空中基站

weituo2002

通讯技术愈加发达的当今社会，反而加剧了缺少网络覆盖的偏远地区与发达社会间的差距。
最近Google和Facebook两个巨头公司的均发起了相关项目，GoogleProject Loon，和MarkZuckerberg成立的Internet.org组织，致力于借助空中网络基站为世界上网络不畅的偏远地区提供互联网服务。
ProjectLoon计划通过热气球给偏远地区提供互联网接入服务。人们通过使用安置于家中建筑物上的特制网络天线，让信号从天线发射到热气球，再由气球返回数据传送进入全球因特网中。Internet.org也是使用类似的方法，唯一的不同就是，计划利用无人机作为传输媒介。
搭建空中全无线网络的优点是显而易见的，成本低廉，不会遭到人为破坏，不用耗费大量的人力财力物力搭建基础设施。但是诸如此类的全无线网络，究竟只是宣传的噱头，还是能够真正实现帮助网络欠发达地区的目的呢?


空中全无线网络的工作原理
虽然说全无线网络看上去像有些异想天开，但是技术概念的缘起并不是空穴来风。多年前，一个拥有顶尖航天工程师、光学专家、计算机科学家的工程团队，成功为美国军方搭建了宽带无线网络。该网络能够支持200km内的飞机与地面卫星基站的数据传输，同时速度保持在10Gbps到80Gbps之间。该项技术也成为空中全无线网络传输发展的里程碑。


困难
在长距离传输中保持稳定的高带宽。
Project Loon和Internet.org面临的最棘手问题是，如何选择最匹配合适的无线网络技术，偏远地区用户的通信数据将会在空中平台聚合，接着从这里出发，数据将被传送至下一个覆盖更远距离的热气球或者是无人机，最后再与地面上的基站连接。现今，能够实现该功能的无线网络技术相当有限，并且需要借助微波、毫米波或者FSO(自由空间光通讯系统)的支持。
此外，这几种方法都有着各自的局限：微波相对拥有较低的电容量;而毫米波和FSO经常会受到天气的影响(毫米波在阴雨天气不能正常工作，FSO的性能会被尘雾影响)。
维持可靠性强的网络环境
如何在天气多变的情况下保证无线数据传输信号优良、不丢包，将会是项目的另一个挑战。电信工业的研究员们已经尝试了一系列不同的方法，来优化无线网络技术的正常运行时间。
目前最有效的方法就是将两个无线网络传播媒介相结合(例如光和毫米波)，二者能补偿对方的缺点，并且不干涉彼此的信号。对比与那些采用一种信号当作基础主力，另一种信号作为后备支持的无线通讯系统，基于这种设置的网络，两种信号的功能需要处于完全相同的位置，以保证即便是在长距离传输中，能够提供光纤级别的网络传输速度、质量和可靠性。
解决空中基站位移的问题
即便是相对固定的热气球也不能保持完全静止，仍然会产生偏离原始基点的情况。虽然说这个问题看上去并不是技术上的什么难事，但实际确是困扰无线通讯甚至是军事应用的重大问题。
当今许多高容量的无线网络数据传输通常是窄电子束。为了配合空中平台，数据传播媒介必须能保持每个收发器之间持续性的数据连接，传播距离越远，实现的困难性越大。
Project Loon和Internet.org的网络传播距离至少都需要在几英里以上。举个具体的例子来说明系统能承受的误差幅度究竟是有多么小。如果说两个无线收发器之间间隔5英里，其中一个偏离正常位置仅仅只有1°，最后信号到达的目标位置将会比初始位置偏移将近500英尺。基站间的距离越远，容差只会更小。


结语
虽然说目前这种“空中基站”无论是成本控制，还是技术支持，除了军方外都处于测试阶段，但是我们还是要坚信，再大时代的引导下，“空中基站”走向民用通信，快了!