无线技术打造全球村

【小D导读】

路透社刊登题为《从高空气球到充满鼓虾的浅海：无线技术才是未来》（From balloons to shrimp-filled shallows, the future is wireless）的评论文章称，虽然对很多人来说，互联网似乎已经无处不在，但事实上，全球仍有多达20亿人难以享受蜂窝网络带来的便利，更何况是人类难以企及的海底。而要真正让通讯信号覆盖全球，主要还要依靠无线技术。

　　　┃以下为文章全文： 　　　　┃覆盖全球 　　　　互联网似乎已经无处不在，但实际上，在天空、在陆地、在海洋，仍有大片区域未能覆盖网络信号。　　在第一部手机——售价4000美元的摩托罗拉DynaTAC 8000X砖块式大哥大——上市30年后的今天，全世界仍有一半的地方无法使用无线通讯技术。要实现网络的全面覆盖需要耗费巨额成本，根据Facebook（56.14, -1.57, -2.72%）上月发布的一份白皮书，全球有多大五分之一的人口生活在“缺乏基本网络基础设施的地区”，总数约为14亿人。　　美国创业公司Endaga已经在印度尼西亚东部的一个村庄建设了全世界最小的通讯网络之一，该公司创始人库迪斯·黑摩尔（Kurtis Heimerl）表示，即使是这一数字，仍然忽视了很多虽然拥有手机，但却必须经过数小时的长途跋涉才能接打电话或收发短信的人。“我们那个社区里的所有人都有手机，也都有SIM卡。”他说，“但他们那里并没有被信号覆盖。” 　　黑摩尔认为，全世界有多达20亿人的生活中几乎无法访问蜂窝网络。“这与你最糟糕的想象差不多。” 　　当今世界面临的挑战是，如何能以较低的成本为这些人提供上网渠道。而且，除此之外，海洋同样缺乏信号覆盖。　　整个地球有超过三分之二的面积都被海洋覆盖，提升海底的通讯范围和速度，对环境监测工作至关重要——这可以帮助我们记录天气状况、控制污染、预测海啸等自然灾害、监控油气田、保护海港等。　　希望绘制海床地图的海洋学家、海洋生物学家、深海考古学家，以及探索自然资源和搜寻失踪船舶和飞机的组织及个人，也都对此很感兴趣。加拿大Nautilus Minerals公司上周表示，该公司已经与巴布亚新几内亚达成协议，将着手启动世界上第一个海底金属采矿项目，在俾斯麦海海底1500米处开采铜、金、银等金属矿藏。　　中国最近也与一些大国争相开展深海探测工作，部分原因就是为了开采海底石油、天然气和矿藏。今年，中国计划将一个能够容纳6人的“工作站”下沉到海床上，其效果相当于建在海底的“空间站”，可以让科研人员在里面居住。　　“我们在水下的通讯能力很有限，”新加坡水下调制解调器创业公司Sunbnero CEO杰伊·纳加拉简（Jay Nagarajan）说，“这是一个‘蓝海领域’。” 　　　　┃技术多样 　　　　回到陆地上来，有很多机构都在努力应对当前的挑战——从希望帮助人们脱贫致富的学术机构，到有意吸引当地人访问社交网络的科技巨头。　　例如，谷歌最近收购了可以在天空停留数年的无人机制造商Titan Aerospace，Facebook也收购了英国无人机制造商Ascenta。Facebook CEO马克·扎克伯格（Mark Zuckerberg）曾经表示，该公司正在利用无人机和卫星将为世界上三分之二尚未触网的人提供上网服务。作为“谷歌气球”项目的一部分，谷歌去年已经将气球放飞到新西兰20公里的高空，为相当于两个纽约市大小的区域提供网速与3G媲美的上网服务。　　但新加坡创业公司Kacific CEO克里斯蒂安·帕托劳克斯（Christian Patouraux）表示，这些技术都处于试验阶段，10年内恐怕难以商用。该公司的方案是建设一个名为HTS Ku-band的卫星网络，为所谓的“蓝色大陆”——从印度尼西亚西部到太平洋诸岛的区域——的4000万人提供价格亲民的上网服务。该项目预计到2016年底正式推出。　　帕托劳克斯表示，这一领域将会涌现各种技术，从光缆和3G到LTE和卫星，“但没有一种放之四海皆准的办法。” 　　早在海底光缆的速度提升、成本降低前，卫星一直都是主要的通讯方式，而现在，这种技术似乎迎来了翻盘的机会。虽然Kacific和O3b等企业瞄准了偏远市场，但实际上，卫星互联网已经在一些发达国家取得了成功。去年，ViaSat就在美国联邦通讯委员会（FCC）的一项宽带速度基准研究中位居首位。　　