據國外媒體報道, 自20世紀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(lái)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(wú)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之地。但是這些公司不約而同的放棄了傳統的接入方式，無(wú)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(zhù)其背后的深層次原因。目前，大部分無(wú)法接入互聯(lián)網(wǎng)的用戶(hù)位于發(fā)展中國家。這些國家的平均互聯(lián)網(wǎng)接入率只有32％，而發(fā)達國家的互聯(lián)網(wǎng)接入率為78％左右。另外，如果只考慮不發(fā)達國家，2014年非洲只有19％的人可以使用互聯(lián)網(wǎng)。像所有其他設施一樣，互聯(lián)網(wǎng)的接入最容易鋪設在城市。在居住密度不高的鄉下，即使是那些富裕國家，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(pán)旋在大氣層中的氣球來(lái)提供網(wǎng)絡(luò )接入。 Facebook的Sky-Fi則需要一大批太陽(yáng)能供電的無(wú)人機完成。而作為火箭公司的SpaceX公司和總部設在佛羅里達的創(chuàng )業(yè)企業(yè)OneWeb目標則是使用廉價(jià)低軌道衛星群提供Sky-Fi。這些解決方案將會(huì )把用戶(hù)接入到當地電信公司的高速第三代或第四代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )，覆蓋遠離大城市的地區。

 

這種在天空中提供互聯(lián)網(wǎng)鏈接的方法有其深意，因為傳統的技術(shù)不能很好的覆蓋發(fā)展中國家的邊遠地區。像為城市地區一樣為每一個(gè)家庭提供光纖接入的成本將是非常昂貴的。雖然手機并不需要物理線(xiàn)纜鏈接，但接入手機的基站仍然需要高帶寬的線(xiàn)纜接入網(wǎng)連接到互聯(lián)網(wǎng)。因此，高速移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )即使在富裕國家的鄉村地區的覆蓋也很不好。在落后國家的鄉村地區，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )基本還不存在。

 

然而衛星的訊號可以覆蓋地球表面很大的區域。從理論上講，可以同時(shí)為數以百萬(wàn)計的用戶(hù)提供數據服務(wù)。其實(shí)，衛星互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)已經(jīng)被廣泛使用，但價(jià)格往往很高而且帶寬有限。許多現有的地球同步軌道通信衛星位于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(wú)線(xiàn)電信號的強度會(huì )隨著(zhù)距離增加迅速下降，因此需要大功率的信號發(fā)射機，消耗大量的電量。第二，距離增加后會(huì )出現信號延遲。比如，瀏覽網(wǎng)頁(yè)至少會(huì )有半秒的延遲。網(wǎng)頁(yè)數據需要從地面傳輸到衛星，然后再返回到地面。光纖的傳輸延遲大約只是同步衛星的十分之一。

 

低軌道通信衛星網(wǎng)絡(luò )

 

OneWeb公司計劃發(fā)射648個(gè)小型衛星到1200公里的低軌道。這種高度可以提供類(lèi)似于光纖的數據延遲。而在地面則可以使用功率更小的天線(xiàn)。OneWeb公司將會(huì )為航空公司和軍事客戶(hù)以及緊急服務(wù)和災難救援組織提供服務(wù)。但同時(shí)也通過(guò)與當地電信公司簽署協(xié)議計劃為個(gè)人客戶(hù)提供服務(wù)。由于單顆衛星將能在同一時(shí)間提供幾十個(gè)偏遠山區的接入，OneWeb希望能夠在鄉村學(xué)校和村中心建立起手機或網(wǎng)絡(luò )基站。在大多數的偏遠地區，信號接入站可以由太陽(yáng)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 )變得更復雜。不像同步衛星，低軌道衛星需要數百顆一起運行才能為整個(gè)地球提供可靠的信號覆蓋。當一顆衛星飛出服務(wù)區域，地面上的無(wú)線(xiàn)電基站需要迅速連接到另一個(gè)區域內的衛星，類(lèi)似于手機基站的切換功能。為了不讓用戶(hù)察覺(jué)到服務(wù)衛星的切換，OneWeb需要處理很多棘手的信號。但是最近幾年，天線(xiàn)和芯片已變得功能強大且足夠便宜，使這種切換成為可能。OneWeb的信號處理芯片來(lái)自高通，后者將利用其移動(dòng)芯片的專(zhuān)業(yè)知識幫助建立其衛星通信網(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(lèi)似的事情。他的衛星將在類(lèi)似的軌道高度飛行，但其衛星會(huì )比OneWeb的更復雜。除了為偏遠地區提供互聯(lián)網(wǎng)連接，它們還將為傳統市場(chǎng)提供服務(wù)。伊隆·馬斯克指出，光在空氣中傳播會(huì )比在光纖電纜內快40％以上。他的低軌道衛星可以為長(cháng)距離通信提供比光纜更快的數據傳輸。那些對時(shí)間十分敏感的信息服務(wù)，比如分秒必爭的金融交易等，這樣的服務(wù)可能非常有吸引力。

