| 牛人 |
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| 衛(wèi)星Wi-Fi 覆蓋全球是個(gè)什么鬼？有可能實(shí)現(xiàn)嗎？ |
近日，有媒體報(bào)道谷歌推進(jìn)全球免費(fèi)無線網(wǎng)絡(luò)（Wifi）覆蓋計(jì)劃，“已將6顆衛(wèi)星送上太空，今年也會(huì)陸續(xù)有60枚類似的衛(wèi)星升空……向全球提供無死角的網(wǎng)路覆蓋向全球提供無盲區(qū)、無死角的免費(fèi)無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，任何人不管身處高山、大漠、極地還是海洋，只要手持一部價(jià)值不過數(shù)十美元的中繼轉(zhuǎn)發(fā)器，即可上網(wǎng)。”
該消息發(fā)布后，有人評(píng)論，“墻要倒了”、“三大運(yùn)營商要完”，更有人聲稱，“這是件大好事，虛擬世界就是要絕對(duì)自由”。然而實(shí)際上，該新聞很有可能是假新聞，而且谷歌所謂的全球免費(fèi)無線網(wǎng)絡(luò)（Wifi）覆蓋計(jì)劃的實(shí)際效果恐怕很難達(dá)到其宣稱的水平。
很可能是"假"新聞
“搭載6顆Google衛(wèi)星的火箭于美國西部時(shí)間3月27日4點(diǎn)30分升空，谷歌計(jì)劃將在今年發(fā)射60顆衛(wèi)星”，這個(gè)消息也僅僅出現(xiàn)在中文媒體，歐美媒體鮮有此事的相關(guān)報(bào)道。因此，筆者推測，所謂“谷歌發(fā)射6衛(wèi)星，推進(jìn)全球免費(fèi)無線網(wǎng)絡(luò)（Wifi）覆蓋計(jì)劃”很有可能是假新聞。但是全球免費(fèi)無線網(wǎng)絡(luò)（Wifi）覆蓋計(jì)劃確有其事。
2014年，據(jù)《華爾街日?qǐng)?bào)》報(bào)道，谷歌計(jì)劃花費(fèi)超過10億美元來部署數(shù)百個(gè)近地軌道衛(wèi)星，為全球偏遠(yuǎn)地區(qū)的居民提供互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)。該衛(wèi)星WIFI項(xiàng)目負(fù)責(zé)人是格雷格·維勒——雷格·維勒是O3b Networks公司創(chuàng)始人，O3b Networks公司是一家全球衛(wèi)星服務(wù)提供商，以租用衛(wèi)星的方式，為新興市場的電信運(yùn)營商、互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商、企業(yè)及政府客戶運(yùn)營新一代衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)。在2014年O3b Networks公司曾就計(jì)劃以12顆在中地球軌道的衛(wèi)星提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，并計(jì)劃于2018年向太空發(fā)射648顆衛(wèi)星，以提供更快速、范圍更廣的互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)。
可以說，谷歌衛(wèi)星通信方面是缺乏技術(shù)積累的，要推進(jìn)全球免費(fèi)無線網(wǎng)絡(luò)（Wifi）覆蓋計(jì)劃，恐怕很大程度上要仰仗雷格·維勒等專業(yè)人才。不過，谷歌和雷格·維勒相處的并不好，雷格·維勒在上任數(shù)月后就離職，而全球免費(fèi)無線網(wǎng)絡(luò)（Wifi）覆蓋計(jì)劃進(jìn)度也異常緩慢，不排除該計(jì)劃已經(jīng)處于僵尸狀態(tài)。
