今年早些時候，達沃斯世界經濟論壇發佈報告說，通訊技術愈加發達的當今社會，反而加劇了缺少網路覆蓋的偏遠地區與發達社會間的差距。
最近Google和Facebook兩個巨頭公司的均發起了相關專案，Google Project Loon，和Mark Zuckerberg成立的Internet.org組織，致力於借助空中網路基站為世界上網路不暢的偏遠地區提供互聯網服務。
Project Loon計畫通過熱氣球給偏遠地區提供互聯網接入服務。人們通過使用安置於家中建築物上的特製網路天線，讓信號從天線發射到熱氣球，再由氣球返回資料傳送進入全球網際網路中。Internet.org也是使用類似的方法，唯一的不同就是，計畫利用無人機作為傳輸媒介。
搭建空中全無線網路的優點是顯而易見的，成本低廉，不會遭到人為破壞，不用耗費大量的人力財力物力搭建基礎設施。但是諸如此類的全無線網路，究竟只是宣傳的噱頭，還是能夠真正實現説明網路欠發達地區的目的呢？
空中全無線網路的工作原理
雖然說全無線網路看上去像有些異想天開，但是技術概念的緣起並不是空穴來風。多年前，一個擁有頂尖航太工程師、光學專家、電腦科學家的工程團隊，成功為美國軍方搭建了寬頻無線網路。該網路能夠支援200km內的飛機與地面衛星基站的資料傳輸，同時速度保持在10 Gbps到80 Gbps之間。該項技術也成為空中全無線網路傳輸發展的里程碑。
雖然說Project Loon的空中熱氣球基站和Internet.org的無人機並不需要實現像上述軍事網路一般的強大功能。但是不可否認的是，這些項目仍然面臨著重大挑戰，如何在空中搭建穩定的無線網路？如何保證網路能夠輻射並適用於偏遠地區？
困難1：在長距離傳輸中保持穩定的高頻寬
首先，Project Loon和Internet.org面臨的最棘手問題是，如何選擇最匹配合適的無線網路技術，將熱氣球或者是無人機同地面網路基站相連接。
偏遠地區使用者的通信資料將會在空中平台聚合，接著從這裡出發，資料將被傳送至下一個覆蓋更遠距離的熱氣球或者是無人機，最後再與地面上的基站連接。現今，能夠實現該功能的無線網路技術相當有限，並且需要借助微波、毫米波或者FSO（自由空間光通訊系統）的支援。
此外，這幾種方法都有著各自的局限：微波相對擁有較低的電容量；而毫米波和FSO經常會受到天氣的影響（毫米波在陰雨天氣不能正常工作，FSO的性能會被塵霧影響）。
在軍事研究中，被用做外太空成像的自我調整光技術，通常被用來改進優化FSO技術。該系統內的自我調整光一般是小透鏡形狀的彎曲鏡子，並且每秒改變數千次自身形狀來補償大氣閃爍。（大氣閃爍是指，由於大氣折射率起伏的影響，傳輸光束的波前將隨機起伏,引起光束抖動、強度起伏閃爍、光束擴展和像點抖動，導致資料傳輸出錯）
困難2：維持可靠性強的網路環境
如何在天氣多變的情況下保證無線資料傳輸信號優良、不丟包，將會是專案的另一個挑戰。電信工業的研究員們已經嘗試了一系列不同的方法，來優化無線網路技術的正常執行時間。
研究員們發現，最有效的方法就是將兩個無線網路傳播媒介相結合（例如光和毫米波），二者能補償對方的缺點，並且不干涉彼此的信號。對比與那些採用一種信號當作基礎主力，另一種信號作為後備支援的無線通訊系統，基於這種設置的網路，兩種信號的功能需要處於完全相同的位置，以保證即便是在長距離傳輸中，能夠提供光纖級別的網路傳送速率、品質和可靠性。
困難3：解決空中基站位移的問題
另一個問題就是空中基站的位置偏移——即便是相對固定的熱氣球也不能保持完全靜止，仍然會產生偏離原始基點的情況。雖然說這個問題看上去並不是技術上的什麼難事，但實際確是困擾無線通訊甚至是軍事應用的重大問題。
當今許多高容量的無線網路資料傳輸通常是窄電子束。為了配合空中平台，資料傳播媒介必須能保持每個收發器之間持續性的資料連接，傳播距離越遠，實現的困難性越大。
Project Loon和Internet.org的網路傳播距離至少都需要在幾英里以上。舉個具體的例子來說明系統能承受的誤差幅度究竟是有多麼小。如果說兩個無線收發器之間間隔5英里，其中一個偏離正常位置僅僅只有1°，最後信號到達的目標位置將會比初始位置偏移將近500英尺。基站間的距離越遠，容差只會更小。
現在Google Loon和Internet.org實現的測試版本，僅僅只能為偏遠地區提供不穩定的網路供給。用於傳輸資料的無線系統需要縮減規模和成本，從技術層面來講，該項技術能否徹底實現仍然有許多不可控的問題。Google Loon和Internet.org能否打破政治和社交的障礙，為地球上的網路不發達地區打來福音，需要更多的努力來實現。
via
wired
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