据国外媒体报道, 自20世纪90年代初互联网走出大学并被公众接受，互联网的发展已经不能仅仅用爆炸式发展来形容。1997年，只有2％的人可以连接互联网，但是2014年这一比例上升到39％，也就是大约30亿人。但世界上仍有40亿人无法自由的接入互联网。于是这40亿人的市场就变成了几大科技巨头的必争之地。但是这些公司不约而同的放弃了传统的接入方式，无一不从天空入手，也就创造了一个新的名词Sky-Fi。
其实，这些公司选择Sky-Fi有着其背后的深层次原因。目前，大部分无法接入互联网的用户位于发展中国家。这些国家的平均互联网接入率只有32％，而发达国家的互联网接入率为78％左右。另外，如果只考虑不发达国家，2014年非洲只有19％的人可以使用互联网。像所有其他设施一样，互联网的接入最容易铺设在城市。在居住密度不高的乡下，即使是那些富裕国家，也很少有互联网的接入。
然而，这一切都可能会发生变化。四家科技公司正在依循Sky-Fi的思路，期望可以为地球上的每个人提供快速和高品质的互联网接入。谷歌的Sky-Fi梦想是要用盘旋在大气层中的气球来提供网络接入。 Facebook的Sky-Fi则需要一大批太阳能供电的无人机完成。而作为火箭公司的SpaceX公司和总部设在佛罗里达的创业企业OneWeb目标则是使用廉价低轨道卫星群提供Sky-Fi。这些解决方案将会把用户接入到当地电信公司的高速第三代或第四代移动网络，覆盖远离大城市的地区。
这种在天空中提供互联网链接的方法有其深意，因为传统的技术不能很好的覆盖发展中国家的边远地区。像为城市地区一样为每一个家庭提供光纤接入的成本将是非常昂贵的。虽然手机并不需要物理线缆链接，但接入手机的基站仍然需要高带宽的线缆接入网连接到互联网。因此，高速移动网络即使在富裕国家的乡村地区的覆盖也很不好。在落后国家的乡村地区，移动网络基本还不存在。
然而卫星的讯号可以覆盖地球表面很大的区域。从理论上讲，可以同时为数以百万计的用户提供数据服务。其实，卫星互联网服务已经被广泛使用，但价格往往很高而且带宽有限。许多现有的地球同步轨道通信卫星位于36000公里高的地球同步轨道。这样的高轨道有两个不可避免的缺点。第一，无线电信号的强度会随着距离增加迅速下降，因此需要大功率的信号发射机，消耗大量的电量。第二，距离增加后会出现信号延迟。比如，浏览网页至少会有半秒的延迟。网页数据需要从地面传输到卫星，然后再返回到地面。光纤的传输延迟大约只是同步卫星的十分之一。
低轨道通信卫星网络
OneWeb公司计划发射648个小型卫星到1200公里的低轨道。这种高度可以提供类似于光纤的数据延迟。而在地面则可以使用功率更小的天线。OneWeb公司将会为航空公司和军事客户以及紧急服务和灾难救援组织提供服务。但同时也通过与当地电信公司签署协议计划为个人客户提供服务。由于单颗卫星将能在同一时间提供几十个偏远山区的接入，OneWeb希望能够在乡村学校和村中心建立起手机或网络基站。在大多数的偏远地区，信号接入站可以由太阳能电池板供电。
虽然低轨道可以提供更小的延迟，但也使整个网络变得更复杂。不像同步卫星，低轨道卫星需要数百颗一起运行才能为整个地球提供可靠的信号覆盖。当一颗卫星飞出服务区域，地面上的无线电基站需要迅速连接到另一个区域内的卫星，类似于手机基站的切换功能。为了不让用户察觉到服务卫星的切换，OneWeb需要处理很多棘手的信号。但是最近几年，天线和芯片已变得功能强大且足够便宜，使这种切换成为可能。OneWeb的信号处理芯片来自高通，后者将利用其移动芯片的专业知识帮助建立其卫星通信网络，而且是OneWeb的早期投资者之一。
然而，OneWeb不是唯一使用低轨道卫星提供网络通信的公司。特斯拉和SpaceX公司CEO伊隆·马斯克同样想要做类似的事情。他的卫星将在类似的轨道高度飞行，但其卫星会比OneWeb的更复杂。除了为偏远地区提供互联网连接，它们还将为传统市场提供服务。伊隆·马斯克指出，光在空气中传播会比在光纤电缆内快40％以上。他的低轨道卫星可以为长距离通信提供比光缆更快的数据传输。那些对时间十分敏感的信息服务，比如分秒必争的金融交易等，这样的服务可能非常有吸引力。
两家公司目前看起来都已经具备了相当的专业技术知识，可以使这些新的卫星服务成为现实。OneWeb公司已经可以为石油钻井平台、游船等提供远程卫星互联网服务。OneWeb公司还获得了传输数据所需的频谱。SpaceX公司目前还没有获得任何频谱，虽然有传闻表示它可能希望用激光通信解决这一问题。伊隆·马斯克是科技产业中著名的破坏者，SpaceX公司的火箭已经为世界提供了最便宜的发射价格。数百颗卫星投入轨道后，将进一步降低他的支出。
事实上，最终决定这些项目能否成功的关键是成本。 SpaceX公司和OneWeb公司所服务的对象是贫穷国家的潜在客户，他们无法为互联网接入支付过多的费用。所以，两家公司希望能利用廉价的零部件，而不是昂贵的定制电子产品来制造通信卫星。另外规模效益在此也应该会有所帮助。 OneWeb估计每颗卫星的制造费用可能只有35万美元，项目的总成本在20亿美元左右。而SpaceX系统的成本约在100亿美元。另外，双方都需要与现存的卫星运营商进行竞争，比如国际通信卫星公司等。
