隨著互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的蓬勃發(fā)展，越來越多的科技企業(yè)開始制定野心勃勃的計劃，希望利用氣球、無人機(jī)甚至衛(wèi)星向世界的每個角落發(fā)送互聯(lián)網(wǎng)信號，讓“地球村”真正成為現(xiàn)實。

自從互聯(lián)網(wǎng)1990年代初走出大學(xué)校園，走入大眾市場以來，這種技術(shù)已經(jīng)實現(xiàn)了迅猛的發(fā)展。1997年，網(wǎng)民在全球總?cè)丝谥械恼急葍H為2%。但到了2014年，這一比例增長到39%，全球網(wǎng)民總數(shù)約為30億。但即便如此，仍有多達(dá)40億人生活在沒有互聯(lián)網(wǎng)的世界。

這些與網(wǎng)絡(luò)隔絕的人多數(shù)都在發(fā)展中國家，那里的網(wǎng)民比例只有32%，遠(yuǎn)低于富裕國家的78%。不僅如此，這組數(shù)據(jù)還掩蓋了巨大的區(qū)域性差異。例如，非洲2014年的網(wǎng)民比例只有19%。與多數(shù)基礎(chǔ)設(shè)施一樣，互聯(lián)網(wǎng)在城市中最容易使用，而散落在鄉(xiāng)村地區(qū)的很多人往往“一網(wǎng)難求”——就連發(fā)達(dá)國家也不例外。

然而，這種情形或許即將改變。目前有4家科技公司正在追求野心勃勃的計劃，希望最終為地球上的所有人提供速度快、質(zhì)量好的上網(wǎng)服務(wù)。谷歌(微博)的法寶是在地球上空漂浮的一系列氦氣球，F(xiàn)acebook則計劃使用太陽能無人機(jī)。另外兩家公司(火箭公司SpaceX和佛羅里達(dá)創(chuàng)業(yè)公司OneWeb)則把目光瞄準(zhǔn)了廉價的低空衛(wèi)星。借助這些“工具”向地面發(fā)送的互聯(lián)網(wǎng)信號，當(dāng)?shù)氐碾娦殴颈憧蓪⒏咚?G或4G移動網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍擴(kuò)大到偏遠(yuǎn)地區(qū)。

這種高空網(wǎng)絡(luò)模式的確很有道理，畢竟傳統(tǒng)的地面技術(shù)難以覆蓋全球。想要為世界各地的每個角落都鋪設(shè)與大城市相同的線路，需要耗費巨額資金。手機(jī)基站可以省去很多線路，但基站本身仍然需要高速骨干網(wǎng)的支持。正因如此，就算是富裕國家的農(nóng)村地區(qū)，也遠(yuǎn)未普及高速移動網(wǎng)絡(luò)。在貧窮國家的農(nóng)村地區(qū)，這種“尖端”技術(shù)更是聞所未聞。

然而，衛(wèi)星卻可以看到地球的大片土地。從理論上講，這種渠道可以一次性為數(shù)百萬人提供數(shù)據(jù)。事實上，衛(wèi)星上網(wǎng)服務(wù)已經(jīng)廣泛使用，但價格往往很高，帶寬也很有限，數(shù)據(jù)配額通常很小。很多現(xiàn)有的通訊衛(wèi)星都在地球同步軌道上飛行，高度約為3.6萬公里，只能固定停留在某地的上方。

這便會帶來兩個不可避免的缺陷：隨著距離的加大，無線電信號的強(qiáng)度會迅速衰減，所以必須借助大功率信號發(fā)射器和強(qiáng)大的電力供應(yīng)才能與之取得聯(lián)系。第二個問題則是延遲，也就是信號的拖延。一次網(wǎng)頁請求至少需要半秒鐘才能從地面?zhèn)魉偷叫l(wèi)星再發(fā)回到地面，而網(wǎng)頁本身的信號傳輸也需要耗費同樣的時間。半秒鐘聽起來似乎不算長，但其速度卻僅為有線網(wǎng)絡(luò)的十分之一。“沒有人敢保證能永久解決地球同步衛(wèi)星的這個問題。”OneWeb創(chuàng)始人格雷格·維勒(GregWyler)說。

