為了在全球范圍推動互聯(lián)網(wǎng)普及，谷歌想要打造氣球網(wǎng)絡(luò)，F(xiàn)acebook則想要打造無人機(jī)網(wǎng)絡(luò)。那這種空中網(wǎng)絡(luò)是否真的切實(shí)可行呢?AOptix副總裁克里斯蒂娜·理查茲(Christina Richards)發(fā)表文章就此進(jìn)行了分析，稱該類網(wǎng)絡(luò)會面臨重重障礙，如穩(wěn)定連接、移動偏差問題等等;但從技術(shù)角度來看，它們是完全可行的。對于它們來說，在特定地區(qū)克服政治和社會方面的障礙可能難度更大。

正如世界經(jīng)濟(jì)論壇今年早些時候在一份報告中所強(qiáng)調(diào)的，雖然我們?nèi)找婊ヂ?lián)的世界帶來了不少的益處，但它也加劇了對全球無網(wǎng)可連的很大一部分人口的不平等。

不過，近期有兩個項(xiàng)目——谷歌的Project Loon氣球網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目和Facebook牽頭成立的internet.org——為利用替代輸送平臺給沒有或者幾無網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的地區(qū)帶來低成本寬帶連接的挑戰(zhàn)帶來了廣泛的關(guān)注。

Project Loon計劃通過高空氣球網(wǎng)絡(luò)給邊遠(yuǎn)地區(qū)帶來網(wǎng)絡(luò)連接。據(jù)谷歌介紹，“Loon氣球通過上升或下降至適合飛行的方向的風(fēng)層到達(dá)需要它們的地方。人們可以利用安裝在其樓房上的專用網(wǎng)絡(luò)天線來連接該氣球網(wǎng)絡(luò)。信號會從該天線傳送到氣球網(wǎng)絡(luò)，然后再傳送回地球上的網(wǎng)絡(luò)。”

internet.org的做法類似，只不過它是打算以無人機(jī)作為輸送平臺，而非氣球。

空中的全無線網(wǎng)絡(luò)的好處顯而易見。這種網(wǎng)絡(luò)要比傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)便宜很多，破壞性少很多，相比大范圍部署連線或者基于地面的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施耗費(fèi)的時間也會少很多。但這種網(wǎng)絡(luò)究竟是噱頭，還是的確可行呢?

空中網(wǎng)絡(luò)有多可行?

這種網(wǎng)絡(luò)似乎異想天開，但空中網(wǎng)絡(luò)概念其實(shí)并非遙不可及。

數(shù)年前，AOptix的工程團(tuán)隊(duì)成功為美軍開發(fā)出了***空中超高速無線網(wǎng)絡(luò)。該團(tuán)隊(duì)的成員包括***的航空工程師、光學(xué)專家和計算機(jī)科學(xué)家。該技術(shù)能夠在移動中的飛機(jī)或者飛機(jī)和200公里以外的地面站之間快速傳輸大量數(shù)據(jù)——從10Gbps到80Gbps。這是***的壯舉。

不過，雖然Project Loon氣球和internet.org的無人機(jī)不需要軍事級的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，但它們?nèi)詴媾R重重挑戰(zhàn)。

遠(yuǎn)距離傳送足夠的帶寬

Project Loon和internet.org面臨的其中一個重大挑戰(zhàn)是，選擇***的無線技術(shù)來將無人機(jī)或者氣球連接到有足夠容量支持多用戶的網(wǎng)絡(luò)。

來自地面用戶的所有數(shù)據(jù)流量都將匯集在空中平臺上。接著，數(shù)據(jù)從那里(遠(yuǎn)距離)傳送到一系列其它的氣球或者無人機(jī)，最終傳送到聯(lián)網(wǎng)地面上的一個連接點(diǎn)。目前，適用的無線技術(shù)少之又少，主要包括微波、毫米波和自由空間光通信(以下簡稱“FSO”)。

