谷歌和Facebook主张的空中网络真的

2019年05月15日 来源:

为了在全球范围推动互联普及,谷歌想要打造气球络,Facebook则想要打造无人机络。那这种空中络是不是真的切实可行呢?无线通信与移动络解决方案公司AOptix副总裁克里斯蒂娜理查兹(Christina Richards)发表文章就此进行了分析,称该类络会面临重重障碍,如稳定连接、移动偏差问题等等;但从技术角度来看,它们是完全可行的。对于它们来讲,在特定地区克服政治和社会方面的障碍可能难度更大。

以下是文章主要内容:

正如世界经济论坛今年早些时候在一份报告中所强调的,虽然我们日益互联的世界带来了不少的好处,但它也加剧了对全球无可连的很大一部分人口的不平等。

不过,近期有两个项目谷歌的Project Loon气球络项目和Facebook牵头成立的为利用替代输送平台给没有或几无络服务的地区带来低成本宽带连接的挑战带来了广泛的关注。

Project Loon计划通过高空气球络给边远地区带来络连接。据谷歌介绍,Loon气球通过上升或下降至适合飞行的方向的风层到达需要它们的地方。人们可以利用安装在其楼房上的专用络天线来连接该气球络。信号会从该天线传送到气球络,然后再传送回地球上的络。

的做法类似,只不过它是打算以无人机作为输送平台,而非气球。

空中的全无线络的好处显而易见。这种络要比传统络便宜很多,破坏性少很多,相比大范围部署连线或基于地面的络基础设施耗费的时间也会少很多。但这种络究竟是噱头,还是的确可行呢?

空中络有多可行?

这类络似乎异想天开,但空中络概念其实并非遥不可及。

数年前,AOptix的工程团队成功为美军开发出了首个空中超高速无线络。该团队的成员包括一流的航空工程师、光学专家和计算机科学家。该技术能够在移动中的飞机或飞机和200公里之外的地面站之间快速传输大量数据从10Gbps到80Gbps。这是前所未有的壮举。

不过,虽然Project Loon气球和的无人机不需要军事级的络设备,但它们仍会面临重重挑战。

远距离传送足够的带宽

Project Loon和面临的其中一个重大挑战是,选择最好的无线技术来将无人机或气球连接到有足够容量支持多用户的络。

来自地面用户的所有数据流量都将聚集在空中平台上。接着,数据从那里(远距离)传送到一系列其它的气球或无人机,终究传送到联地面上的一个连接点。目前,适用的无线技术少之又少,主要包括微波、毫米波和自由空间光通信(以下简称FSO)。

这些技术都各有不足之处:微波的容量相对较小,毫米波和FSO都会受到天气影响(毫米波在雨天不可行,FSO的表现在雾天会受到影响)。

上述军事络项目使用的是FSO技术的高级版本,它通过曲率自适应光学技术(最初是针对外太空成像)进行了强化。应用于这些系统的自适应光件是透镜状小镜子,它们会发生弯曲,每秒变形数千次,从而弥补大气闪烁问题。大气闪烁是一种会让星星或城市灯光显得闪光的现象,它在传送数据的时候也会引发错误。

虽然自适应光学技术的创新能够支持通过非常狭窄的光束远距离发送海量数据,但它也不能彻底解决FSO技术的一个通病雾天状况下表现低下。

保持稳定连接

让数据不管在什么天气条件下都能够在无线通信连接中保持流动,同时保证性能不受损和信号不丢失,会是另一大挑战。电信行业尝试了各种不同的方法来提高主流无线技术的正常运行时间,但这些解决方案大多数都只能带来小幅度的增量改进。

有效的解决方案是,结合使用两种不同的无线技术(如光信号和毫米波信号),前提条件是它们能够相互弥补各自的不足,同时不会相互干扰。在这种配置下,两种信号需要同等对待,而不是以其中一个为主一个作为备胎,因而融会输出数据流,从而形成尽可能强的接收信号。通过这种方案,络连接能够在速度和可靠性上带来光纤般的性能,即便是长距离传输也是如此。

移动问题

空中络平台的另一大挑战是移动问题即使是相对静止的气球也会出现一定的移动。

这听起来似乎并不要紧,但从技术角度来看,这是相当棘手的问题。它也是上述军事络项目最复杂的事项之一。

当前,很多的高容量无线技术是通过相对狭窄的射束传输数据。要配合空中平台,系统必须能够在络连接两端的收发器快速建立并保持恒定的连接。连接越长,做到这一点的难度越大。

系统需要高度专业化的追踪硬件与软件算法来实现快速而细微的连接调剂,从而获取信号和保持连接对准。否则,要是没能很好地保持对准,信号就会断开。

Project Loon和很可能都将需要至少达到数英里的连接。如果两个无线收发器相隔5英里,其中一个只是偏离一度,信号会跟目标偏离几乎500英尺。连接越长,这类误差范围就越狭窄。

会实现吗?

Project Loon和提出的愿景值得叫好,这类络的潜伏益处也非常巨大。用于传输数据的那些无线系统将需要减少体积,并降低成本,虽然还存在种种的技术障碍,但从技术角度来看,这种络在当下是完全可行的。但是,谷歌和Facebook未来能否在特定地区克服政治和社会阻力,还有待视察。克服那些力量的难度也许要大得多,需要决心和耐心去解决。

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