降低衛(wèi)星高度

維勒的公司計劃發(fā)射648顆相對簡單的衛(wèi)星，而且軌道高度也只有1200公里。這樣一來，不僅延遲與有線寬帶相似，地面的天線的功率也可以大幅降低。OneWeb將向航空和軍事客戶提供這項服務(wù)，還將供緊急服務(wù)和災(zāi)難救援組織使用。除此之外，該公司也計劃通過與地方電信運營商的合作來吸引個人用戶。

由于一顆衛(wèi)星可以同時為數(shù)十個村莊提供骨干網(wǎng)，因此維勒希望地方運營商有能力出資在農(nóng)村學(xué)校、鄉(xiāng)村中心等地建設(shè)手機(jī)基站或互聯(lián)網(wǎng)基站。在多數(shù)偏遠(yuǎn)地區(qū)，基站可能都是由太陽能電池板供電的。發(fā)達(dá)國家的偏遠(yuǎn)地區(qū)同樣可以從中受益。

然而，盡管低軌道衛(wèi)星可以實現(xiàn)更快的響應(yīng)速度，但設(shè)計起來卻更加復(fù)雜。與地球同步衛(wèi)星不同，低軌道衛(wèi)星距離地面較近，因此需要發(fā)射數(shù)百顆衛(wèi)星才能為整個地球提供可靠的信號覆蓋。當(dāng)一顆衛(wèi)星消失在地平線上時，地面的無線電設(shè)備需要迅速切換到另外一顆衛(wèi)星，而且不能讓用戶察覺到。

維勒表示，要成功實現(xiàn)這一目標(biāo)，就需要展開很多復(fù)雜的信號處理工作。直到最近幾年，天線和芯片的精密程度和低廉程度才足以讓這套系統(tǒng)成為可能。OneWeb的計劃得到了高通的幫助，后者不僅開發(fā)手機(jī)芯片，而且擁有該項目所必須的技術(shù)。另外，高通也是OneWeb的早期投資者之一。

維勒并非唯一一位支持低軌道衛(wèi)星方案的企業(yè)家。曾經(jīng)創(chuàng)辦PayPal、特斯拉和SpaceX等多家公司的億萬富豪伊隆·馬斯克(ElonMusk)也在考慮類似的計劃。他的衛(wèi)星也將放飛到類似的高度，但比維勒的計劃更加復(fù)雜一些。除了為偏遠(yuǎn)地區(qū)提供上網(wǎng)服務(wù)外，馬斯克還計劃為另外一個市場服務(wù)。

馬斯克指出，光在宇宙空間的傳輸速度比在光纜中快40%，他的低軌道衛(wèi)星可以提供比地面光纖更快的長距離傳輸速度。對于金融交易等十分看重信息時效性的行業(yè)來說，這項服務(wù)或許很有吸引力。

馬斯克和維勒似乎都有足夠的技術(shù)實力將自己的設(shè)想變成現(xiàn)實。維勒名下還有一家名叫O3B的公司，專門為石油鉆井、郵輪和其他需要在偏遠(yuǎn)地區(qū)作業(yè)的企業(yè)提供衛(wèi)星上網(wǎng)服務(wù)。OneWeb已經(jīng)獲得了一些珍貴的無線頻譜，可以借此傳輸數(shù)據(jù)。(SpaceX尚未獲得無線頻譜，但有傳言稱，該公司將用激光傳輸數(shù)據(jù)，從而繞過這一障礙。)

馬斯克是一名經(jīng)驗豐富的科技行業(yè)顛覆者，它的SpaceX火箭可以提供最低的發(fā)射價格，因此如果需要發(fā)射數(shù)百顆衛(wèi)星，便可通過現(xiàn)有資源大幅降低成本。