当今的飞机乘客也开始逐渐享受到机载上网服务，全美约有40%的喷气式客机可以提供WiFi网络。市场研究公司IHS预计，今后十年，全球可以提供无线网络或手机服务的商用飞机数量将会增长两倍。　　　　┃白色空间 　　　　人口密度极高的新加坡就在尝试使用所谓的“白色空间”来传输网络信号，也就是原本分配给电视信号的无线频谱。今年，该国已经悄然提供了所谓的“超级WiFi”，来为海滩和旅游景点周围5公里的区域提供无线信号。　　这并非专属于第一世界的解决方案。Endaga的黑摩尔也在与他的创业伙伴沙提·哈桑（Shaddi Hasan）使用部分GSM频谱，在巴布亚岛的山区建设村庄级的通讯网络。　　这意味着无需进行调试或使用额外硬件，便可利用普通的GSM手机进行通讯。用户也可以与同一网络中的任何人通话，并且通过与瑞典运营商签订的协议对外发送短信。　　黑摩尔表示，由于大型电信公司对小型项目没有兴趣，所以这类社区不得不使用这种解决方案。“问题在于，这些社区规模太小，即使硬件价格降低了，运营商还是宁愿在城市里建设4G网络，也不愿在这些地方安装设备。”他说。　　但摆脱电信公司的束缚并非空想。　　　　┃网状网络 　　　　南澳大利亚菲林德斯大学教授保罗·加德纳-史蒂芬（Paul Gardner-Stephen）认为，要解决这个问题，需要使用网状网络，让设备自身来充当网络节点——这与卡车司机使用的民用无线电类似。　　史蒂芬开发了一种名叫Serval的网状技术，在尼日利亚抗议拆除贫民窟的活动中已经得以应用，新西兰红十字会也在测试这项服务。　　网状网络未必规模很小，也未必要设在偏远和贫穷地区：雅典、柏林和维也纳都拥有这种网络。谷歌董事长埃里克·施密特（Eric Schmidt）曾经称之为“最基本的数字通讯形式和最便宜的部署方案”。　　史蒂芬表示，即使没有高空气球，也没有谷歌的盛赞，网状网络也有着光明的未来。倘若手机制造商对外开放手机芯片架构，允许其他企业通过一定的调整来支持长距离无线电通讯，便有可能向1公里之外转播信息。　　他说，在任何情况下，互联网都已经不再是即时通讯方式。只要我们知道我们的数据在某一时刻能够到达目标地，便可以开放思维，将我们的设备视作数据传输器：首先代表一个社区存储信息，直到某位村民可以将这些数据带到与之连接的另一个节点——借助这种方式，便可每天完成多次的数据传输。　　这与目前使用的即时通讯网络有所不同，反倒是更像数字版的邮局，但对某些人群来说，这已经足够好了。　　“互联网是否会继续保持现在的样子？答案是否定的。”史蒂芬说。　　　　┃鼓虾噪音 　　　　随着互联网本身的改变，互联网的边界也将发生变化。　　随着越来越多的设备与其他设备实现通讯——思科（23.02, 0.02, 0.09%）估计，2018年将拥有20亿条这种连接——与这些难以到达的地区的设备连接的兴趣也会增加，包括卫星、气球和基站都无法企及的水下区域。　　要在水下使用与陆地上相同的无线通讯方法是不可能的，因为光在水中的传输效果很差。虽然近几年的技术已经有所进步，但水下调制解调器还是要依赖声学技术，而这种技术的速度远低于目前的常规水平。　　Subnero的纳加拉简表示，这一定程度上源于缺乏统一的标准，这与早期的互联网有些相似。Subnero提供的水下调制解调器就像是一个小型鱼雷，可以兼容各种相互竞争的标准，让用户自己进行配置。　　新加坡国立大学教授曼达尔·齐特里（Mandar Chitre）表示，这是一项重要的进步，目前现成的调制解调器无法在该地区的浅海使用。　　问题在于，海底出现了很多干扰信号传输的噪音，海员们通常认为，这源自螺旋桨、海浪、海底火山。一位美国海军官员甚至认为，这与日本人在海中投下的“神秘装置”有关。　　但罪魁祸首现在已经确定，那就是所谓的鼓虾，这种虾因为捕食而开闭大鳌时会发出类似于小鼓的响声。直到最近，齐特里才从水下调制解调器发送的声波脉冲中过滤了鼓虾发出的噪音。他已经将技术授权给Subnero。　　但要提升传输速度并过滤其他噪音，仍然需要克服很多困难。不过，全世界都已经形成了一种共识：要理解海洋，就必须部署永久性的传感器和调制解调器来实现海底数据传输。　　然而，铺设海底光缆的成本过于高昂。“你不可能把海底铺满线路，”他说，“无线技术是唯一的出路。”