 

兩家公司目前看起來(lái)都已經(jīng)具備了相當的專(zhuān)業(yè)技術(shù)知識，可以使這些新的衛星服務(wù)成為現實(shí)。OneWeb公司已經(jīng)可以為石油鉆井平臺、游船等提供遠程衛星互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。OneWeb公司還獲得了傳輸數據所需的頻譜。SpaceX公司目前還沒(méi)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(wèn)題。伊隆·馬斯克是科技產(chǎn)業(yè)中著(zhù)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。數百顆衛星投入軌道后，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)的對象是貧窮國家的潛在客戶(hù)，他們無(wú)法為互聯(lián)網(wǎng)接入支付過(guò)多的費用。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(lái)制造通信衛星。另外規模效益在此也應該會(huì )有所幫助。 OneWeb估計每顆衛星的制造費用可能只有35萬(wàn)美元，項目的總成本在20億美元左右。而SpaceX系統的成本約在100億美元。另外，雙方都需要與現存的衛星運營(yíng)商進(jìn)行競爭，比如國際通信衛星公司等。

 

另外，這些技術(shù)還存在爭議性。Facebook的Connectivity Lab的工程總監Yael Maguire認為衛星本身效率低下：地球表面70％是海洋，所以衛星要花費很多時(shí)間飛過(guò)沒(méi)有人居住的地方。而且即使在貧窮的國家，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(fǎng)問(wèn)。

 

無(wú)人機通信網(wǎng)絡(luò )

 

因此，放棄提供全球覆蓋，Facebook計劃在現有的基礎設施上填補空白。盡管心存疑慮，但Facebook目前已經(jīng)開(kāi)始提供衛星通信相關(guān)服務(wù)。與落后國家的移動(dòng)運營(yíng)商簽署協(xié)議，以提供基本的免費Internet.org應用。但Facebook真正有志于的項目是太陽(yáng)能供電，螺旋槳驅動(dòng)的無(wú)人機項目。將在20公里左右的高度飛行，遠高于商用航空公司所使用的飛行高度。Facebook將用這些無(wú)人機為地面上的用戶(hù)提供互聯(lián)網(wǎng)接入。

 

無(wú)人駕駛飛機之間可使用激光進(jìn)行通信，傳輸中繼數據，最終將信號傳遞到一個(gè)地面站以接入互聯(lián)網(wǎng)。該公司已經(jīng)在英國進(jìn)行了飛行試驗，它的無(wú)人駕駛飛機由Ascenta公司提供。Facebook公司在2014年以2000萬(wàn)美元收購了這家公司。

 

通過(guò)太陽(yáng)能供電，這些無(wú)人機將能夠在空中停留數個(gè)月的時(shí)間，然后進(jìn)行針對性維修和保養。維護期提供了另一個(gè)優(yōu)勢，無(wú)人機將會(huì )比衛星更容易進(jìn)行升級。衛星一旦發(fā)射就無(wú)法在太空中進(jìn)行升級。雖然無(wú)人機的覆蓋面比低軌道衛星要小得多，但是無(wú)人機可以環(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(wú)人機要比把衛星送入軌道便宜的多。