這些技術(shù)都各有不足之處：微波的容量相對較小，毫米波和FSO都會受到天氣影響(毫米波在雨天不可行，F(xiàn)SO的表現(xiàn)在霧天會受到影響)。

上述軍事網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目使用的是FSO技術(shù)的高級版本，它通過曲率自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)(最初是針對外太空成像)進(jìn)行了強(qiáng)化。應(yīng)用于這些系統(tǒng)的自適應(yīng)光件是透鏡狀小鏡子，它們會發(fā)生彎曲，每秒變形數(shù)千次，從而彌補(bǔ)大氣閃爍問題。大氣閃爍是一種會讓星星或者城市燈光顯得閃光的現(xiàn)象，它在傳送數(shù)據(jù)的時候也會引發(fā)錯誤。

雖然自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新能夠支持通過非常狹窄的光束遠(yuǎn)距離發(fā)送海量數(shù)據(jù)，但它也不能徹底解決FSO技術(shù)的一個通病——霧天狀況下表現(xiàn)低下。

保持穩(wěn)定連接

讓數(shù)據(jù)不管在什么天氣條件下都能夠在無線通信連接中保持流動，同時保證性能不受損和信號不丟失，會是另一大挑戰(zhàn)。電信行業(yè)嘗試了各種不同的方法來提高主流無線技術(shù)的正常運(yùn)行時間，但這些解決方案大多數(shù)都只能帶來小幅度的增量改進(jìn)。

有效的解決方案是，結(jié)合使用兩種不同的無線技術(shù)(如光信號和毫米波信號)，前提條件是它們能夠相互彌補(bǔ)各自的不足，同時不會相互干擾。在這種配置下，兩種信號需要同等對待，而不是以其中一個為主一個作為備胎，因而融合輸出數(shù)據(jù)流，從而形成盡可能強(qiáng)的接收信號。通過這種方案，網(wǎng)絡(luò)連接能夠在速度和可靠性上帶來光纖般的性能，即便是長距離傳輸也是如此。

移動問題

空中網(wǎng)絡(luò)平臺的另一大挑戰(zhàn)是移動問題——即使是相對靜止的氣球也會出現(xiàn)一定的移動。

這聽起來似乎并不要緊，但從技術(shù)角度來看，這是相當(dāng)棘手的問題。它也是上述軍事網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目最復(fù)雜的事項(xiàng)之一。

當(dāng)前，很多的高容量無線技術(shù)是通過相對狹窄的射束傳輸數(shù)據(jù)。要配合空中平臺，系統(tǒng)必須能夠在網(wǎng)絡(luò)連接兩端的收發(fā)器快速建立并維持恒定的連接。連接越長，做到這一點(diǎn)的難度越大。

系統(tǒng)需要高度專業(yè)化的追蹤硬件與軟件算法來實(shí)現(xiàn)快速而細(xì)微的連接調(diào)整，從而獲取信號和保持連接對準(zhǔn)。否則，要是沒能很好地保持對準(zhǔn)，信號就會斷開。

Project Loon和internet.org很可能都將需要至少達(dá)到數(shù)英里的連接。如果兩個無線收發(fā)器相隔5英里，其中一個只是偏離一度，信號會跟目標(biāo)偏離幾乎500英尺。連接越長，這種誤差范圍就越狹小。

會實(shí)現(xiàn)嗎?

Project Loon和internet.org提出的愿景值得叫好，這種網(wǎng)絡(luò)的潛在益處也非常巨大。用于傳輸數(shù)據(jù)的那些無線系統(tǒng)將需要減少體積，并降低成本，盡管還存在種種的技術(shù)障礙，但從技術(shù)角度來看，這種網(wǎng)絡(luò)在當(dāng)下是完全可行的。然而，谷歌和Facebook未來能否在特定地區(qū)克服政治和社會阻力，還有待觀察。戰(zhàn)勝那些力量的難度或許要大得多，需要決心和耐心去解決。