谷歌全球免费wifi能带来“自由”吗？

航天 · 2016-11-22 21:55:07

近日，有媒体报道谷歌推进全球免费无线网络（Wifi）覆盖计划，“已将6颗卫星送上太空，今年也会陆续有60枚类似的卫星升空……向全球提供无死角的网路覆盖向全球提供无盲区、无死角的免费无线网络服务，任何人不管身处高山、大漠、极地还是海洋，只要手持一部价值不过数十美元的中继转发器，即可上网。”　　该消息发布后，有人评论，“墙要倒了”、“三大运营商要完”，更有人声称，“这是件大好事，虚拟世界就是要绝对自由”。然而实际上，该新闻很有可能是假新闻，而且谷歌所谓的全球免费无线网络（Wifi）覆盖计划的实际效果恐怕很难达到其在2014年宣称的水平。　　很可能是假新闻　　“搭载6颗Google卫星的火箭于美国西部时间3月27日4点30分升空，谷歌计划将在今年发射60颗卫星”，这个消息也仅仅出现在中文媒体，欧美媒体鲜有此事的相关报道。因此，笔者推测，所谓“谷歌发射6卫星，推进全球免费无线网络（Wifi）覆盖计划”很有可能是假新闻。　　不过，虽然谷歌发射6颗卫星的消息有可能是假新闻，但是全球免费无线网络（Wifi）覆盖计划确有其事。　　2014年，据《华尔街日报》报道，谷歌计划花费超过10亿美元来部署数百个近地轨道卫星，为全球偏远地区的居民提供互联网接入服务。该卫星WIFI项目负责人是格雷格·维勒——雷格·维勒是O3b Networks公司创始人，O3b Networks公司是一家全球卫星服务提供商，以租用卫星的方式，为新兴市场的电信运营商、互联网服务提供商、企业及政府客户运营新一代卫星网络。在2014年O3b Networks公司曾就计划以12颗在中地球轨道的卫星提供网络服务，并计划于2018年向太空发射648颗卫星，以提供更快速、范围更广的互联网接入服务。

在2014年O3b Networks公司曾就着手以12颗在中地球轨道的卫星提供网络服务　　可以说，谷歌卫星通信方面是缺乏技术积累的，要推进全球免费无线网络（Wifi）覆盖计划，恐怕很大程度上要仰仗雷格·维勒等专业人才。不过，谷歌和雷格·维勒相处的并不好，雷格·维勒在上任数月后就离职，而全球免费无线网络（Wifi）覆盖计划进度也异常缓慢，不排除该计划已经处于僵尸状态。

