无线网络狂想曲： 谷歌“热气球网络”

     无线网络运用方式狂想

　　经常生活在城市的朋友，互联网服务或许已经成为大家生活中不可或缺的一部份。不过，目前全球仍有三分之二的人，因为森林、群岛或者高山等地形，无法使用快速及稳定的网络连接，因此谷歌推出了名为“Project Loon”的计划，如之前所报道的，谷歌正计划利用高空气球在全球范围内的偏远地区建设庞大的移动通信网络。

　　谷歌“Project Loon”是Google X实验室的计划之一，通过多个热气球为指定地区的人提供快速及稳定的Wi-Fi网接网络。

　　据《连线》杂志报道，如谷歌的无人驾驶汽车项目一样，Project Loon这一项目在很早之前就已经开始了，至今或有将近两年的时间。谷歌也表示，目前他们已经建立起了一个系统，将承载各种计算机、电子设备的热气球发送至60000英尺之外的高空，向偏远地区提供等同于现在的3G网络或更快的网络连接。

　　根据官方介绍，“Project Loon”的pilot测试将会在本月于新西兰南岛率先推出，据悉，本周谷歌已经发射了30个热气球，预计未来将在更多的地区展开实验。
 

　　无线网络信号的“潜鸟计划”

　　新西兰小镇里斯敦的农夫查尔斯·尼莫（Charles Nimmo）没有想到，整天与羊群为伴的自己，有朝一日会通过热气球接入互联网。

　　大约一个月前，尼莫接到了一通神秘电话，在签订保密协议后，尼莫和其他49人才知道，谷歌公司的“潜鸟计划”找上门了。

　　当时，谷歌技术人员将一个篮球大小的鲜红色接收器安装在他们家中，形状好比谷歌地图的标记图标。

　　没过多久，当工作人员把一个个外形酷似水母的半透明热气球放飞后，尼莫成了世界上第一个成功接入“热气球网络”的用户。

　　沿袭当地农夫的传统，尼莫上网后的第一件事，就是打开谷歌页面查询天气，以便决定当天是否该给绵羊剪毛。尽管热气球仅在尼莫家上空停留了15分钟，但他还是兴奋异常。“热气球网络接入的速度和质量，比我使用的拨号铜线网络要好得多。”

　　用热气球“散播”无线网络信号的“潜鸟计划”，是谷歌X实验室里诞生的又一个狂想。目前，大约三分之二的地球人仍无法上网，谷歌希望利用热气球为农村、偏远和欠发达地区提供廉价的互联网服务。

　　不过，这种“热气球网络”在操作性和稳定性上仍旧面临疑问。电信分析人士项立刚就对《第一财经日报》表示，挂在天上的气球如何高效率地保证网络信号的持续性，是谷歌热气球面临的一大考验，而另一个考验则在于如何保证持续不断的电力供应。

　　天空网络

　　谷歌放飞的这些热气球大有奥秘，下方悬挂的设备包括：无线电接收器、电脑、高度控制设备以及太阳能电池板。气球将在距离地面20公里及以上的平流层飞行，会与地面的网络站点互传信号，这些信号会一路“弹跳”，并在气球之间传输。

　　谷歌官方称，每个热气球能在平流层中飘浮100天，在自西向东的飞行过程中，能为直径40公里的区域提供无线互联网服务，覆盖面积约为1256平方公里，超过整个香港的面积，而且不受地形影响。

　　这些热气球的材质是超压力气球所使用的聚乙烯泡沫，比气象用气球更加耐久，可以承受更高的压力，充气完成后高12米、宽15米。同时在顶部配有降落伞，可以控制气球起降以便进行维修和更换。气球上的电子设备由太阳能面板供电，花费4个小时就可以充满一天所需的电量。