什么是香農(nóng)定理
筆者認(rèn)為，即便谷歌將全球免費(fèi)無線網(wǎng)絡(luò)（Wifi）覆蓋計(jì)劃做成，也很難達(dá)到當(dāng)年宣稱的水平，原因在于香農(nóng)定理。
1924年，奈奎斯特針對(duì)無噪聲的理想信道，提出了奈奎斯特定理，并指出當(dāng)所有其他條件相同時(shí)，信道帶寬加倍則數(shù)據(jù)傳輸速率也加倍。但實(shí)際上無噪聲的情況是不存在的，因此奈奎斯特定理只能用來計(jì)算理論值。
1948年，香農(nóng)針對(duì)存在噪聲的情況，基于奈奎斯特的技術(shù)成果，明確了在有隨機(jī)噪聲干擾的情況計(jì)算信道最大數(shù)據(jù)傳輸速率。
香農(nóng)定理用數(shù)學(xué)公式來表示則是：
C=W*log2*(1+S/N)
其中C是可得到的傳輸速度（空口速率），W是帶寬（一般信道都有一個(gè)最高的信號(hào)頻率和最低的信號(hào)頻率，只有在這兩個(gè)頻率之間的信號(hào)才能通過這個(gè)信道，這兩個(gè)頻率的差值就叫做這個(gè)信道的帶寬。比如最高頻率是900Mhz，最低頻率是880Mhz，那么帶寬就是20Mhz），S是平均信號(hào)功率，N是平均噪聲功率，S/N也就是信噪比。
也就是說信息傳輸速度與帶寬和信噪比成正比，但是由于帶寬非常寶貴，資源有限，且功率不可能無限大，因此信息傳輸速度會(huì)有一個(gè)上限。
恰恰是香農(nóng)定理的客觀存在，導(dǎo)致谷歌的衛(wèi)星WIFI不可能具有普適性，只能小范圍使用；現(xiàn)有的手機(jī)也無法接入衛(wèi)星WIFI。
普通手機(jī)無法接入衛(wèi)星WIFI
谷歌全球免費(fèi)無線網(wǎng)絡(luò)本質(zhì)上是把WIFI熱點(diǎn)裝到近軌衛(wèi)星和無人機(jī)上，并用180顆衛(wèi)星完成全球覆蓋。
但是WIFI技術(shù)源于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，本來就是基于近距離通信場景設(shè)計(jì)的，在實(shí)際使用中，如果距離足夠近，在有限功率的情況下能夠取得比較好的信噪比（發(fā)射功率不變前提下，距離近可以降低信號(hào)衰減）。但是如果在功率有限的情況下，且距離較遠(yuǎn)，比如海平面和近軌人造衛(wèi)星的距離，那么，信噪比就會(huì)很糟糕，而根據(jù)香農(nóng)定理，就不可能實(shí)現(xiàn)可靠的傳輸，而這也是為什么WIFI覆蓋范圍非常有限的根源。
無法做到普適性服務(wù)
根據(jù)香農(nóng)定理，若要提高傳輸速度，要么提升頻譜帶寬（公式中的W），要么提升信噪比（公式中的S/N）。但是頻譜資源是非常寶貴，且非常有限的，加上功率不可能無限制增強(qiáng)，必然導(dǎo)致信噪比也是受限制的。
因此，根據(jù)香農(nóng)定理，無線傳輸速度也會(huì)有一個(gè)上限，而有限的資源面臨龐大的用戶，自然會(huì)導(dǎo)致WIFI信號(hào)用的人一多就卡，甚至?xí)霈F(xiàn)無法接入的情況——在機(jī)場、賓館、大禮堂等公共場所，經(jīng)常遭遇公共WIFI始終難以接入，或雖然接入，但堪稱龜速的情況。同樣的情況也會(huì)出現(xiàn)在蜂窩通信中，而這也是無線通信不適合大數(shù)據(jù)量傳輸?shù)母驹颉?br>
只適用于地廣人稀的場景
從實(shí)踐上看，現(xiàn)有的衛(wèi)星通信根本不可能像LTE那樣滿足廣大人民群眾的通信需求。
以摩托羅拉當(dāng)年悲劇的銥星計(jì)劃、Outernet和歐洲商用衛(wèi)星通信為例。