 

谷歌也曾經(jīng)嘗試過(guò)無(wú)人機，但目前它的主要思路是使用氣球。 Loon計劃是要在地球表面發(fā)射成千上萬(wàn)的氦氣球。這些氣球都會(huì )隨身攜帶一個(gè)太陽(yáng)能供電的無(wú)線(xiàn)發(fā)射器，就像Fac??ebook的無(wú)人駕駛飛機一樣，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(hù)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)設備進(jìn)行通信。谷歌在2014年2月創(chuàng )下Loon氣球持續飛行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(wú)人機，氣球不會(huì )有引擎。但是，這并不意味著(zhù)他們無(wú)法進(jìn)行轉向。在Loon氣球工作的平流層內，氣球可以改變高度以獲取不同的風(fēng)速，搭上順風(fēng)車(chē)以不同的速度和不同的方向飛往目的地。一個(gè)不斷更新的計算機模型將保證每個(gè)氣球的軌道位置，引導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(wú)法接入互聯(lián)網(wǎng)的區域。

 

通過(guò)利用不同的風(fēng)速，Loon氣球能夠最大限度地減少他們花費在無(wú)人區的時(shí)間，盡量漂流在居民區上空。 Loon項目負責人Mike Cassidy表示，“我們擁有30年的風(fēng)速數據可以做到這一點(diǎn)。” Loon氣球本身就能夠測量風(fēng)速，提高谷歌的計算機安排氣球進(jìn)行合理分布的能力。該公司已承諾將與氣象部門(mén)或氣候學(xué)家分享風(fēng)力數據。

 

這一切聽(tīng)起來(lái)有些紙上談兵。其實(shí)這些并不是新的想法：20世紀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(guò)類(lèi)似的計劃，但沒(méi)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)濟的一個(gè)更為重要的組成部分。人們希望互聯(lián)網(wǎng)的無(wú)數商業(yè)需求將繼續保持強勁增長(cháng)以幫助這些項目取得成功。

 

規則與監管 任重道遠

 

項目成功的最大不確定因素是監管部門(mén)的批準。 Facebook必須與一些國家的監管機構進(jìn)行溝通，這些國家很大程度上限制無(wú)人機的使用。而谷歌則需要開(kāi)發(fā)能夠每天發(fā)射和回收數百氣球的設備和方法。而衛星則必須在它們超出使用壽命后進(jìn)行銷(xiāo)毀，比如讓他們進(jìn)入大氣層軌道焚毀。無(wú)人駕駛飛機和氣球則有可能墜落，所以需要說(shuō)服安全監管部門(mén)其風(fēng)險是可以接受的。

 

谷歌和Facebook的參與讓這些項目在網(wǎng)絡(luò )上引起了討論。Facebook的Internet.org應用程序允許手機用戶(hù)直接連接到互聯(lián)網(wǎng)而不會(huì )產(chǎn)生任何費用，但只有極少數的網(wǎng)站可以訪(fǎng)問(wèn)。其中一個(gè)便是Facebook本身，讓人們擔心Facebook只是為了鎖定用戶(hù)。也許是為了消除這種疑慮，Yael Maguire表示Facebook正在考慮將其現有的無(wú)人機設計公開(kāi)，這樣任何人都可以復制。該公司曾經(jīng)在2011年對其設計先進(jìn)的計算機服務(wù)器做過(guò)同樣的事情。

 

所有這些公司都樂(lè )觀(guān)地認為，他們的Sky-Fi項目將成功的把互聯(lián)網(wǎng)帶到每個(gè)人的面前，而落后國家的電信公司都踴躍參與進(jìn)行合作。 SpaceX公司估計它的衛星將需要五年時(shí)間準備。OneWeb則認為可以在2019年開(kāi)始運營(yíng)。Facebook的無(wú)人機網(wǎng)絡(luò )還沒(méi)有時(shí)間表，只是表示其無(wú)人機很快就可以開(kāi)始商業(yè)飛行。而谷歌預計將于明年對Loon氣球進(jìn)行商用測試。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。