什么是香农定理　　笔者认为，即便谷歌将全球免费无线网络（Wifi）覆盖计划做成，也很难达到当年宣称的水平，原因在于香农定理。　　1924年，奈奎斯特针对无噪声的理想信道，提出了奈奎斯特定理，并指出当所有其他条件相同时，信道带宽加倍则数据传输速率也加倍。但实际上无噪声的情况是不存在的，因此奈奎斯特定理只能用来计算理论值。　　1948年，香农针对存在噪声的情况，基于奈奎斯特的技术成果，明确了在有随机噪声干扰的情况计算信道最大数据传输速率。　　香农定理用数学公式来表示则是：　　C=W*log2*(1+S/N)　　其中C是可得到的传输速度（空口速率），W是带宽（一般信道都有一个最高的信号频率和最低的信号频率，只有在这两个频率之间的信号才能通过这个信道，这两个频率的差值就叫做这个信道的带宽。比如最高频率是900Mhz，最低频率是880Mhz，那么带宽就是20Mhz），S是平均信号功率，N是平均噪声功率，S/N也就是信噪比。　　也就是说信息传输速度与带宽和信噪比成正比，但是由于带宽非常宝贵，资源有限，且功率不可能无限大，因此信息传输速度会有一个上限。　　恰恰是香农定理的客观存在，导致谷歌的卫星WIFI不可能具有普适性，只能小范围使用；现有的手机也无法接入卫星WIFI。　　普通手机无法接入卫星WIFI　　谷歌全球免费无线网络本质上是把WIFI热点装到近轨卫星和无人机上，并用180颗卫星完成全球覆盖。　　但是WIFI技术源于计算机网络技术，本来就是基于近距离通信场景设计的，在实际使用中，如果距离足够近，在有限功率的情况下能够取得比较好的信噪比（发射功率不变前提下，距离近可以降低信号衰减）。但是如果在功率有限的情况下，且距离较远，比如海平面和近轨人造卫星的距离，那么，信噪比就会很糟糕，而根据香农定理，就不可能实现可靠的传输，而这也是为什么WIFI覆盖范围非常有限的根源。　　因此，若要实现全球免费无线网络，就必须提升下行功率（卫星信号到手机）和上行功率（手机信号到卫星），虽然下行功率相对好解决，但上行功率——要让手机发射的上行功率能被人造卫星接受，这又是一项新的挑战——普通手机的功率和天线根本无法法满足必须的上行功率门槛，像北斗通信终端这种能够实现向人造卫星发短信的通信终端，其天线根本塞不进以轻薄为主打要求的手机中。　　无法做到普适性服务　　根据香农定理，若要提高传输速度，要么提升频谱带宽（公式中的W），要么提升信噪比（公式中的S/N）。但是频谱资源是非常宝贵，且非常有限的，加上功率不可能无限制增强，必然导致信噪比也是受限制的。　　因此，根据香农定理，无线传输速度也会有一个上限，而有限的资源面临庞大的用户，自然会导致WIFI信号用的人一多就卡，甚至会出现无法接入的情况——在机场、宾馆、大礼堂等公共场所，经常遭遇公共WIFI始终难以接入，或虽然接入，但堪称龟速的情况。同样的情况也会出现在蜂窝通信中，而这也是无线通信不适合大数据量传输的根本原因。　　实际上，全球免费无线网络（Wifi）覆盖计划仅仅是听起来很美，受制于带宽、功率、噪音和客观技术水平，加上香农定理这一客观自然规律，卫星WIFI的通信能力非常有限，根本无法满足全球60亿人的通信需求。目前，卫星WIFI根本不可能满足普适性的要求——不要说北京、上海这样3000万人口的城市，就是一座几十万人口的小城市也足以让卫星WIFI瘫痪。　　虽然WIFI、LTE等被媒体炒得火热，但有线通信才是数据传输的大动脉，所谓5G通信也是“有线+无线”的形式实现数据的高速传输。　　只适用于地广人稀的场景　　从实践上看，现有的卫星通信根本不可能像LTE那样满足广大人民群众的通信需求。　　以摩托罗拉当年悲剧的铱星计划、Outernet和欧洲商用卫星通信为例。　　铱星移动通信系统采用66颗功率为1200瓦卫星，等于是将地面蜂窝移动电话系统搬到卫星上。受之前提到过的客观条件的限制，当初的铱星移动通信系统最多只能满足50万用户的语音通信（仅仅是语音通话）。但在实际操作中，实际用户远远达不到这个数字，用户少就意味着收益低，加上巨大的研发费用和系统建设费用（铱星系统耗资达50多亿美元，每年光系统的维护费就要几亿美元），使铱星背上了沉重的债务负担，最终不得不申请破产，由美国军方当了接盘侠。　　Outernet仅仅是一个计划，相比于谷歌的卫星WIFI，进度更为缓慢——目前还没有一颗用于这个计划的卫星被送上天，甚至连测试都没开始。该项目的官网资料显示：Outernet初衷是用来为那些偏远、落后、无法上网的地区，提供一种“广播式”网络覆盖，而且功能仅仅限于收听，信息传递是单向的——有点类似于把广播电台放到卫星上，而手机相当于一个收音机。笔者猜测，Outernet之所以只能收听，而不能上传，很有可能就是之前提到的普通手机的功率和天线无法接入卫星。　　