銥星移動(dòng)通信系統(tǒng)采用66顆功率為1200瓦衛(wèi)星，等于是將地面蜂窩移動(dòng)電話系統(tǒng)搬到衛(wèi)星上。受之前提到過的客觀條件的限制，當(dāng)初的銥星移動(dòng)通信系統(tǒng)最多只能滿足50萬用戶的語音通信（僅僅是語音通話）。但在實(shí)際操作中，實(shí)際用戶遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到這個(gè)數(shù)字，用戶少就意味著收益低，加上巨大的研發(fā)費(fèi)用和系統(tǒng)建設(shè)費(fèi)用（銥星系統(tǒng)耗資達(dá)50多億美元，每年光系統(tǒng)的維護(hù)費(fèi)就要幾億美元），使銥星背上了沉重的債務(wù)負(fù)擔(dān)，最終不得不申請(qǐng)破產(chǎn)，由美國軍方當(dāng)了接盤俠。
無人機(jī)提供WIFI熱點(diǎn)不現(xiàn)實(shí)
除全球免費(fèi)無線網(wǎng)絡(luò)（Wifi）覆蓋計(jì)劃外，谷歌還有Skybender項(xiàng)目，旨在用太陽能無人機(jī)做WIFI熱點(diǎn)提供服務(wù)，不過這個(gè)項(xiàng)目同樣不現(xiàn)實(shí)。
在2014年，谷歌收購了當(dāng)時(shí)還只有20名員工的泰坦航空航天公司致力于開發(fā)無人機(jī)，谷歌宣稱除使用衛(wèi)星外，還會(huì)采用無人機(jī)提供WIFI熱點(diǎn)。同時(shí)，泰坦航空航天公司表示，“正致力于研發(fā)一種蜻蜓形狀的無人機(jī)，新機(jī)型兩翼將采用太陽能面板充電，型號(hào)命名為Solara 50，機(jī)翼約164英尺，比普通波音767稍大……該無人機(jī)以太陽能為動(dòng)力，能在海拔20千米的飛行高度持續(xù)飛行5年之久，可通過專業(yè)通信設(shè)備實(shí)現(xiàn)每秒1千兆字節(jié)的速度，將為偏遠(yuǎn)地區(qū)普及寬帶連接提供解決方案，并使得網(wǎng)速遠(yuǎn)超多數(shù)發(fā)達(dá)國家的現(xiàn)行寬帶速度……預(yù)計(jì)在2015年將這一計(jì)劃首次付諸商業(yè)運(yùn)作。”
雖然泰坦航天航空公司言之鑿鑿，但實(shí)際上，若要走到其宣傳的性能水平，要克服諸多問題
正是因此，像谷歌等一批公司，雖然會(huì)頻繁炒作高科技概率，也確實(shí)會(huì)投入真金白銀做研發(fā)，但科研成果轉(zhuǎn)化為實(shí)際產(chǎn)品和盈利能力的水平非常低——660億美元的利潤收入中有90%為廣告收入，和Intel、微軟等真正腳踏實(shí)地、注重實(shí)業(yè)搞科研的科技公司形成鮮明對(duì)比。
其實(shí)，谷歌腦洞大開的科研項(xiàng)目還有很多，雖然不乏像阿爾法狗這樣取得階段性進(jìn)展的項(xiàng)目，但最后不了了之的項(xiàng)目也多，國人完全沒必要對(duì)谷歌宣稱的每一項(xiàng)所謂“會(huì)改變未來人類生活方式的黑科技”太當(dāng)一回事，更沒有必要聽風(fēng)就是雨，對(duì)洋技術(shù)頂禮膜拜，為一些未經(jīng)證實(shí)的消息“歡欣不已”。
不過人類的發(fā)明創(chuàng)新很多也出于各種偶然的嘗試，即便全球免費(fèi)無線網(wǎng)絡(luò)（Wifi）覆蓋計(jì)劃最終流產(chǎn)，或建成后也只能在地廣人稀的地區(qū)使用，以及小范圍內(nèi)使用，其敢于探索的勇氣確實(shí)值得肯定。
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