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2016-11-30 10:59:57 科学百科 阅读 2 次

简介/潜鸟计划 编辑

潜鸟计划
潜鸟计划

潜鸟计划(Project Loon)的是谷歌X实验室推出的一个无线网络项目。截至2013年,全球仍有三分之二的人口,生活中没有互联网。谷歌计划借助氦气球组成一个无线网络,为更多尚未联网或网络条件不稳定的地区提供更加廉价的互联网服务,填补网络服务的盲区,或帮助受灾断网地区恢复网络。

构成/潜鸟计划 编辑

材质

潜鸟计划
潜鸟计划中的气球

实施潜鸟计划的基本单位是无数个充满氦气的气球。由于每天都要经受住极热和极寒的考验,所以谷歌气球的材料必须十分结实。而紫外线和恶劣天气也会对气球产生影响。要通过该项目为偏远地区提供WiFi信号,关键在于气球的材料。2013年6月实验用的气球材质是超压力气球所使用的聚乙烯泡沫,完全充气后高12米,宽15米,这一材质比气象气球更加耐久,可以承受更高的压力。在2013年11月的实验中,最新的谷歌气球每个都需要使用500平方米类似于橡胶带的材料,而谷歌仍未决定哪种材料最为合适。

装置

气球顶部有个降落伞,可以控制气球起降,以便进行维修和更换。

气球上的电子设备是由太阳能面板供电的,因为平流层没有云遮蔽阳光,这些面板4个小时就充电完毕,生成100瓦的电力,足够保证仪器运转,还可以充电用于夜间使用。在面板充电时,气球也可以使用可再生能源运转。

气球上还有一个装载电子设备的小盒子,包括了控制整个系统的电路板、电池,还有无线电天线,以用于与其他气球通信以及与地面网络天线通信。天线配备了特制的无线电射频技术,使用的是2.4与5.8GHz的ISM波段。

带宽/潜鸟计划 编辑

Project Loon能向地面固定天线提供每秒22MB,向手机提供每秒5MB的互联网接入服务。 谷歌希望在2014年中旬,能实现更多热气球长时间停留在空中,为一到多个国家提供4G的LTE数据连接。

原理/潜鸟计划 编辑

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志愿者家中安装的特殊的接收天线

这些热气球会进入大气平流层,离地面约20公里,这是飞机飞行高度的两倍。平流层的风通常比较稳定,风速在每小时5到20英里之间,而每一高度层的风向都不同。热气球会在地球上空漂浮,并通过软件算法决定移动位置,而后上升下降到特定高度,随着风向进行移动,构成一个巨大的通信网络。

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,网速可以达到目前3G的水平。

在气球下方的用户在房屋上安装一个特殊的网络天线,就可以接入气球提供的网络服务。网络信号会在气球之间不断反射,然后接入地面的全球互联网服务。

谷歌希望能将热气球数量增加到300个至400个,以两倍于商用飞机飞行高度持续环绕地球,持续100天或以上。

应用前景/潜鸟计划 编辑

民用

1、这一计划如果成功,受益的除了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。

2、类似的“热气球网络”今后有望在灾后重建中发挥重要作用。

商用

搜索起家的谷歌,之所以在网络基础服务设施建设方面投入重金,其目的还是在于搭建自己的生态系统,涉及新微处理器、低价智能手机、安卓操作系统等链条,更多网民则能为谷歌带来更多收入。

由于“热气球网络”发射的无线信号所经过的频谱无需授权,因此谷歌也无需面对繁杂的申请流程和监管程序。

面临难题/潜鸟计划 编辑

信号稳定性

潜鸟计划
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无线网络需要路由器传输信号,目前(21世纪初)普遍的做法是通过光缆实现,此外还有成本高昂的卫星连接和传输速度较慢的微波传输,挂在天上的气球如何高效率地保证网络信号的持续性,是谷歌气球面临的一大考验。自由飘动的热气球也带来了另一个问题:尽管平流层的气流相对稳定,但仍无法确保气球不会“乱跑”。因此,必须控制热气球在平流层中上上下下地进行位置微调,以适应合适的风向,此举需要非常精确的计算机技术。

安全性

热气球是否会影响飞机飞行,以及万一气球失灵砸向地面会否造成人员伤亡也是民众关心的问题。据谷歌工程师表示,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。当然,由于热气球高高飘浮在空中,地面的人们也不用担心其突然坠落。即使有突发情况,热气球自身配有降落伞,会安全降落至地面。

其他

1、电力的持续性

一些专家指出,气球计划如何保证持续不断的电力供应也是一项难题。

2、带宽保证。

有美国专家认为,在覆盖地域如此之广的情况下,没办法向每名用户提供足够的带宽。起码在美国,这种技术除了乡村地区以外,并无多大用处。

实施进程/潜鸟计划 编辑

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热气球上带的太阳能面板

2013年6月15日,“潜鸟计划”项目的30个气球在新西兰的南岛发射升空,这些从新西兰西部飞向东部,50名家中安装了特制接收器的新西兰居民参与了这一实验。此后还会有更多气球被放飞,经过智利、阿根廷、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。

2013年11月13日,谷歌气球项目披露的最新视频显示,用于为地面提供WiFi信号的高空气球将在天空漂浮100天,即绕地球飞行三圈。100天的漂浮时间远超多数气象气球,而气象气球与谷歌气球一样处于平流层的高度。

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。

2014年5月,一只谷歌热气球在美国华盛顿坠毁。