Loon公司將在平流層為肯尼亞農(nóng)村的數(shù)百萬人口提供移動電話服務(wù)
肯尼亞是一個移動電話大國??夏醽啌碛薪? 000萬公民,約有4 300萬人使用移動電話,也就是說,這個東非國家的移動電話使用率高居世界第33位。相比之下,肯尼亞只有不到7萬條固定通信線路。
然而,除了內(nèi)羅比這樣的大城市外,肯尼亞的移動電話基礎(chǔ)設(shè)施非常匱乏,因此,2019年電信運營商肯尼亞電信將使用Alphabet子公司Loon建造的高空氣球提供移動電話服務(wù)。
“實際上,高空氣球是解決這個問題的最合理方式,”Loon公司工程部主管薩爾?坎迪多(Sal Candido)說,“它們在很高的地方,能覆蓋很大面積,并且沒有障礙物?!边@很簡單,但是坎迪多補充道,氣球要在平流層的固定位置為一個地區(qū)提供幾百天的服務(wù),直到被替換。
坎迪多已為Loon的項目工作了5年,而Loon公司的工作(當時還被稱為Loon項目)在2018年7月才從Alphabet的研發(fā)子公司X獨立出去。坎迪多一開始開發(fā)氣球的導(dǎo)航系統(tǒng),這是將想法變?yōu)楝F(xiàn)實需要解決的一個主要問題。
坎迪多在Loon期間,導(dǎo)航氣球的挑戰(zhàn)發(fā)生了巨大的變化,因為這些年對Loon如何運行的認識也發(fā)生了巨大的變化。
坎迪多說:“一開始我們對Loon的運行原理有著不同的概念。當時我們的想法是讓大量的氣球升空,它們就像漂在河上的樹葉一樣隨波逐流,繞著地球移動。”工程師們想象,在環(huán)繞地球一周后,氣球所在的位置將與它們一開始所在的位置大致相同。這樣,氣球就可以排成一長列環(huán)繞地球,同時,還可以在空中相互替換覆蓋范圍。
隨著Loon試飛的氣球越來越多——該公司的氣球航行已超過3 000萬公里——工程團隊認識到他們可以控制氣球飛行的位置?!坝袝r候,最淺顯的答案很晚才會出現(xiàn)。”坎迪多說,“氣球為什么就不能一直固定在覆蓋范圍內(nèi)呢?”后來證明,在合理的持續(xù)時間內(nèi),這是可能的,至少在大多數(shù)地方是可能的。
“我認為,Loon項目的優(yōu)勢是恰好位于熱帶地區(qū),”馬薩諸塞州列克星敦大氣與環(huán)境研究中心顧問、氣象學(xué)家喬治?莫迪卡(George Modica)說。莫迪卡表示,有兩種情況可能會對氣球的航行路線造成影響:一種是高緯度氣象現(xiàn)象,稱為極地渦旋,另一種是風(fēng)經(jīng)過高山時所產(chǎn)生的平流層效應(yīng)。Loon很幸運,肯尼亞不存在上述兩種情況。
Loon的每個氣球?qū)嶋H上是將兩個氣球套在一起。外部氣球充滿氦氣,可以為整個氣球提供所需的升力,內(nèi)部是一個填充空氣的氣球,可以充氣或排氣。當內(nèi)部氣球充氣膨脹時,外部氣球中的氦氣受到擠壓,密度升高,從而降低升力。通過這種方式,Loon的工程師可以利用不同高度的風(fēng)來控制氣球的高度,使其能夠移動到需要的地方。
工程師們已經(jīng)可以很嫻熟地使用這個導(dǎo)航系統(tǒng),他們現(xiàn)在可以在千里之外將氣球?qū)Ш降竭_目的地。在一次測試中,他們對從新西蘭發(fā)射的氣球進行精確導(dǎo)航,使其為阿根廷和澳大利亞的目標地區(qū)提供移動電話服務(wù)。實際上,為肯尼亞各地提供移動電話服務(wù)的氣球?qū)牟ǘ嗬韪魃?,穿越大西洋,到達最終目的地。
“將氣球從波多黎各送到肯尼亞,這聽起來確實有點奇怪?!蹦峡ㄕf,“但這與讓氣球固定在同一位置的導(dǎo)航?jīng)]有什么本質(zhì)區(qū)別?!彼鼈兊脑硎且粯拥模荷呋蚪档蜌馇虻母叨?,捕捉它所需要的風(fēng)。
除了對氣球進行導(dǎo)航外,Loon還克服了其他挑戰(zhàn),才最終使整個系統(tǒng)成功運行。當手機連接到傳統(tǒng)的地面信號塔時,非常簡單。畢竟信號塔是不會移動的。
但氣球就不一樣了,它們一直隨著平流層的風(fēng)不斷漂移?!皢栴}的特別之處在于,所有的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點都在不停地移動?!笨驳隙嗾f。為此,Loon的工程師開發(fā)出了能夠使網(wǎng)絡(luò)匹配不斷變化的配置方法,以保證數(shù)據(jù)的移動性。
在不同氣球之間傳輸數(shù)據(jù)采用的是點對點毫米波通信技術(shù)。每個Loon氣球都帶有一個由碳復(fù)合材料制成的三角形吊艙,吊艙內(nèi)除了放置有為一個地區(qū)提供LTE覆蓋所需的所有通信設(shè)備外,還有3個安裝在平衡架上的毫米波無線設(shè)備,每個無線設(shè)備差不多有沙灘球大小。平衡架可使毫米波無線設(shè)備靈活地與網(wǎng)絡(luò)中最近的氣球保持直接的高寬帶連接。因此,氣球網(wǎng)絡(luò)不需要大量的地面基礎(chǔ)設(shè)施即可運行。
2017年,在颶風(fēng)瑪麗亞之后,Loon在波多黎各部署氣球時,每個氣球都連接到了自己的地面站。據(jù)坎迪多說,這種方法對島嶼來說效果很好,但波多黎各比肯尼亞要小得多。他指出,如果在大范圍內(nèi)為每個氣球設(shè)置一個地面站,那還不如不使用氣球,直接投資建設(shè)地面基礎(chǔ)設(shè)施好了。
正因如此,Loon在2018年9月宣布了一項驚人舉措,通過加州上空連成一排的7個氣球,公司成功將數(shù)據(jù)接力傳輸了約1 000公里。有了這項成果,城市地面站的數(shù)據(jù)將能夠發(fā)送到空中的氣球上,然后再傳遞到更遠的其他氣球上。為了在肯尼亞實現(xiàn)這一目標,Loon已經(jīng)開始在內(nèi)羅畢和納庫魯建造地面站。
Loon公司計劃在完成2019年測試任務(wù)的一半后,由肯尼亞電信開始使用氣球網(wǎng)絡(luò)向該國農(nóng)村地區(qū)的數(shù)百萬人提供移動電話服務(wù)。首次實現(xiàn)這樣的永久部署后,應(yīng)該能夠讓持懷疑態(tài)度的人相信,這種方法并沒有那么瘋狂。
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原文標題:肯尼亞電信將利用Loon的高空氣球提供移動電話服務(wù)
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