虽然欧盟为部分地区提供了卫星上网服务，但依然无法提供普适性服务，一旦面向全民开放，十有八九会导致卫星通信网络瘫痪。　　综上所述，无论是从理论上，还是实践上讲，谷歌的全球免费无线网络（Wifi）覆盖要实现报道中所宣称的“向全球提供无盲区、无死角的免费无线网络服务，任何人不管身处高山、大漠、极地还是海洋，只要手持一部价值不过数十美元的中继转发器，即可上网”，以现阶段的技术水平而言，其可行性非常低，是忽悠的成分也非常大。　　不过谷歌也并非完全是忽悠，至少在地广人稀的场景能得到应用，特别是在南极、北极、撒哈拉沙漠等地区会取得比较好的用户体验。　　无人机提供WIFI热点不现实　　除全球免费无线网络（Wifi）覆盖计划外，谷歌还有Skybender项目，旨在用太阳能无人机做WIFI热点提供服务，不过这个项目同样不现实。　　在2014年，谷歌收购了当时还只有20名员工的泰坦航空航天公司致力于开发无人机，谷歌宣称除使用卫星外，还会采用无人机提供WIFI热点。同时，泰坦航空航天公司表示，“正致力于研发一种蜻蜓形状的无人机，新机型两翼将采用太阳能面板充电，型号命名为Solara 50，机翼约164英尺，比普通波音767稍大……该无人机以太阳能为动力，能在海拔20千米的飞行高度持续飞行5年之久，可通过专业通信设备实现每秒1千兆字节的速度，将为偏远地区普及宽带连接提供解决方案，并使得网速远超多数发达国家的现行宽带速度……预计在2015年将这一计划首次付诸商业运作。”　　虽然泰坦航天航空公司言之凿凿，但实际上，若要走到其宣传的性能水平，要克服诸多问题：　　一是材料和结构设计。无人机材料必须足够轻，而且要足够坚固。由于高空长航时的电动飞机本身的一些特性非常不利于结构设计，如超大尺寸/大挠度机体、大展弦比/大面积机翼、电动力系统部件集成安装等，这对材料和结构设计提出了非常高的要求。　　二是锂电池比能量数值有限。由于要在夜间飞行，必须有锂电池储能，锂电池和汽油的比能量数值分别为：0.15—0.25kWh/kg和12—12.5kWh/kg，碳氢燃料是除液氢外比能量数值最高的燃料，即使只有30%的能量被利用上，比能量仍高达3.6—3.7kWh/kg，相当于锂电池的20倍。而且目前的锂电池也很难满足持续飞行5年的使用需求。　　三是电动力系统存在偏重的问题。电动力系统和机体结构的重量系数达到0.70—0.85，约为常规飞机的2倍。另外，电动飞机还存在性能差，环境适应性差，安全性、可靠性有待验证等问题，目前的电动飞机仅能满足最基本的飞行。　　正是因此，在谷歌收购泰坦航空航天公司之时，美国陆军空间与导弹防御司令部前飞行官Patrick Egan表示，夜间飞行将限制太阳能高空无人机技术的最大障碍，对于泰坦声称的“5年持久飞行”，Egan更是直言“根本不相信”。　　尽管泰坦航空航天公司当年宣称能在2015年首次付诸商业运作。但在实践中，谷歌和泰坦航空航天公司也遭遇了滑铁卢——2015年5月，Solara 50在升空后不久便在新墨西哥州测试基地坠毁；泰坦航空航天公司创始人马克西姆·雅尼在2015年5月，以抵押欺诈罪入狱则更是雪上加霜。　　谷歌频频亮相黑科技的根源　　一直以来，一些美国公司会频频爆料一些宣称会改变未来人类生活方式的黑科技，而且随着爆料黑科技，该公司的股价也扶摇直上，至于该项目到底有多少实用性和可行性，以及今后项目的执行情况就消失在媒体视野后无人问津了。　　比如马斯克就依靠“太空X”、“太阳城”、“特斯拉”、“真空管快车”、“电动飞机”等一个又一个高科技概念，将自己包装成“高铁侠”，使一个善于资本运作的投机客俨然成为高科技的代表……然而在实践中，这些高科技产品恐怕远远达不到马斯克当初宣传的水平——特斯拉电动车的电池有赖于日本松下公司，一辆电动车采用8000枚串联的NCR18650钴酸锂电池。但该电池安全系数并不高，为此，特斯拉采取了“冷却剂+保险丝+电池排列+底盘钢板”等措施，但以特斯拉汽车在使用中的实际起火率来看，添加了保险丝和冷却剂，加装钢板等防护措施并没有起到很好的效果：　　2013年10月1日，特斯拉Model S在路边起火燃烧；　　10月18日，特斯拉Model S在墨西哥高速行驶时失控，撞击混凝土障碍物后又撞击树木，停止后发生起火、爆炸；　　11月6日，特斯拉Model S在美国田纳西州士麦那起火燃烧，田纳西州公路巡逻队称，当天下午这辆电动汽车冲向拖车挂钩，撞击底盘后发生火灾；　　11月15日，特斯拉Model S车主把车停在了自家车库里充电，凌晨3点左右突然起火……　　在2013年，特斯拉Model S总计卖出21000余辆，相对于较小的总量，自燃概率着实不低。