（新浪科技樵夫）　　　　┃先行者： 　　　　┃美机构打造免费WiFi覆盖全球 　　┃京江晚报 　　　　日前，美国某机构提出，将打造“OUTERNET”（外联网）项目，在2015年6月前向近地轨道发射150颗迷你卫星，通过这些卫星，使用任何电子终端都能连接上无线网。该机构称，项目或将提供免费服务。消息一出，许多网友欢呼：“这下不用为了超高的4G费用卖房子了。” 　　据美国媒体日前报道，美国一家机构准备将全世界每个角落都覆盖无线网这一美梦变成现实。报道称，这一被称作“OUTERNET”（外联网）的项目将在2015年6月前向近地轨道发射150颗迷你卫星，这些卫星面向地球地面站持续释放无线网络信号，覆盖世界各地，使用任何电子终端都能连接上无线网。对此，通信专家表示，无论成本和技术上可行与否，全球免费WiFi实现后个人信息安全问题值得关注。　　从其目前规划来看，项目从2013年12月开始第一轮技术评估，现在正处于卫星模型发展和长距离WiFi多点传送测试阶段。项目完成后，形式上主要以类似于电视式的单向传输为主，通过这一渠道，向用户传输新闻、教育课程、手机应用、电影、音乐，偶尔在救灾等情形下充当通信渠道（此时为双向）等等。　　此消息一出，立即引来人们关注，国内从事移动通讯和信息服务的专业人士在接受媒体采访时，表示从长远来看，技术上和资金上的可行性都不是问题，关键是个人信息安全应该如何保障。　　业内人士表示，技术上是可行的，这一项目是天上的卫星覆盖某一地区，这些地区一般是那些网络覆盖不太好的地方，之后通过地面基站用户可以上网；但卫星投资会很大，因此带宽不会太高。此外，全球WiFi还涉及个人隐私问题，不少人担心，一旦这个无线网络实现了，那么它将成为黑客入侵的首选地。而这个网络成熟后如果被黑客入侵，那么它的影响是不可想象的。　　这一计划引来网友热议，有人表示期待，有人表示担忧。网友“鬼鬼偷着乐”说道：“对于这个计划，我还是很期待的。至于什么窃取个人信息，窃就窃呗，小老百姓一个，没啥重要信息。”网友“白发紫英”则称“很好奇”：“假如真的实现覆盖，某些网友会不会因为担心安全问题而不用？这就像别人给你一个面包，你硬生生要去怀疑是否有毒一样。” 　　网友“纪墨青”则持否定态度：“很可疑。我听过使用别人的WiFi可以盗窃手机里的信息。那如果我们用美国的WiFi，是不是我们的信息就会被美国人收集去了呢？”网友“Jianhua”说：“如果一名黑客入侵一颗卫星，那不就可以直接把无数人的隐私，包括位置信息都收集到手里了。搞一个这样的发明是为了让世界陷入恐慌吗？这个发明我个人认为就是一场阴谋。”（凤凰网）　　　　┃深思考： 　　　　┃无线通信覆盖全球，用无人机还是卫星？ 　　┃企业网D1Net 　　　　此前，美国一科技公司欲通过全球卫星网来实现全球WIFI覆盖。消息一出便关注不断，而后，据外媒报道，Facebook公司有意利用无人飞行器来架设建立一个能够覆盖全球的网络系统。近日，Facebook更是传出以6000万美元并购太阳能无人飞行器制造商泰坦航空的消息。　　那么，撇开政治因素，从技术和成本来考虑，太阳能无人机VS近地轨道迷你卫星，谁才是真正的免费wifi实现平台？　　　 ┃成本考虑 　　　　在整个商业卫星的产业链中，依据国际通行的算法，平均每发射一颗卫星，卫星制造费用约1.2 亿美元；火箭费用约为卫星造价的25％，约0.3 亿美元；发射费用也是卫星的25％，为0.3 亿美元；保险费约为前三项的20％，0.36 亿美元，总计约2.16 亿美元。如果是以这样的大型通信卫星为平台，那将是天价。不过考虑到近地轨道，小型所谓“迷你”卫星，发射的成本要求可能会更低一点。　　据报道，洛克希德·马丁航空有限公司曾与美国国防预先研究计划局（DARPA）签署了一份价值620万美元的合同，用以研发一种小型卫星发射系统，从而将发射成本削减到传统成本的三分之一，每磅10000美元左右。以目前的技术水平看，SolarCity的东主，埃隆·马斯克旗下的SpaceX某些领域的卫星发射成本现在也已经降低到相当于中国发射价格的水准。然而，即使是这种“低价”，数百颗卫星的制造与发射成本也足以让旁观者心惊。传统的通信卫星按覆盖面积成本费用来算，约为35美元/平方公里，如果没有出现质的技术飞跃，通信卫星制造费用和发射费用使得要达到覆盖全球的目的，已经不是可观可以形容了。　　