騰訊科技 長歌
[摘要]非洲2014年的線民比例只有19%。與多數基礎設施一樣，網路在城市中最容易使用，而散落在鄉村地區的很多人往往“一網難求”——就連先進國家也不例外。
隨著網路行業的蓬勃發展，越來越多的科技企業開始制定野心勃勃的計畫，希望利用氣球、無人機甚至衛星，向世界的每個角落發送網路信號，讓“地球村”真正成為現實。
自從網路1990年代初走出大學校園，走入大眾市場以來，這種技術已經實現了迅猛的發展。1997年，線民在全球總人口中的佔比僅為2%。但到了2014年，這一比例增長到39%，全球線民總數約為30億。但即便如此，仍有多達40億人生活在沒有網路的世界。
這些與網路隔絕的人，多數都在發展中國家，那裡的線民比例只有32%，遠低於富裕國家的78%。不僅如此，這組資料還掩蓋了巨大的區域性差異。例如，非洲2014年的網民比例只有19%。與多數基礎設施一樣，網路在城市中最容易使用，而散落在鄉村地區的很多人往往“一網難求”——就連發達國家也不例外。
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畫，希望最終為地球上的所有人提供速度快、品質好的上網服務。谷歌的法寶是在地球上空漂浮的一系列氦氣球，Facebook則計畫使用太陽能無人機。
另外兩家公司（火箭公司SpaceX和佛羅里達創業公司OneWeb）則把目光瞄準了廉價的低空衛星。借助這些“工具”向地面發送的網路信號，當地的電信公司便可將，高速3G或4G行動網路的覆蓋範圍，擴大到偏遠地區。
這種高空網路模式的確很有道理，畢竟傳統的地面技術難以覆蓋全球。想要為世界各地的每個角落，都鋪設與大城市相同的線路，需要耗費巨額資金。手機基站可以省去很多線路，但基站本身仍然需要高速骨幹網的支援。正因如此，就算是富裕國家的農村地區，也遠未普及高速行動網路。在貧窮國家的農村地區，這種“尖端”技術更是聞所未聞。
然而，衛星卻可以看到地球的大片土地。從理論上講，這種管道可以一次性為數百萬人提供資料。事實上，衛星上網服務已經廣泛使用，但價格往往很高，頻寬也很有限，資料配額通常很小。很多現有的通訊衛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，無線電信號的強度會迅速衰減，所以必須借助大功率信號發射器，和強大的電力供應才能與之取得聯繫。第二個問題則是延遲，也就是信號的拖延。
一次網頁請求至少需要半秒鐘，才能從地面傳送到衛星再發回到地面，而網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路的十分之一。“沒有人敢保證能永久解決，地球同步衛星的這個問題。”OneWeb創始人葛列格·維勒(Greg Wyler)說。
降低衛星高度
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維勒的公司計畫發射648顆相對簡單的衛星，而且軌道高度也只有1200公里。這樣一來，不僅延遲與有線寬頻相似，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，還將供緊急服務和災難救援組織使用。除此之外，該公司也計畫通過與地方電信運營商的合作來吸引個人用戶。
由於一顆衛星可以同時為數十個村莊提供骨幹網，因此維勒希望地方運營商有能力出資在農村學校、鄉村中心等地建設手機基地台或網路基地台。在多數偏遠地區，基地台可能都是由太陽能電池板供電的。發達國家的偏遠地區同樣可以從中受益。
然而，儘管低軌道衛星可以實現更快的回應速度，但設計起來卻更加複雜。與地球同步衛星不同，低軌道衛星距離地面較近，因此需要發射數百顆衛星，才能為整個地球提供可靠的信號覆蓋。當一顆衛星消失在地平線上時，地面的無線電設備需要迅速切換到另外一顆衛星，而且不能讓用戶察覺到。
維勒表示，要成功實現這一目標，就需要展開很多複雜的信號處理工作。直到最近幾年，天線和晶片的精密程度和低廉程度，才足以讓這套系統成為可能。One Web的計畫得到了高通的説明，後者不僅開發手機晶片，而且擁有該專案所必須的技術。另外，高通也是OneWeb的早期投資者之一。
維勒並非唯一一位支持低軌道衛星方案的企業家。曾經創辦PayPal、特斯拉和SpaceX等多家公司的億萬富豪伊隆·馬斯克(Elon Musk)也在考慮類似的計畫。他的衛星也將放飛到類似的高度，但比維勒的計畫更加複雜一些。除了為偏遠地區提供上網服務外，馬斯克還計畫為另外一個市場服務。
馬斯克指出，光在宇宙空間的傳送速率比在光纜中快40%，他的低軌道衛星，可以提供比地面光纖更快的長距離傳送速率。對於金融交易等十分看重資訊時效性的行業來說，這項服務或許很有吸引力。
馬斯克和維勒似乎都有足夠的技術實力，將自己的設想變成現實。維勒名下還有一家名叫O3B的公司，專門為石油鑽井、郵輪和其他需要在偏遠地區作業的企業，提供衛星上網服務。One
Web已經獲得了一些珍貴的無線頻譜，可以借此傳輸資料。（SpaceX尚未獲得無線頻譜，但有傳言稱，該公司將用鐳射傳輸資料，從而繞過這一障礙。）
馬斯克是一名經驗豐富的科技行業顛覆者，它的SpaceX火箭可以提供最低的發射價格，因此如果需要發射數百顆衛星，便可通過現有資源大幅降低成本。
事實上，成本將會最終決定這類專案能否成功。SpaceX和OneWeb的潛在用戶都位於貧窮國家，不可能支付太高上網費用。這兩家公司都希望充分利用現成的廉價零部件，儘量不使用大型衛星上那些價格昂貴的定制電子元件。