事實上，成本將會最終決定這類項目能否成功。SpaceX和OneWeb的潛在用戶都位于貧窮國家，不可能支付太高上網(wǎng)費用。這兩家公司都希望充分利用現(xiàn)成的廉價零部件，盡量不使用大型衛(wèi)星上那些價格昂貴的定制電子元件。規(guī)模經(jīng)濟(jì)也可以起到一定幫助：OneWeb認(rèn)為，該公司的數(shù)百顆衛(wèi)星最終的單價或許只有35萬美元，整個項目的總成本約為20億美元。馬斯克的系統(tǒng)最終造價約為100億美元。這兩家公司還要面臨Intelsat等老牌衛(wèi)星運營商的競爭，后者也在積極發(fā)布更新、更強(qiáng)大的地球同步衛(wèi)星。

除此之外，還有一些來自空中的競爭對手。Facebook連接實驗室工程總監(jiān)雅埃爾·馬奎爾(YaelMguire)認(rèn)為，衛(wèi)星的效率天生就不夠高：地球有70%被海洋覆蓋，所以衛(wèi)星有很多時間都在飛過無人居住的地區(qū)。即使是在貧窮國家，通常也可以使用最基本的上網(wǎng)服務(wù)：全球約有85%的人口至少可以接入2G手機(jī)網(wǎng)絡(luò)，從而獲取有限的上網(wǎng)服務(wù)。

無人機(jī)和氣球

所以，F(xiàn)acebook并不準(zhǔn)備覆蓋全球，而是希望彌補(bǔ)現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施的不足。盡管存有一些擔(dān)憂，但Facebook還是在調(diào)查衛(wèi)星的使用狀況，而且與貧窮國家的移動運營商達(dá)成了交易，通過Internet.org應(yīng)用免費為用戶提供部分網(wǎng)站的基本訪問服務(wù)。但Facebook最具野心的項目還是讓一系列太陽能無人機(jī)飛到20公里或更高的高空，在這個遠(yuǎn)高于民航飛機(jī)飛行高度的空域向地面用戶傳送互聯(lián)網(wǎng)信號。[!--empirenews.page--]

這些無人機(jī)彼此之間可以通過激光展開通信，還能傳輸上網(wǎng)信號。該公司已經(jīng)在英國展開試飛，他們使用的無人機(jī)由Ascenta制造，這家公司已經(jīng)在2014年被Facebook斥資2000萬美元收購。

由于采用太陽能供電，因此這種無人機(jī)能夠一次性在空中停留數(shù)月，返回地面也只是為了維修和維護(hù)。定期返回地面可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)暫時中斷，這原本是一種缺陷，但實際上反而成為了優(yōu)勢，因為無人機(jī)將因此比衛(wèi)星更容易升級——后者一旦發(fā)射，就只能一直固定在軌道上。雖然無人機(jī)的覆蓋范圍遠(yuǎn)低于低軌道衛(wèi)星，但卻可以專門飛往上網(wǎng)服務(wù)不足的地區(qū)。馬奎爾表示，放飛無人機(jī)的成本肯定低于發(fā)射衛(wèi)星的成本。

谷歌也在嘗試無人機(jī)，但該公司的主要模式或許是這些企業(yè)中最為簡單的。這個名為ProjectLoon的項目希望使用數(shù)千個氦氣球在全球編織起一張大網(wǎng)。與Facebook的無人機(jī)一樣，每個氣球都將攜帶太陽能無線發(fā)射器，而且可以充當(dāng)其他氣球的中繼。

其他公司都希望將互聯(lián)網(wǎng)信號發(fā)送到地面的手機(jī)基站或WiFi熱點，但ProjectLoon卻會直接把氣球變成基站，可以直接與地面的移動設(shè)備展開數(shù)據(jù)溝通。2014年2月，該項目的氦氣球創(chuàng)造了連續(xù)飛行50天的記錄。谷歌最新研制的氣球甚至可以在空中停留6個月的時間。