　　目前这项实验还处在初期阶段。之所以选择新西兰作为首发地，很大程度上在于新西兰是一个农村人口众多的国家，传统的光纤网络铺设可能很难满足当地的需求。

　　以尼莫为例，他在4年前曾放弃拨号网络，并改用卫星网络，但后来发现自己难以负担每月超过1000美元的上网费用。

　　“我几乎已经准备关闭家里的网络接入，并准备到镇上工作了，但谷歌这一项目的到来，有可能显著改变许多新西兰人的生活。”尼莫说。

　　这一计划如果成功，受益的不仅仅是像尼莫这样身处发达国家但依旧上网不便的用户，还有那些远处山村、沙漠，或者欠发达地区的人们。

　　此外，2011年新西兰基督城强震后，大部分通讯基础设施遭到破坏的事实令人记忆犹新。谷歌预计，类似的“热气球网络”今后有望在灾后重建中发挥重要作用。这也是新西兰被选为实验地的原因之一。

　　商用前景

　　根据计划，第一批发射的30个气球将从新西兰西部飞向东部，50名家中安装了特制接收器的新西兰居民参与了这一实验。

　　此后还会有更多气球被放飞，经过智利、阿根廷、南非、澳大利亚等同纬度南半球国家，形成一个由热气球组成的环。

　　谷歌最终打算发射数千个热气球至平流层，利用环绕全球的“热气球网络”，为全球48亿无网络人口提供服务。

　　“世界上很多地方都难以享受到互联网服务。”谷歌X实验室技术主管理查德·德沃尔（Richard DeVaul）表示，“尽管我们现在可以通过卫星电话联系到撒哈拉沙漠以南地区，但这并不意味着那里的人们也能享受到廉价、高效的互联网服务。”

　　德沃尔表示，如果计划能够成功，那么各国就能省下铺设电缆光纤、建立通讯基础设施的大笔费用。

　　对于这样一个刚刚起步的项目，谷歌称，现在谈商业化还为时尚早。但在业内人士看来，搜索起家的谷歌，之所以在网络基础服务设施建设方面投入重金，其目的还是在于搭建自己的生态系统，涉及新微处理器、低价智能手机、安卓操作系统等链条。

　　更多网民则能为谷歌带来更多收入。目前，谷歌在线广告收入占其年收入的50%以上。

　　事实上，有外媒在今年5月报道称，谷歌将在撒哈拉以南非洲、东南亚协助建设无线网络，其中包括使用高空通信平台（比如特殊气球、软式小型飞船）来传输信号，同时还将向这些地区输出低价手机。

　　值得一提的是，由于“热气球网络”发射的无线信号所经过的频谱无需授权，因此谷歌也无需面对繁杂的申请流程和监管程序。

　　技术挑战

　　其实，利用天空提供无线网络服务并非谷歌首创，美国国内类似的尝试并不少见。但从没有一家公司有谷歌这样的商业动力和实力保证。

　　此前有建议称，可在高空建立一个固定的平台，与相应地面进行锁定，从而确保互联网信号的提供。但谷歌拒绝了这一想法，认为固定的平台必须要与自然界的风力抗争，设备也将因此巨大而昂贵。

　　但自由飘动的热气球也带来了另一个问题：尽管平流层的气流相对稳定，但仍无法确保气球不会“乱跑”。

　　“我们不希望热气球随风而走，我们希望它能待在需要网络服务的地方。”德沃尔表示，“因此，你必须控制热气球在平流层中上上下下地进行位置微调，以适应合适的风向。”

　　德沃尔把气球位置的细微调整，比作芭蕾舞演员依靠脚尖灵活移动的场景，借此说明此举需要非常精确的计算机技术。

　　而外界关心的另两个问题，包括会否影响飞机飞行，以及万一气球失灵砸向地面会否造成人员伤亡。

　　“这些热气球装有闪光标识与雷达反射器，因此不会对执行飞行任务的飞机造成影响。”德沃尔说，“当然，由于热气球高高飘浮在空中，地面的人们也不用担心其突然坠落。即使有突发情况，热气球自身配有降落伞，会安全降落至地面。”

