热气球上天，WIFI来了.doc

1、热气球上天，WIFI 来了【】谷歌的设想是，让热气球飘浮到 2 万米的高空，热气球上携带着无线网络信号的收发器，信号覆盖的面积可以达到两个纽约城那么大，为地面提供互联网接入服务 谷歌热气球都有啥 谷歌放飞的这些热气球大有奥秘，下方悬挂的设备包括：无线电接收器、电脑、高度控制设备以及太阳能电池板。气球将在距离地面 20 公里及以上的平流层飞行，会与地面的网络站点互传信号，这些信号会一路“弹跳” ，并在气球之间传输。 每个热气球能在平流层中飘浮 100 天，在自西向东的飞行过程中，能为直径 40 公里的区域提供无线互联网服务，覆盖面积约为 1256 平方公里，超过整个香港的面积，而且不受地形影响。

2、 谷歌热气球的材质是超压力气球所使用的聚乙烯泡沫，比气象用气球更加耐久，可以承受更高的压力，充气完成后高 12 米、宽 15 米，内部充着氦气。它使用太阳能面板供电，仅需 4 个小时就可以完成充电，不必担心它工作了几个小时后就突然在空中爆炸了，也不必担心它的电池会忽然没电了。 最近，谷歌公司在新西兰放飞了一批热气球。谷歌虽然依靠搜索引擎起家，可是最近几年却有些不务正业，总是疯狂尝试各种出人意料的新奇玩意，有人评论 21 世纪的谷歌有点像一百年前爱迪生和特斯拉的实验室，总是带给世界一件又一件的大胆的发明。 实际上，这些新奇玩意儿都是由谷歌 X 实验室研发的，提到谷歌 X实验室，很多人首先想到的是

3、谷歌眼镜和无人驾驶汽车。正是这两个神奇的发明，让这个名字都没起好的实验室闻名全球，实验室的创始人不想用“研究院”这样俗气的名字命名，但又没想好起什么名字合适，所以拿 X 暂时代替。比起其他实验室，这里更像是谷歌的造梦工厂，里面每时每刻都在诞生着各种各样疯狂的想法。 神奇的谷歌 X 实验室 “在硅谷一个秘密的地方，有一个秘密的实验室。在这里，机器人随处乱跑，未来世界的景象尽在想象。这里的冰箱可以上网，以便在食物减少时从商店订货；餐盘可以将菜单发到社交网站上；机器人可以替你前往办公室，而你则可以穿着睡衣呆在家里；或许，你还可以乘坐电梯直奔太空。 ”这是一个连许多 谷歌员工都不知道的绝密实验室，有些

4、即便是知道也说不出一个所以然来。但是这里却正孕育着人类 100 个“天马行空”的想法和创意它就是谷歌 X 实验室。 尽管这 100 个创意中的多数都只是概念，远未成为现实，但谷歌 X实验室正在逐步把它们变为现实，谷歌眼镜和自动驾驶汽车就是成功的两个例子。 “这些创意现在非常脱离现实。但谷歌不是一家普通的公司，所以几乎没有一定之规。 ”美国麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室荣誉教授兼华伦机器人公司创始人罗德尼布鲁克斯（Rodney Brooks）说。在多数的硅谷公司中，创新意味着开发在线应用或广告，但谷歌却有不同的看法。尽管谷歌已经成长为一家行业巨头，并吸引了众多创业公司追随它的步伐，但这个

5、秘密实验室却表明，谷歌的野心在于真正具有突破性的研发领域。这承袭了施乐帕罗奥尔托研发中心（PARC）的传统，该研发中心于上世纪 90 年代开发出了现代 PC。 谷歌会将人工智能和机器学习技术应用到搜索算法中，所以即使看似与主营业务无关，一些古怪的项目仍然不会被完全忽视。 例如，太空电梯一直以来都是谷歌创始人和其他硅谷企业家的梦想，它可以搜集信息，或是把东西带到太空。布鲁克斯说：“谷歌正在搜集全世界的信息，所以现在，他们想要搜集太阳系的数据。 ” 谷歌联合创始人塞吉布林（Sergey Brin）深入参与了这个实验室的项目，并与谷歌联合创始人拉里佩奇（Larry Page）一同选出了上述 100

