據國外媒體報道, 自20世紀90年代初互聯網走出大學并被公眾接受，互聯網的發展已經不能僅僅用爆炸式發展來形容。1997年，只有2％的人可以連接互聯網，但是2014年這一比例上升到39％，也就是大約30億人。但世界上仍有40億人無法自由的接入互聯網。于是這40億人的市場就變成了幾大科技巨頭的必爭之地。但是這些公司不約而同的放棄了傳統的接入方式，無一不從天空入手，也就創造了一個新的名詞Sky-Fi。

 

其實，這些公司選擇Sky-Fi有著其背后的深層次原因。目前，大部分無法接入互聯網的用戶位于發展中國家。這些國家的平均互聯網接入率只有32％，而發達國家的互聯網接入率為78％左右。另外，如果只考慮不發達國家，2014年非洲只有19％的人可以使用互聯網。像所有其他設施一樣，互聯網的接入最容易鋪設在城市。在居住密度不高的鄉下，即使是那些富裕國家，也很少有互聯網的接入。

 

然而，這一切都可能會發生變化。四家科技公司正在依循Sky-Fi的思路，期望可以為地球上的每個人提供快速和高品質的互聯網接入。谷歌的Sky-Fi夢想是要用盤旋在大氣層中的氣球來提供網絡接入。 Facebook的Sky-Fi則需要一大批太陽能供電的無人機完成。而作為火箭公司的SpaceX公司和總部設在佛羅里達的創業企業OneWeb目標則是使用廉價低軌道衛星群提供Sky-Fi。這些解決方案將會把用戶接入到當地電信公司的高速第三代或第四代移動網絡，覆蓋遠離大城市的地區。

 

這種在天空中提供互聯網鏈接的方法有其深意，因為傳統的技術不能很好的覆蓋發展中國家的邊遠地區。像為城市地區一樣為每一個家庭提供光纖接入的成本將是非常昂貴的。雖然手機并不需要物理線纜鏈接，但接入手機的基站仍然需要高帶寬的線纜接入網連接到互聯網。因此，高速移動網絡即使在富裕國家的鄉村地區的覆蓋也很不好。在落后國家的鄉村地區，移動網絡基本還不存在。

 

然而衛星的訊號可以覆蓋地球表面很大的區域。從理論上講，可以同時為數以百萬計的用戶提供數據服務。其實，衛星互聯網服務已經被廣泛使用，但價格往往很高而且帶寬有限。許多現有的地球同步軌道通信衛星位于36000公里高的地球同步軌道。這樣的高軌道有兩個不可避免的缺點。第一，無線電信號的強度會隨著距離增加迅速下降，因此需要大功率的信號發射機，消耗大量的電量。第二，距離增加后會出現信號延遲。比如，瀏覽網頁至少會有半秒的延遲。網頁數據需要從地面傳輸到衛星，然后再返回到地面。光纖的傳輸延遲大約只是同步衛星的十分之一。

 

低軌道通信衛星網絡

 

OneWeb公司計劃發射648個小型衛星到1200公里的低軌道。這種高度可以提供類似于光纖的數據延遲。而在地面則可以使用功率更小的天線。OneWeb公司將會為航空公司和軍事客戶以及緊急服務和災難救援組織提供服務。但同時也通過與當地電信公司簽署協議計劃為個人客戶提供服務。由于單顆衛星將能在同一時間提供幾十個偏遠山區的接入，OneWeb希望能夠在鄉村學校和村中心建立起手機或網絡基站。在大多數的偏遠地區，信號接入站可以由太陽能電池板供電。

 

雖然低軌道可以提供更小的延遲，但也使整個網絡變得更復雜。不像同步衛星，低軌道衛星需要數百顆一起運行才能為整個地球提供可靠的信號覆蓋。當一顆衛星飛出服務區域，地面上的無線電基站需要迅速連接到另一個區域內的衛星，類似于手機基站的切換功能。為了不讓用戶察覺到服務衛星的切換，OneWeb需要處理很多棘手的信號。但是最近幾年，天線和芯片已變得功能強大且足夠便宜，使這種切換成為可能。OneWeb的信號處理芯片來自高通，后者將利用其移動芯片的專業知識幫助建立其衛星通信網絡，而且是OneWeb的早期投資者之一。

 

然而，OneWeb不是唯一使用低軌道衛星提供網絡通信的公司。特斯拉和SpaceX公司CEO伊隆·馬斯克同樣想要做類似的事情。他的衛星將在類似的軌道高度飛行，但其衛星會比OneWeb的更復雜。除了為偏遠地區提供互聯網連接，它們還將為傳統市場提供服務。伊隆·馬斯克指出，光在空氣中傳播會比在光纖電纜內快40％以上。他的低軌道衛星可以為長距離通信提供比光纜更快的數據傳輸。那些對時間十分敏感的信息服務，比如分秒必爭的金融交易等，這樣的服務可能非常有吸引力。

 

兩家公司目前看起來都已經具備了相當的專業技術知識，可以使這些新的衛星服務成為現實。OneWeb公司已經可以為石油鉆井平臺、游船等提供遠程衛星互聯網服務。OneWeb公司還獲得了傳輸數據所需的頻譜。SpaceX公司目前還沒有獲得任何頻譜，雖然有傳聞表示它可能希望用激光通信解決這一問題。伊隆·馬斯克是科技產業中著名的破壞者，SpaceX公司的火箭已經為世界提供了最便宜的發射價格。數百顆衛星投入軌道后，將進一步降低他的支出。

 