自燃的特斯拉

虽然在技术上乏善可陈，但马斯克在资本运作上可谓炉火纯青——每逢其兜售高科技概念之时，其股价必然疯涨，马斯克则高位套现退场，就像他当年对Paypal所作的那样。　　无独有偶，在经历阿尔法狗对决李世石、全球免费无线网络覆盖计划的洗礼后，想必很多国人也将谷歌视为高科技公司，但揭开谷歌绚丽的外衣，事实真相恐怕会让很多小清新无法接受——谷歌2014年的收入来源主要为广告业务，年度660亿美元的利润收入中有90%为广告收入（其实百度很多饱受诟病的广告行径都是学自谷歌）。　　根据法国广告巨头阳狮集团发布的《2015 全球三十强媒体主》报告，谷歌的广告收入比排名第二的迪士尼高出136%（2014年这一数字为115%）。其广告收入甚至超过了第二和第三名(有线电视运营商康卡斯特)广告收入总和。

谷歌之所以会频频爆料黑科技，其根源就在于股价，股价需要新闻炒作，而所谓“会改变未来人类生活方式的黑科技”则恰恰能吸引眼球，大幅抬升股价——正如阿尔法狗决战李世石，在1月28日曝出了谷歌人工智能围棋击败欧洲冠军，以及谷歌拿出100万美元作为奖金挑战李世石的消息后，当日谷歌股价涨幅4.42%，换算成市值涨了200亿美元；在3月9日第一局打败李世石后，谷歌股价从710美元涨到了750美元……　　正是因此，像谷歌等一批公司，虽然会频繁炒作高科技概率，也确实会投入真金白银做研发，但科研成果转化为实际产品和盈利能力的水平非常低——660亿美元的利润收入中有90%为广告收入，和Intel、微软等真正脚踏实地、注重实业搞科研的科技公司形成鲜明对比。　　其实，谷歌脑洞大开的科研项目还有很多，虽然不乏像阿尔法狗这样取得阶段性进展的项目，但最后不了了之的项目也多，国人完全没必要对谷歌宣称的每一项所谓“会改变未来人类生活方式的黑科技”太当一回事，更没有必要听风就是雨，对洋技术顶礼膜拜，为一些未经证实的消息“欢欣不已”。　　不过人类的发明创新很多也出于各种偶然的尝试，即便全球免费无线网络（Wifi）覆盖计划最终流产，或建成后也只能在地广人稀的地区使用，以及小范围内使用，其敢于探索的勇气确实值得肯定。

账号		自动登录	找回密码
密码			立即注册