现在市场上的低端民用无人机最低只要数百元。当然，考虑到使用范围，无人机的价格浮动很大，著名的“捕食者”无人机250万美元-450万美元之间，而全球鹰报价更是在4500万美元以上。事实上，针对不同的用途，无人飞机的价格天差地别。然而，泰坦公司推出的名为Solara 60的无人机，该飞机可载重约113公斤，足以装上Internet.org的无线通讯设备来提供短消息、Facebook等基本网络服务。算起来，其通信覆盖面积，单位成本低于5美元/平方公里。远远低于卫星。以成本来看，Facebook太阳能无人机显然更胜一筹。　　　　┃通信能力考虑 　　　　按照重量来区分的话，一颗所谓的迷你卫星自重约为150kg。重量轻，代表着载荷有限，载荷则直接关系着设备能力。随着互联网市场容量越来越大，互联网宽带卫星的重量也越来越重。即使这样，也常常给人不敷使用的想法。极端的例子，欧洲新研制的阿尔法卫星平台，基本型就已经重达6000公斤以上，而最重的互联网宽带卫星达6700公斤了。迷你卫星以数量取胜，制造大量的低价小型微型携带小型通信设备在近地轨道巡弋，不失为一个弥补的办法。但如果数量不足的话，有效覆盖面也受到局限。　　泰坦宇航公司目前正在开发的两款太阳能动力高空无人飞机，目前已经有两款面世：SOLARA 50和SOLARA 60。其中，受青睐的SOLARA 60太阳能无人飞机是不折不扣的超远程长航时飞行器：一次性升空，在空中依靠太阳能发电提供动力在高空低速巡航，5年后落地！　　　　┃环保考虑 　　　　人类的航天梦想志向高远。然而，宇航事业不是一个“干净”产业。火箭发射的高污染是一个严重的问题。尽管就目前来看，人类火箭发射的频率与密度尚不足以对地球造成不可修复的损伤。可是，地球的自净化能力终究是有限的。而且，地球空间轨道上如今仍然有数以百万计的宇宙垃圾在时刻威胁着宇宙飞行器的安全。这些都是历年来人类航空活动所积存的，而且随时有为之付出的代价的危机。　　而太阳能飞机以清洁能源——太阳能为动力，不会产生大气污染。而且，寿命结束后，还可以落地回收，直接降低成本。无疑，在环保方面，泰坦公司的SOLARA 60太阳能无人飞机再胜一筹。　　学过初中化学的或许都对传说中的“铱星公司”有所了解。铱星系统是美国摩托罗拉公司设计的全球移动通信系统。它的天上部分是运行在7条轨道上的卫星，每条轨道上均匀分布着11颗卫星，组成一个完整的星座。它们就像化学元素铱（Ir）原子核外的77个电子围绕其运转一样，因此被称为铱星。媒体发展投资基金的Outernet计划不无向摩托罗拉借鉴的意味。在航天技术相对发达的今天，或许铱星公司的构想可以实现。而且，迷你卫星的成本比起铱星公司的大型通信卫星来说便宜得多。只是，在有更好的方法提出来后，这个方案还会施行吗？　　技术进步永无止境，在马斯克高调宣称涉足宇航事业，估计人们只会认为他天真。然而，当SpaceX真的接到美国的卫星发射订单时，就不得不让人感佩了。太阳能光伏技术亦是如此。飞机插上太阳的金色翅膀翱翔九天，太阳能光伏技术也终于“归根”。　　在SOLARA 60机翼和尾部表面，泰坦公司铺设了将近3000块高效太阳能电池。这些电池总功率高达7kW，以为在20km高空飞行，不受天气影响，可以全天发电全天候供能。飞机上还安装有数百瓦功率的锂电池，可以保证机上的设备随时保持运行中。午夜启航，依靠电池储存的电力第二天天亮就可以到达飞行轨道，继而完全依靠太阳能飞行。持续的充电放电，锂电池的寿命是唯一的制约因素。即使如此，SOLARA 60太阳能动力无人机仍能够在电池这5年寿命内保持不落地。即使电池寿命用尽，飞机也可以着陆实现设备的再回收利用。　　通过泰坦公司给出的数据，SOLARA 60太阳能无人飞机时速 104 km，设计飞行航程 450万公里。载重250磅（113kg）的情况下，机载通信设备信号足以覆盖16800平方公里的面积，通信能力超过100个地基信号站。200万美元的报价比起100个地面信号站的建设费用，相当便宜。　　综合来看，从成本和环境保护角度出发Facebook太阳能无人机更胜一筹，而从通信能力来说则是卫星信号更有保证，无人机信号覆盖效果尚待观察考证。（作者：邓旖）

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