6、个创意。佩奇在出任谷歌 CEO 前，也曾经在谷歌 X 实验室工作。实验室的很多创意都有机器人的身影。谷歌的工程师一直以来都很看重机器人，包括布林，他曾经通过机器人参与过一次会议，而他本人并未到场。 大量的机器人也将帮助谷歌搜集信息，代替真人为谷歌地图拍摄街景图片。该实验室出品的机器人最终可能被用于家庭或办公室，处理一些日常工作，或帮助人们进行远程办公。 其他一些创意还涉及“物联网” 。通过家电和可穿着的设备与互联网相连，谷歌便可以从中受益。除此之外，种植机、咖啡壶、灯泡等日常用品也都可以融入物联网。谷歌 X 实验室的保密措施颇为极端。像间谍小说里常见的秘密机构一样，谷歌 X 实验室有两个办公室

7、，一个是位于谷歌总部的门面，负责物流。另一个是真正的实验室，位置保密。该实验室的神秘程度简直与美国中情局（CIA）有得一拼。 大城市不需要谷歌热气球 由于谷歌 X 实验室的很多领域可谓“不成功，则成仁” ，而且需要耗费多年时间，因此令部分股东和分析师颇感忧虑。为了安抚分析师，佩奇表示，这些疯狂的项目在谷歌总体业务中仅占很小的比例。他说：“每次的探索性项目规模都不大，数量也不多。我们不会向其中投入太多资源。 ” 那么，在谷歌眼镜和无人驾驶汽车之后，谷歌 X 实验室的科学家们又在研究什么呢？他们把疯狂的目光投向了全球 WIFI 网络。如何架设覆盖全球的 WIFI 网络？谷歌 X 实验室的答案是，热

8、气球！ 谷歌在新西兰放飞的可不是普通热气球，而是他们的新产品可以用来连接互联网的热气球，他们放飞了 30 只气球，并向 60 名幸运的志愿者提供了 15 分钟基于气球的互联网接入服务。 谷歌的设想是，让热气球飘浮到 2 万米的高空，热气球上携带着无线网络信号的收发器，信号覆盖的面积可以达到两个纽约城那么大，为地面提供互联网接入服务。当然普通手机和笔记本电脑没办法把信号发送到 2 万米那么远，要想使用热气球来上网，需要在自己家中安装一个专门的天线来收发无线信号。 这个设想看起来很酷，不过对于正在屏幕前上网的大多数人来说，恐怕并不会带来生活上的任何改变。虽然这个热气球覆盖面积比普通的WIFI 热点

9、大得多了，但是覆盖两个纽约城并不意味着能让两个纽约城的所有居民都用它来连接互联网，因为如果这样做，上百万上千万的使用者发出的无线通信信号会严重相互干扰，或者说热气球使用的信号带宽会是有限的，没办法分给那么多的人，寄希望于用一个热气球来解决整个庞大城市居民的互联网连接是不可能的。 事实上，在世界上大多数的城市中，电脑上网的网线接口、WIFI 热点、手机移动上网四处都有，几乎实现了整个城市的全覆盖，接入互联网既方便又廉价。谷歌热气球对城市里居住的人们恐怕带来不了任何新东西。 要不网速慢，要不价格贵 不过，如果这两个纽约城的面积并不是人挨人、人挤人的城市，而是南半球地广人稀的空旷草原、农场、山区，情

10、形就大不相同了，人们对于宽带的互联网还是非常渴望的，谷歌热气球可以大显身手。 偏远地区要想如城市中心一样随处轻松连一下网，可不是易事。就拿用光纤连接网络来说，电信运营商需要从城市的中心修建几百公里的地下光纤一路到偏远地区，完全不同于城市中修一小段光纤就可以满足成百上千用户接入网络的需求，在偏远地区修一大段光纤，也只是帮助了一小部分人，因为这些偏远地区人口密度实在太低了，这样做投入和产出有些不成正比，对于电信运营商来说几乎是赔本的生意。 无线上网（WIFI）呢？如果偏远地区的人们可以直接发送无线信号到城市中心，城市中心也可以直接发送信号到偏远地区，问题不就解决了？可是实际中并没有这样的无线上网方

