

雖然低軌道可以提供更小的延遲，但也使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)變得更復(fù)雜。不像同步衛(wèi)星，低軌道衛(wèi)星需要數(shù)百顆一起運(yùn)行才能為整個(gè)地球提供可靠的信號(hào)覆蓋。當(dāng)一顆衛(wèi)星飛出服務(wù)區(qū)域，地面上的無線電基站需要迅速連接到另一個(gè)區(qū)域內(nèi)的衛(wèi)星，類似于手機(jī)基站的切換功能。為了不讓用戶察覺到服務(wù)衛(wèi)星的切換，OneWeb需要處理很多棘手的信號(hào)。但是最近幾年，天線和芯片已變得功能強(qiáng)大且足夠便宜，使這種切換成為可能。OneWeb的信號(hào)處理芯片來自高通，后者將利用其移動(dòng)芯片的專業(yè)知識(shí)幫助建立其衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)，而且是OneWeb的早期投資者之一。

 

然而，OneWeb不是唯一使用低軌道衛(wèi)星提供網(wǎng)絡(luò)通信的公司。特斯拉和SpaceX公司CEO伊隆·馬斯克同樣想要做類似的事情。他的衛(wèi)星將在類似的軌道高度飛行，但其衛(wèi)星會(huì)比OneWeb的更復(fù)雜。除了為偏遠(yuǎn)地區(qū)提供互聯(lián)網(wǎng)連接，它們還將為傳統(tǒng)市場(chǎng)提供服務(wù)。伊隆·馬斯克指出，光在空氣中傳播會(huì)比在光纖電纜內(nèi)快40％以上。他的低軌道衛(wèi)星可以為長(zhǎng)距離通信提供比光纜更快的數(shù)據(jù)傳輸。那些對(duì)時(shí)間十分敏感的信息服務(wù)，比如分秒必爭(zhēng)的金融交易等，這樣的服務(wù)可能非常有吸引力。

 

兩家公司目前看起來都已經(jīng)具備了相當(dāng)?shù)膶I(yè)技術(shù)知識(shí)，可以使這些新的衛(wèi)星服務(wù)成為現(xiàn)實(shí)。OneWeb公司已經(jīng)可以為石油鉆井平臺(tái)、游船等提供遠(yuǎn)程衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。OneWeb公司還獲得了傳輸數(shù)據(jù)所需的頻譜。SpaceX公司目前還沒有獲得任何頻譜，雖然有傳聞表示它可能希望用激光通信解決這一問題。伊隆·馬斯克是科技產(chǎn)業(yè)中著名的破壞者，SpaceX公司的火箭已經(jīng)為世界提供了最便宜的發(fā)射價(jià)格。數(shù)百顆衛(wèi)星投入軌道后，將進(jìn)一步降低他的支出。

 

事實(shí)上，最終決定這些項(xiàng)目能否成功的關(guān)鍵是成本。 SpaceX公司和OneWeb公司所服務(wù)的對(duì)象是貧窮國(guó)家的潛在客戶，他們無法為互聯(lián)網(wǎng)接入支付過多的費(fèi)用。所以，兩家公司希望能利用廉價(jià)的零部件，而不是昂貴的定制電子產(chǎn)品來制造通信衛(wèi)星。另外規(guī)模效益在此也應(yīng)該會(huì)有所幫助。 OneWeb估計(jì)每顆衛(wèi)星的制造費(fèi)用可能只有35萬美元，項(xiàng)目的總成本在20億美元左右。而SpaceX系統(tǒng)的成本約在100億美元。另外，雙方都需要與現(xiàn)存的衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)，比如國(guó)際通信衛(wèi)星公司等。

 

另外，這些技術(shù)還存在爭(zhēng)議性。Facebook的Connectivity Lab的工程總監(jiān)Yael Maguire認(rèn)為衛(wèi)星本身效率低下：地球表面70％是海洋，所以衛(wèi)星要花費(fèi)很多時(shí)間飛過沒有人居住的地方。而且即使在貧窮的國(guó)家，還是會(huì)提供基本的接入選擇。世界上約85％的人口至少可以使用第二代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，可以提供有限的互聯(lián)網(wǎng)訪問。

 

無人機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)

 

因此，放棄提供全球覆蓋，F(xiàn)acebook計(jì)劃在現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施上填補(bǔ)空白。盡管心存疑慮，但Facebook目前已經(jīng)開始提供衛(wèi)星通信相關(guān)服務(wù)。與落后國(guó)家的移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商簽署協(xié)議，以提供基本的免費(fèi)Internet.org應(yīng)用。但Facebook真正有志于的項(xiàng)目是太陽能供電，螺旋槳驅(qū)動(dòng)的無人機(jī)項(xiàng)目。將在20公里左右的高度飛行，遠(yuǎn)高于商用航空公司所使用的飛行高度。Facebook將用這些無人機(jī)為地面上的用戶提供互聯(lián)網(wǎng)接入。

 

無人駕駛飛機(jī)之間可使用激光進(jìn)行通信，傳輸中繼數(shù)據(jù)，最終將信號(hào)傳遞到一個(gè)地面站以接入互聯(lián)網(wǎng)。該公司已經(jīng)在英國(guó)進(jìn)行了飛行試驗(yàn)，它的無人駕駛飛機(jī)由Ascenta公司提供。Facebook公司在2014年以2000萬美元收購了這家公司。

 