　　尽管看似万无一失，业界对此仍有疑问。项立刚就对记者表示，谷歌热气球上网听起来新奇有趣，但目前的条件是否现实仍不好说。

　　项立刚说，无线网络需要路由器传输信号，目前普遍的做法是通过光缆实现，此外还有成本高昂的卫星连接和传输速度较慢的微波传输，挂在天上的气球如何高效率地保证网络信号的持续性，是谷歌气球面临的一大考验，而另一个考验则在于如何保证持续不断的电力供应。

　　市场研究公司Rysavy Research无线专家莱赛维（Peter Rysavy）则表示：“在覆盖地域如此之广的情况下，你没办法向每名用户提供足够的带宽。起码在美国，这种技术除了乡村地区以外，并无多大用处。”

　　谷歌的互联网王国在云端

　　如果说互联网服务是云，那么谷歌的互联网王国就构建在云端。为了让更多的人可以享受到互联网服务，谷歌正在雄心勃勃地打造互联网基础设施，构建一座座通往云端的“通天塔”。

　　在网络服务完善的美国，谷歌已在数个城市部署了光纤宽带网络，提供1Gbps的高速互联网和视频服务；并基于光纤网络推出免费WiFi服务，帮助所有人使用移动设备连接至互联网。而在谷歌总部所在地硅谷山景城（Mountain View），当地居民早就享受到谷歌的免费Wi-Fi服务。

　　但目前全球仍有三分之二的人口，他们的生活没有互联网。为了让这些亚非拉地区的新兴市场民众也能享受到互联网服务，谷歌也在构建各种网络服务基础设施。这些项目由谷歌联合创始人谢尔盖·布林（Sergey Brin）领导的Google X实验室，以及谷歌的非盈利部门Google.org负责执行。

　　气球网络计划（Loon）就是谷歌X实验室推出的新项目。这个听起来令人疯狂的项目计划在大气平流层放飞无数气球，组成一个无线网络，为更多尚未联网或网络条件不稳定的地区提供更加廉价的互联网服务，填补网络服务的盲区，或帮助受灾断网地区恢复网络。

　　这些气球会进入大气平流层，离地面约20公里，这是飞机飞行高度的两倍。平流层的风通常比较稳定，风速在每小时5到20英里之间，而每一高度层的风向都不同。气球会在地球上空漂浮，并通过软件算法决定移动位置，而后上升下降到特定高度，随着风向进行移动，构成一个巨大的通信网络。

　　气球的材质是超压力气球所使用的聚乙烯泡沫，完全充气后高12米，宽15米。这一材质比气象用气球更加耐久，可以承受更高的压力。气球顶部有个降落伞，可以控制气球起降，以便进行维修和更换。而气球上的电子设备是由太阳能面板供电的，因为平流层没有云遮蔽阳光，这些面板4个小时就充电完毕，生成100瓦的电力，足够保证仪器运转，还可以充电用于夜间使用。在面板充电时，气球也可以使用可再生能源运转。

　　气球上还有一个装载电子设备的小盒子，包括了控制整个系统的电路板、电池，还有无线电天线，以用于与其他气球通信以及与地面网络天线通信。天线配备了特制的无线电射频技术，使用的是2.4与5.8GHz的ISM波段。每个气球可以为40公里直径的地面地区提供网络连接，网速可以达到目前3G的水平。在气球下方的用户在房屋上安装一个特殊的网络天线，就可以接入气球提供的网络服务。网络信号会在气球之间不断反射，然后接入地面的全球互联网服务。

　　6月16日，谷歌在南纬40°的新西兰南岛基督教堂城（ChristChurch）的航空节上正式开始小规模测试。谷歌会在当地放飞30个气球，为当地提供网络测试服务。测试体验会用于改进这项技术，为下一代气球计划做准备。谷歌已经邀请当地居民届时参加放飞活动，并参与网络测试。

　　在气球项目之外，谷歌之前已经在南非开普敦进行了另一项微型基站试验。一处基站信号能覆盖数英里范围，而小盒子大小的无线接入点可以接受该基站发出的信号。这一系统由谷歌的软件控制，能自动判断某一地区哪些广播频谱当前没有使用，从而可以被用于互联网接入服务。