取决于你居住的地方,能够轻松获得快速、可靠的蜂窝塔数据连接是理所当然的。但当然,并非全世界的人都生活在这种基础设施附近——有时,在灾难发生后,蜂窝网络会变得瘫痪。
谷歌的姐妹公司之一,一家名为 Loon 的公司,一直在致力于利用漂浮在离地面约12英里的高空的气球来解决这个问题。这些充氦气的飞行器接收来自地面的蜂窝信号,然后从一个气球传递到另一个气球,将其送达目的地。气球下方的设备会产生 LTE 信号,为下方的人们提供连接——一个气球可以覆盖其下方约 1930 平方英里的区域。
事实上,Loon 公司刚刚宣布,他们已经成功地在横跨大西洋的两个气球之间传输了超过 372 英里(约 598公里)的数据。在另一项壮举中,他们将互联网信号几乎传输了 621 英里(约 999公里)的距离,横跨内华达州和加利福尼亚州,像驿马车信使递送信件一样,在连续的曲折中从一个气球跳到另一个气球。
系统的工作原理如下。
就像投掷一个篮球
整个气球系统依赖于通过地面站向附近的气球发射的互联网直连。然后,为了在气球之间传递数据,每个漂浮的飞行器使用两到三个天线,每个天线的大小都差不多是一个篮球,并且可以相互传输。
这些天线安装在铰接臂(称为万向节)上,通过电子导引来保持它们指向正确的方向。“气球在不断地移动,所以它们必须不断地进行调整以保持连接,”Loon 公司工程主管 Sal Candido 说。天线可以移动,以确保在气球随风移动时连接不会中断。
它们通过这些移动的天线从气球到气球传输数据的方式是使用毫米波信号,这也是蜂窝运营商希望为大众带来 5G 速度的一种方式。
你可能会认为,在距离地面 65,000 英尺(约 19812米)的两个气球之间传输信号需要很大的能量(气球由太阳能供电),但 Candido 表示,他们必须解决的最大问题是确保这些天线能够正确对齐。
“最主要的是精度——在平流层,功耗要求并不太难,”Candido 说。“这些是窄波束、点对点连接。”他将所需的精度比作从足球场另一端将一个篮球精准地投进篮筐。
至于公司大肆宣传的那些气球之间的长距离传输?横跨加利福尼亚和内华达州的那次传输是一个实际的、连接互联网的信号,直接来自地面;而横跨大西洋的 372 英里(约 598公里)的那次传输仅仅是在两个气球之间传递数据,并没有连接到网络。
为什么这很重要?
Loon 公司计划明年在肯尼亚推出这项服务,与 Telkom Kenya 合作,将信号从地面传输到气球。但使用气球只是为世界各地的手机提供 LTE 信号的一种方式。
MIT(麻省理工学院)电子工程与计算机科学教授 Muriel Médard 表示,Loon 公司采用的总体策略被称为“多跳系统”,在这种系统中,信号从基站通过中继点(如无人机或卫星)进行传输。
“这类架构已经存在了很长时间,并且仍在部署,”她说。你可以将其想象成给家里的 Wi-Fi 系统添加一个扩展器,或者一个网状网络。
当然,有线连接在可能的情况下是更好的选择,毕竟蜂窝塔是通过物理电缆连接到电网的。但铺设电缆成本高昂,并且也带来其自身的后勤问题。“你不能让全世界看起来像一盘意大利面,”她说。所以,与其想象意大利面,不如想象漂浮在空中的气球肉丸。