與Facebook的無人機(jī)不同，谷歌的氣球沒有配備引擎。但這并不意味著無法對其進(jìn)行操控。平流層的風(fēng)都很有層次，因此可以通過改變高度來調(diào)整方向和速度。隨時更新的電腦將時刻追蹤每一個氣球，指引它們圍繞地球飛行，讓每一個角落都能享受上網(wǎng)服務(wù)。

借助不同的風(fēng)速，這種氣球能夠盡量減少在無人區(qū)的停留時間，在人口稠密地區(qū)進(jìn)入風(fēng)速較慢的高度，而到了海洋或沙漠上空，則進(jìn)入風(fēng)速較快的高度。該項目負(fù)責(zé)人麥克·卡西迪(MikeCassidy)說：“我們有30年的風(fēng)速數(shù)據(jù)可以利用。”氣球本身也具備風(fēng)速測量功能，使得谷歌可以更加精準(zhǔn)地控制氣球的走向。谷歌還將把由此獲得的風(fēng)向數(shù)據(jù)分享給氣象部門。

這些項目從理論上講都非常宏大，甚至有些過于宏大。衛(wèi)星項目并不新穎，早在1990年代末的互聯(lián)網(wǎng)泡沫時期，就有幾家公司規(guī)劃過類似的項目，但卻無一實施。然而，互聯(lián)網(wǎng)在當(dāng)今時代的重要性已經(jīng)今非昔比，它早已成為了全球經(jīng)濟(jì)的重要組成部分。所以，人們對上網(wǎng)服務(wù)的渴望只會越來越強(qiáng)烈，從而給這類項目提供了商業(yè)基礎(chǔ)。

規(guī)定與監(jiān)管

監(jiān)管政策對于這類項目的成功同樣意義重大。由于某些國家的監(jiān)管者嚴(yán)格限制無人機(jī)的使用，所以Facebook勢必遭遇一些障礙。而谷歌也需要開發(fā)一套基礎(chǔ)設(shè)施，以便在一天內(nèi)發(fā)射或回收數(shù)百個氣球。衛(wèi)星在完成自己的使命后必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，?yīng)當(dāng)把它們送入固定的太空垃圾軌道還是在大氣層中燒掉，同樣有待考量。無人機(jī)和氣球都有可能墜毀，所以必須說服監(jiān)管者接受這類項目的風(fēng)險。

谷歌和Facebook都擁有全世界最熱門的網(wǎng)站，所以他們的參與吸引了很多人的關(guān)注。Facebook的Internet.org應(yīng)用可以讓手機(jī)用戶免費上網(wǎng)，但僅限于某些網(wǎng)站，其中之一便是Facebook自己。這也令很多人擔(dān)心該公司此舉意在鎖住用戶?；蛟S是為了緩解這一擔(dān)憂，馬奎爾表示，F(xiàn)acebook考慮允許任何人使用其無人機(jī)設(shè)計——事實上，該公司之前也曾在2011年公開過電腦服務(wù)器的設(shè)計方案。

這4家企業(yè)都很樂觀，他們都相信自己最終將擴(kuò)大互聯(lián)網(wǎng)的覆蓋范圍，而且也都從貧窮國家的電信公司那里收到了積極的反饋。SpaceX認(rèn)為，該公司的衛(wèi)星將在5年內(nèi)做好準(zhǔn)備。OneWeb則計劃在2019年對企業(yè)用戶開放。Facebook并未明確透露具體日期，只是表示其無人機(jī)將會“很快”開始商業(yè)飛行。谷歌預(yù)計明年對氣球項目展開商業(yè)試點。只要它們中有任何一家企業(yè)取得成功，那么互聯(lián)網(wǎng)所倡導(dǎo)的“地球村”都將不再僅僅是一個比喻。