通過太陽能供電，這些無人機(jī)將能夠在空中停留數(shù)個(gè)月的時(shí)間，然后進(jìn)行針對(duì)性維修和保養(yǎng)。維護(hù)期提供了另一個(gè)優(yōu)勢(shì)，無人機(jī)將會(huì)比衛(wèi)星更容易進(jìn)行升級(jí)。衛(wèi)星一旦發(fā)射就無法在太空中進(jìn)行升級(jí)。雖然無人機(jī)的覆蓋面比低軌道衛(wèi)星要小得多，但是無人機(jī)可以環(huán)繞缺乏互聯(lián)網(wǎng)接入的特定位置提供服務(wù)。Yael Maguire還表示發(fā)射無人機(jī)要比把衛(wèi)星送入軌道便宜的多。

 

谷歌也曾經(jīng)嘗試過無人機(jī)，但目前它的主要思路是使用氣球。 Loon計(jì)劃是要在地球表面發(fā)射成千上萬的氦氣球。這些氣球都會(huì)隨身攜帶一個(gè)太陽能供電的無線發(fā)射器，就像Fac??ebook的無人駕駛飛機(jī)一樣，能夠與其他的氣球進(jìn)行中繼通信。與Facebook相反，其主要目的是為客戶提供移動(dòng)基站或WiFi中繼以接入互聯(lián)網(wǎng)。Loon氣球可以作為飛行基站直接與地面上的移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行通信。谷歌在2014年2月創(chuàng)下Loon氣球持續(xù)飛行50天的記錄。谷歌的最新型Loon氣球能夠在空中飛行半年以上。

 

不同于Facebook的無人機(jī)，氣球不會(huì)有引擎。但是，這并不意味著他們無法進(jìn)行轉(zhuǎn)向。在Loon氣球工作的平流層內(nèi)，氣球可以改變高度以獲取不同的風(fēng)速，搭上順風(fēng)車以不同的速度和不同的方向飛往目的地。一個(gè)不斷更新的計(jì)算機(jī)模型將保證每個(gè)氣球的軌道位置，引導(dǎo)這些氣球在世界各地的旅行。這樣基本上可以覆蓋全世界所有無法接入互聯(lián)網(wǎng)的區(qū)域。

 

通過利用不同的風(fēng)速，Loon氣球能夠最大限度地減少他們花費(fèi)在無人區(qū)的時(shí)間，盡量漂流在居民區(qū)上空。 Loon項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Mike Cassidy表示，“我們擁有30年的風(fēng)速數(shù)據(jù)可以做到這一點(diǎn)。” Loon氣球本身就能夠測(cè)量風(fēng)速，提高谷歌的計(jì)算機(jī)安排氣球進(jìn)行合理分布的能力。該公司已承諾將與氣象部門或氣候?qū)W家分享風(fēng)力數(shù)據(jù)。

 

這一切聽起來有些紙上談兵。其實(shí)這些并不是新的想法：20世紀(jì)90年代后期，在技術(shù)日新月異的日子里，幾家公司都曾有過類似的計(jì)劃，但沒有一家獲得成功。然而，今天互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為全球經(jīng)濟(jì)的一個(gè)更為重要的組成部分。人們希望互聯(lián)網(wǎng)的無數(shù)商業(yè)需求將繼續(xù)保持強(qiáng)勁增長(zhǎng)以幫助這些項(xiàng)目取得成功。

 

規(guī)則與監(jiān)管 任重道遠(yuǎn)

 

項(xiàng)目成功的最大不確定因素是監(jiān)管部門的批準(zhǔn)。 Facebook必須與一些國(guó)家的監(jiān)管機(jī)構(gòu)進(jìn)行溝通，這些國(guó)家很大程度上限制無人機(jī)的使用。而谷歌則需要開發(fā)能夠每天發(fā)射和回收數(shù)百氣球的設(shè)備和方法。而衛(wèi)星則必須在它們超出使用壽命后進(jìn)行銷毀，比如讓他們進(jìn)入大氣層軌道焚毀。無人駕駛飛機(jī)和氣球則有可能墜落，所以需要說服安全監(jiān)管部門其風(fēng)險(xiǎn)是可以接受的。

 

谷歌和Facebook的參與讓這些項(xiàng)目在網(wǎng)絡(luò)上引起了討論。Facebook的Internet.org應(yīng)用程序允許手機(jī)用戶直接連接到互聯(lián)網(wǎng)而不會(huì)產(chǎn)生任何費(fèi)用，但只有極少數(shù)的網(wǎng)站可以訪問。其中一個(gè)便是Facebook本身，讓人們擔(dān)心Facebook只是為了鎖定用戶。也許是為了消除這種疑慮，Yael Maguire表示Facebook正在考慮將其現(xiàn)有的無人機(jī)設(shè)計(jì)公開，這樣任何人都可以復(fù)制。該公司曾經(jīng)在2011年對(duì)其設(shè)計(jì)先進(jìn)的計(jì)算機(jī)服務(wù)器做過同樣的事情。

 

所有這些公司都樂觀地認(rèn)為，他們的Sky-Fi項(xiàng)目將成功的把互聯(lián)網(wǎng)帶到每個(gè)人的面前，而落后國(guó)家的電信公司都踴躍參與進(jìn)行合作。 SpaceX公司估計(jì)它的衛(wèi)星將需要五年時(shí)間準(zhǔn)備。OneWeb則認(rèn)為可以在2019年開始運(yùn)營(yíng)。Facebook的無人機(jī)網(wǎng)絡(luò)還沒有時(shí)間表，只是表示其無人機(jī)很快就可以開始商業(yè)飛行。而谷歌預(yù)計(jì)將于明年對(duì)Loon氣球進(jìn)行商用測(cè)試。如果其中任何一個(gè)成功，互聯(lián)網(wǎng)作為一個(gè)“地球村”的概念將不僅僅只是比喻。