規模經濟也可以起到一定幫助：OneWeb認為，該公司的數百顆衛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。馬斯克的系統最終造價約為100億美元。這兩家公司還要面臨Intelsat等老牌衛星運營商的競爭，後者也在積極發佈更新、更強大的地球同步衛星。
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雅埃爾·馬奎爾(YaelMguire)認為，衛星的效率天生就不夠高：地球有70%被海洋覆蓋，所以衛星有很多時間都在飛過無人居住的地區。即使是在貧窮國家，通常也可以使用最基本的上網服務：全球約有85%的人口至少可以接入2G手機網路，從而獲取有限的上網服務。
無人機和氣球
所以，Facebook並不準備覆蓋全球，而是希望彌補現有基礎設施的不足。儘管存有一些擔憂，但Facebook還是在調查衛星的使用狀況，而且與貧窮國家的移動運營商達成了交易，通過Internet.org應用免費為使用者提供部分網站的基本訪問服務。但Facebook最具野心的專案還是讓一系列太陽能無人機飛到20公里或更高的高空，在這個遠高於民航飛機飛行高度的空域向地面使用者傳送網路信號。
這些無人機彼此之間可以通過鐳射展開通信，還能傳輸上網信號。該公司已經在英國展開試飛，他們使用的無人機由Ascenta製造，這家公司已經在2014年被Facebook斥資2000萬美元收購。
由於採用太陽能供電，因此這種無人機能夠一次性在空中停留數月，返回地面也只是為了維修和維護。定期返回地面可能導致網路暫時中斷，這原本是一種缺陷，但實際上反而成為了優勢，因為無人機將因此比衛星更容易升級——後者一旦發射，就只能一直固定在軌道上。雖然無人機的覆蓋範圍遠低於低軌道衛星，但卻可以專門飛往上網服務不足的地區。馬奎爾表示，放飛無人機的成本肯定低於發射衛星的成本。
谷歌也在嘗試無人機，但該公司的主要模式或許是這些企業中最為簡單的。這個名為ProjectLoon的項目希望使用數千個氦氣球在全球編織起一張大網。
與Facebook的無人機一樣，每個氣球都將攜帶太陽能無線發射器，而且可以充當其他氣球的中繼。
其他公司都希望將網路信號發送到地面的手機基地台或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備展開資料溝通。2014年2月，該項目的氦氣球創造了連續飛行50天的記錄。穀歌最新研製的氣球甚至可以在空中停留6個月的時間。
與Facebook的無人機不同，谷歌的氣球沒有配備引擎。但這並不意味著無法對其進行操控。平流層的風都很有層次，因此可以通過改變高度來調整方向和速度。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服務。
借助不同的風速，這種氣球能夠儘量減少在無人區的停留時間，在人口稠密地區進入風速較慢的高度，而到了海洋或沙漠上空，則進入風速較快的高度。該專案負責人麥克·凱西迪(Mike Cassidy)說：“我們有30年的風速資料可以利用。”氣球本身也具備風速測量功能，使得谷歌可以更加精準地控制氣球的走向。谷歌還將把由此獲得的風向資料，分享給氣象部門。
這些項目從理論上講都非常宏大，甚至有些過於宏大。衛星項目並不新穎，早在1990年代末的網路泡沫時期，就有幾家公司規劃過類似的項目，但卻無一實施。然而，網路在當今時代的重要性已經今非昔比，它早已成為了全球經濟的重要組成部分。所以，人們對上網服務的渴望只會越來越強烈，從而給這類項目提供了商業基礎。
規定與監管
監管政策對於這類專案的成功同樣意義重大。由於某些國家的監管者嚴格限制無人機的使用，所以Facebook勢必遭遇一些障礙。而谷歌也需要開發一套基礎設施，以便在一天內發射或回收數百個氣球。
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衛星在完成自己的使命後必須進行適當的處理，應當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。無人機和氣球都有可能墜毀，所以必須說服監管者接受這類專案的風險。
谷歌和Facebook都擁有全世界最熱門的網站，所以他們的參與吸引了很多人的關注。Facebook的Internet.org應用可以讓手機用戶免費上網，但僅限於某些網站，其中之一便是Facebook自己。這也令很多人擔心該公司此舉，意在鎖住用戶。
或許是為了緩解這一擔憂，馬奎爾表示，Facebook考慮允許任何人使用其無人機設計——事實上，該公司之前也曾在2011年公開過電腦伺服器的設計方案。
這4家企業都很樂觀，他們都相信自己最終將擴大網路的覆蓋範圍，而且也都從貧窮國家的電信公司那裡收到了積極的回饋。SpaceX認為，該公司的衛星將在5年內做好準備。OneWeb則計畫在2019年對企業用戶開放。
Facebook並未明確透露具體日期，只是表示其無人機將會“很快”開始商業飛行。谷歌預計明年對氣球專案展開商業試點。只要它們中有任何一家企業取得成功，那麼網路所宣導的“地球村”都將不再僅僅是一個比喻。
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