另外，这些技术还存在争议性。Facebook的Connectivity Lab的工程总监Yael Maguire认为卫星本身效率低下：地球表面70％是海洋，所以卫星要花费很多时间飞过没有人居住的地方。而且即使在贫穷的国家，还是会提供基本的接入选择。世界上约85％的人口至少可以使用第二代移动网络，可以提供有限的互联网访问。
无人机通信网络
因此，放弃提供全球覆盖，Facebook计划在现有的基础设施上填补空白。尽管心存疑虑，但Facebook目前已经开始提供卫星通信相关服务。与落后国家的移动运营商签署协议，以提供基本的免费Internet.org应用。但Facebook真正有志于的项目是太阳能供电，螺旋桨驱动的无人机项目。将在20公里左右的高度飞行，远高于商用航空公司所使用的飞行高度。Facebook将用这些无人机为地面上的用户提供互联网接入。
无人驾驶飞机之间可使用激光进行通信，传输中继数据，最终将信号传递到一个地面站以接入互联网。该公司已经在英国进行了飞行试验，它的无人驾驶飞机由Ascenta公司提供。Facebook公司在2014年以2000万美元收购了这家公司。
通过太阳能供电，这些无人机将能够在空中停留数个月的时间，然后进行针对性维修和保养。维护期提供了另一个优势，无人机将会比卫星更容易进行升级。卫星一旦发射就无法在太空中进行升级。虽然无人机的覆盖面比低轨道卫星要小得多，但是无人机可以环绕缺乏互联网接入的特定位置提供服务。Yael Maguire还表示发射无人机要比把卫星送入轨道便宜的多。
谷歌也曾经尝试过无人机，但目前它的主要思路是使用气球。 Loon计划是要在地球表面发射成千上万的氦气球。这些气球都会随身携带一个太阳能供电的无线发射器，就像Facebook的无人驾驶飞机一样，能够与其他的气球进行中继通信。与Facebook相反，其主要目的是为客户提供移动基站或WiFi中继以接入互联网。Loon气球可以作为飞行基站直接与地面上的移动设备进行通信。谷歌在2014年2月创下Loon气球持续飞行50天的记录。谷歌的最新型Loon气球能够在空中飞行半年以上。
不同于Facebook的无人机，气球不会有引擎。但是，这并不意味着他们无法进行转向。在Loon气球工作的平流层内，气球可以改变高度以获取不同的风速，搭上顺风车以不同的速度和不同的方向飞往目的地。一个不断更新的计算机模型将保证每个气球的轨道位置，引导这些气球在世界各地的旅行。这样基本上可以覆盖全世界所有无法接入互联网的区域。
通过利用不同的风速，Loon气球能够最大限度地减少他们花费在无人区的时间，尽量漂流在居民区上空。 Loon项目负责人Mike Cassidy表示，“我们拥有30年的风速数据可以做到这一点。” Loon气球本身就能够测量风速，提高谷歌的计算机安排气球进行合理分布的能力。该公司已承诺将与气象部门或气候学家分享风力数据。
这一切听起来有些纸上谈兵。其实这些并不是新的想法：20世纪90年代后期，在技术日新月异的日子里，几家公司都曾有过类似的计划，但没有一家获得成功。然而，今天互联网已经成为全球经济的一个更为重要的组成部分。人们希望互联网的无数商业需求将继续保持强劲增长以帮助这些项目取得成功。
规则与监管 任重道远
项目成功的最大不确定因素是监管部门的批准。 Facebook必须与一些国家的监管机构进行沟通，这些国家很大程度上限制无人机的使用。而谷歌则需要开发能够每天发射和回收数百气球的设备和方法。而卫星则必须在它们超出使用寿命后进行销毁，比如让他们进入大气层轨道焚毁。无人驾驶飞机和气球则有可能坠落，所以需要说服安全监管部门其风险是可以接受的。
谷歌和Facebook的参与让这些项目在网络上引起了讨论。Facebook的Internet.org应用程序允许手机用户直接连接到互联网而不会产生任何费用，但只有极少数的网站可以访问。其中一个便是Facebook本身，让人们担心Facebook只是为了锁定用户。也许是为了消除这种疑虑，Yael Maguire表示Facebook正在考虑将其现有的无人机设计公开，这样任何人都可以复制。该公司曾经在2011年对其设计先进的计算机服务器做过同样的事情。
所有这些公司都乐观地认为，他们的Sky-Fi项目将成功的把互联网带到每个人的面前，而落后国家的电信公司都踊跃参与进行合作。 SpaceX公司估计它的卫星将需要五年时间准备。OneWeb则认为可以在2019年开始运营。Facebook的无人机网络还没有时间表，只是表示其无人机很快就可以开始商业飞行。而谷歌预计将于明年对Loon气球进行商用测试。如果其中任何一个成功，互联网作为一个“地球村”的概念将不仅仅只是比喻。
译者：秉翰
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在本周五发布的一个视频中，谷歌负责该项目的工程师麦克•卡西迪表示，地上网络当前还不能覆盖很多偏远地区，而这些热气球恰恰就是被用来为这些未被地上网络覆盖的偏远地区的互联网用户提供稳定的互联网接入的。
本文来源：网易科技报道
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