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网络如何覆盖全球:无线技术是唯一出路

发布时间:2014-05-04 09:16
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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。”

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