11、式。WIFI 上网的时候，电脑和WIFI 基站不过几百米的距离，而且只是电脑和 WIFI 基站中间的这一段的是无线的，WIFI 基站向外连接还是要用光纤。 地球是圆形的，WIFI 使用的电磁波信号没办法绕一下弯传递很远的距离，如果地面高低起伏，各种障碍物也会挡住信号的传播，另外无线信号传递一定距离后，能量也就消耗殆尽了，所以，即使不使用光纤，无线信号也只能从一个基站那里传递一小段距离到另一个基站，像接力棒、烽火台一样中转很多次才能连接到城市中心，要想在城市中心和偏远地区之间建立互联网的连接，让一大片荒芜之地随处都可以接入互联网，无论在地面上采取何种方式，电信公司都需要投入巨资修建很多设备，成本

12、非常高昂。 最后的结果只有两个：一是电信运营商对于这些偏远地区不管不顾，没有提供宽带连接服务，很多人甚至仍然要靠几十年之前的老式有线电话线来连接互联网，带宽仍然以 KB 为单位，平时只能看一看文字网页和发个电子邮件，打开一个图片都要花上十分钟八分钟；二是电信运营商虽然提供宽带的互联网服务，可是价格不菲，高出城市中的上网费用很多倍。 除了在地面上打主意以外，一个保证让全球各个偏僻的地方都可以接入宽带互联网的办法就是卫星了，通信卫星居高临下，发出的信号受地面起起伏伏的地形影响比较小，可以发射到各个偏僻角落（其实谷歌公司的热气球也可以看作是高度很低的卫星） 。不过使用卫星来提供互联网服务的缺点还是一

13、个字贵，发射卫星的费用可是以亿为单位的。 曾经辉煌一时的美国摩托罗拉公司在上个世纪末发射了 66 颗卫星建立了全球手机通信的铱星系统。购买一部铱星手机，可以不仅在有手机网络覆盖的地区，在人迹罕至的不毛之地和非常偏远的地区都可以通过与卫星之间收发信号的方式打手机，可是通话费用也可以高达每分钟几美元，有兴趣使用铱星手机的用户少之又少，最后让摩托罗拉公司投资的铱星公司运营不到半年即破产，老牌通信巨头摩托罗拉公司也因此一蹶不振，走上了衰落之路，最后在两年前，摩托罗拉公司迎来了被谷歌公司收购的命运。 为三分之二的人口提供网络 根据计划，第一批发射的 30 个气球将从新西兰西部飞向东部，60 名家中安装了

14、特制接收器的新西兰居民参与了这一实验。新西兰小镇里斯敦的农夫查尔斯尼莫（Charles Nimmo）是幸运的 60 名志愿者之一。谷歌技术人员将一个篮球大小的鲜红色接收器安装在他们家中，形状好比谷歌地图的标记图标。没过多久，当工作人员把一个个外形酷似水母的半透明热气球放飞后，尼莫成了世界上第一个成功接入“热气球网络”的用户。 沿袭当地农夫的传统，尼莫上网后的第一件事，就是打开谷歌页面查询天气，以便决定当天是否该给绵羊剪毛。尽管热气球仅在尼莫家上空停留了 15 分钟，但他还是兴奋异常。 “热气球网络接入的速度和质量，比我使用的拨号铜线网络要好得多。 ” 此后还会有更多气球被放飞，经过智利、阿根廷

15、、南非、澳大利亚等同纬度南半球国家，形成一个由热气球组成的环。谷歌最终打算发射数千个热气球至平流层，利用环绕全球的“热气球网络” ，为全球 48 亿无网络人口提供服务。 以尼莫为例，他在 4 年前曾放弃拨号网络，并改用卫星网络，但后来发现自己难以负担每月超过 1000 美元的上网费用。看来不同国家各有各的烦恼，我们担忧的是买不起房子，新西兰人担心的是上不起网。 虽然很多地广人稀的国家，像澳大利亚、新西兰、加拿大都是高收入国家，可以这样的上网费还是有点太高了，让这些悲催的农民难以承担，更不要提那些不发达的国家了。按照谷歌的估计，目前全世界有三分之二的人口享受不到宽带互联网连接，谷歌希望利用热气球