事實上，最終決定這些項目能否成功的關鍵是成本。 SpaceX公司和OneWeb公司所服務的對象是貧窮國家的潛在客戶，他們無法為互聯網接入支付過多的費用。所以，兩家公司希望能利用廉價的零部件，而不是昂貴的定制電子產品來制造通信衛星。另外規模效益在此也應該會有所幫助。 OneWeb估計每顆衛星的制造費用可能只有35萬美元，項目的總成本在20億美元左右。而SpaceX系統的成本約在100億美元。另外，雙方都需要與現存的衛星運營商進行競爭，比如國際通信衛星公司等。

 

另外，這些技術還存在爭議性。Facebook的Connectivity Lab的工程總監Yael Maguire認為衛星本身效率低下：地球表面70％是海洋，所以衛星要花費很多時間飛過沒有人居住的地方。而且即使在貧窮的國家，還是會提供基本的接入選擇。世界上約85％的人口至少可以使用第二代移動網絡，可以提供有限的互聯網訪問。

 

無人機通信網絡

 

因此，放棄提供全球覆蓋，Facebook計劃在現有的基礎設施上填補空白。盡管心存疑慮，但Facebook目前已經開始提供衛星通信相關服務。與落后國家的移動運營商簽署協議，以提供基本的免費Internet.org應用。但Facebook真正有志于的項目是太陽能供電，螺旋槳驅動的無人機項目。將在20公里左右的高度飛行，遠高于商用航空公司所使用的飛行高度。Facebook將用這些無人機為地面上的用戶提供互聯網接入。

 

無人駕駛飛機之間可使用激光進行通信，傳輸中繼數據，最終將信號傳遞到一個地面站以接入互聯網。該公司已經在英國進行了飛行試驗，它的無人駕駛飛機由Ascenta公司提供。Facebook公司在2014年以2000萬美元收購了這家公司。

 

通過太陽能供電，這些無人機將能夠在空中停留數個月的時間，然后進行針對性維修和保養。維護期提供了另一個優勢，無人機將會比衛星更容易進行升級。衛星一旦發射就無法在太空中進行升級。雖然無人機的覆蓋面比低軌道衛星要小得多，但是無人機可以環繞缺乏互聯網接入的特定位置提供服務。Yael Maguire還表示發射無人機要比把衛星送入軌道便宜的多。

 

谷歌也曾經嘗試過無人機，但目前它的主要思路是使用氣球。 Loon計劃是要在地球表面發射成千上萬的氦氣球。這些氣球都會隨身攜帶一個太陽能供電的無線發射器，就像Fac??ebook的無人駕駛飛機一樣，能夠與其他的氣球進行中繼通信。與Facebook相反，其主要目的是為客戶提供移動基站或WiFi中繼以接入互聯網。Loon氣球可以作為飛行基站直接與地面上的移動設備進行通信。谷歌在2014年2月創下Loon氣球持續飛行50天的記錄。谷歌的最新型Loon氣球能夠在空中飛行半年以上。

 

不同于Facebook的無人機，氣球不會有引擎。但是，這并不意味著他們無法進行轉向。在Loon氣球工作的平流層內，氣球可以改變高度以獲取不同的風速，搭上順風車以不同的速度和不同的方向飛往目的地。一個不斷更新的計算機模型將保證每個氣球的軌道位置，引導這些氣球在世界各地的旅行。這樣基本上可以覆蓋全世界所有無法接入互聯網的區域。

 

通過利用不同的風速，Loon氣球能夠最大限度地減少他們花費在無人區的時間，盡量漂流在居民區上空。 Loon項目負責人Mike Cassidy表示，“我們擁有30年的風速數據可以做到這一點。” Loon氣球本身就能夠測量風速，提高谷歌的計算機安排氣球進行合理分布的能力。該公司已承諾將與氣象部門或氣候學家分享風力數據。

 

這一切聽起來有些紙上談兵。其實這些并不是新的想法：20世紀90年代后期，在技術日新月異的日子里，幾家公司都曾有過類似的計劃，但沒有一家獲得成功。然而，今天互聯網已經成為全球經濟的一個更為重要的組成部分。人們希望互聯網的無數商業需求將繼續保持強勁增長以幫助這些項目取得成功。

 

規則與監管 任重道遠

 

項目成功的最大不確定因素是監管部門的批準。 Facebook必須與一些國家的監管機構進行溝通，這些國家很大程度上限制無人機的使用。而谷歌則需要開發能夠每天發射和回收數百氣球的設備和方法。而衛星則必須在它們超出使用壽命后進行銷毀，比如讓他們進入大氣層軌道焚毀。無人駕駛飛機和氣球則有可能墜落，所以需要說服安全監管部門其風險是可以接受的。

 

谷歌和Facebook的參與讓這些項目在網絡上引起了討論。Facebook的Internet.org應用程序允許手機用戶直接連接到互聯網而不會產生任何費用，但只有極少數的網站可以訪問。其中一個便是Facebook本身，讓人們擔心Facebook只是為了鎖定用戶。也許是為了消除這種疑慮，Yael Maguire表示Facebook正在考慮將其現有的無人機設計公開，這樣任何人都可以復制。該公司曾經在2011年對其設計先進的計算機服務器做過同樣的事情。

 

所有這些公司都樂觀地認為，他們的Sky-Fi項目將成功的把互聯網帶到每個人的面前，而落后國家的電信公司都踴躍參與進行合作。 SpaceX公司估計它的衛星將需要五年時間準備。OneWeb則認為可以在2019年開始運營。Facebook的無人機網絡還沒有時間表，只是表示其無人機很快就可以開始商業飛行。而谷歌預計將于明年對Loon氣球進行商用測試。如果其中任何一個成功，互聯網作為一個“地球村”的概念將不僅僅只是比喻。