16、为农村、偏远和欠发达地区提供廉价的互联网服务。 “我几乎已经准备关闭家里的网络接入，并准备到镇上工作了，但谷歌这一项目的到来，有可能显著改变许多新西兰人的生活。 ”尼莫说。 这一计划如果成功，受益的不仅仅是像尼莫这样身处发达国家但依旧上网不便的用户，还有那些远处山村、沙漠，或者欠发达地区的人们。当然，还有其他的一些上网方式可以考虑，比如可以利用电力线同时传递网络的数据，不过新西兰一些地区曾经尝试的效果不是很理想。 相比于在地面铺设光缆和修建很多的无线网络基站，或者向天空发射通信卫星，谷歌的热气球上网方案最大的优势就是可以在提供和城市中一样的宽带互联网连接的同时，价格比卫星和地面的方式都低廉很多

17、，因为热气球飘到指定的位置不需要任何额外的成本，可以为偏远地区提供价格可以承受的高速互联网连接服务。 对于人口密集地区来说，谷歌热气球偶尔也会有一展身手的机会，一旦遇上像四川地震一类的自然灾害情况，地面的光纤等无线上网设备全部被摧毁，而热气球在云层上方海拔 2 万米的平流层之中，比飞机飞行的高度还要高出很多，台风、暴雨、龙卷风都发生在云层的下方，这些热气球可以毫发无损，在各种自然灾害、紧急情况下正常工作。 热气球网络面临的难题 不过，这种“热气球网络”在操作性和稳定性上仍旧面临疑问。挂在天上的气球如何高效率地保证网络信号的持续性，是谷歌热气球面临的一大考验，高空中虽然没有剧烈的天气变化，但会有

18、气流的流动，气球如果“随波逐流” ，不知道每天都飘到了什么位置，能不能连上网可就成了随机数，新西兰农民如果恰逢今天鸿运当头，头顶有个热气球，可以上网冲一下浪，可明天不走运，气球不知道飞到哪里去了，上网愿望也就泡汤了。在多年前，美国军方曾经把气球放到高空中，作为电视信号发射台，向古巴民众播放反卡斯特罗的“反动节目” ，不过为了不让气球飘走，它是绑在电缆上的，还有在天气好的时候才能使用，效果常常不尽如人意。 要完成这些任务，气球上的计算机要进行的各种复杂数据计算，像天气预报、气球飞行的方向和速度、不同气球之间的位置和距离是不是合理，不过这正是谷歌一向最擅长的，搜索引擎在海量的数据中智能地把你想要的

19、有用信息提取出来，自动驾驶汽车可以在各种复杂的情况下做出各种自动加速减速停车的正确决定，很多的热气球在飘来飘出的同时智能地调整自己的位置，看似完全不同的发明背后，有谷歌技术人员开发的相似的计算机算法在支撑着。 外界则更关心另两个问题，包括会否影响飞机飞行，以及万一气球失灵砸向地面会否造成人员伤亡。 “这些热气球装有闪光标识与雷达反射器，因此不会对执行飞行任务的飞机造成影响。 ” 谷歌 X 实验室技术主管理查德德沃尔说，每个气球都配备了降落伞，会沿着指定的方向在指定的地方软着陆，不会坠毁，回收的气球还可以再利用，绝对环保。 值得一提的是，由于“热气球网络”发射的无线信号所经过的频谱无需授权，因此

20、谷歌也无需面对繁杂的申请流程和监管程序。 除了技术因素以外，谷歌的这项计划更大的困难可能是来源于非技术方面。目前世界很多国家提供互联网连接的电信运营商都是属于政府拥有或者大财团拥有，谷歌作为外来者想从这些国家内的电信业务中分一杯羹，会遇到很多阻力。 反对谷歌热气球进入的合理理由可以有很多，政府如果为了保护国内电信运营商的利益，可以说热气球违反了“高空飞行物品管理条例” ，或者违反了“无线电信号条例” （当然谷歌计划使用的无线通信信号频段是 2.4GHz 和 5.8GHz 免费公用的 ISM 频段，与飞行航班的通信、手机通信一类的频段都不同，不会造成干扰） ，又或者指责谷歌不符合“信息安全法” ，可以作为间谍设备，窃取国内大量的通信信息，这些理由都足以将谷歌这件发明拒之门外。就算在美国国内，气球一类的飞行器没有经过政府许可也是无法升空的。