空中互聯網工作原理

1. 引言 2. 網絡升空 3. 空中HALO網絡 4. Sky Station小型飛艇 5. 太陽神飛機

引言

現在，每個互聯網用戶都經常提及“寬帶”一詞。如今，我們需要發送和下載更多的數據，其中包括音頻文件、視頻文件和照片，這使得本已力不從心的調制解調器更加不堪重負。許多互聯網用戶轉而使用電纜調制解調器和數字用戶線路（DSL）以增加帶寬。此外，還有一種正在研發的新型服務可將寬帶搭接到空中。

此圖顯示了HALO網絡實現高速無線網絡連接的方式

目前，至少有三家公司正在計劃通過在數百座城市上空固定部署飛行器，以提供高速無線網絡連接。Angel Technologies公司正在籌劃一種被稱為高空長時運行（HALO）的空中互聯網絡，它將使用輕型飛機在空中盤旋飛行，為企業提供較T1線路更快的數據傳輸。用戶將能獲得可與數字用戶線路（DSL）相媲美的網絡連接。此外，AeroVironment公司與美國國家航空航天局（NASA）已開始合作研制能像HALO網絡那樣運作的無人駕駛的太陽能飛機，而Sky Station International公司也在策劃一項類似的項目，不過它將使用小型飛艇而不是飛機。

如今，衛星已經應用于寬帶網絡接入。在本文中，您將了解空中互聯網的未來發展趨勢。我們將向您介紹正在研發的各種網絡、飛行器以及用戶如何在家中使用這項技術。

網絡升空

人們使用的大部分計算機都配有標準的56K調制解調器，這就意味著計算機在理想狀態下的網絡速度為56千比特/秒(Kbps)。這個速度對于處理當前用戶所需的大型流視頻和音樂文件而言，實在是太慢了。這就產生了對更大帶寬——寬帶——的需求，寬帶能夠讓更多的數據進出計算機。由于受電纜或電話線直徑的物理制約，陸上線路的數據傳輸量受到一定的限制。而對于空中互聯網而言，則不存在上述物理限制，可以實現更大的網絡容量。

有幾家公司已經證明了衛星互聯網接入是可行的。空中互聯網的運作方式與衛星互聯網接入非常相似，但前者在時間上不存在延遲。衛星和空中互聯網接入的帶寬基本相同，但空中互聯網的數據中繼時間更短，因為其所處的高度低于衛星。衛星是在距離地面上萬公里的軌道上運轉。而用于運作空中互聯網的飛行器則是在海拔1.5-2.2萬米的空中盤旋飛行。在這樣的海拔高度上，飛行器不僅不會受到惡劣天氣的影響，而且飛行高度遠遠高于商用飛機，不會受到其飛行的影響。

另外，采用高空飛行器的網絡比采用衛星的網絡更具成本優勢，因為飛行器易于部署，不必發射到太空中。但是，空中互聯網將只對衛星網絡和地面網絡起補充作用，而不是取代它們。這些空中網絡將克服傳統互聯網接入方式所面臨的最后一公里屏障。“最后一公里”指普通高速電纜的接入最終仍取決于物理距離的遠近，因此并非所有想接入網絡的人都能如愿。僅僅算上安裝線路所需的時間，使用電纜或電話線提供的普遍的網絡接入就需要花費大量的時間。但對于空中網絡而言，只要飛行器一起飛，便能立即克服“最后一公里”的障礙。

空中互聯網不會是純無線的。任何類型的空中互聯網都要有相應的地面設備。用戶必須在家里或公司里安裝天線，以便接收來自空中網絡集線器的信號。空中網絡同樣也會與現有的互聯網服務提供商（ISP）進行協作，提供商將提供高容量終端設備供空中網絡使用。這些互聯網服務提供商擁有光纖接入點——他們的光纖網絡早已就位。空中互聯網的任務就是提供一個基礎結構，以覆蓋那些不具有寬帶電纜和線路的區域。

空中互聯網系統要求用戶在家或辦公室旁邊安裝天線。

在后面三節中，我們將向您介紹三種可從空中為您提供寬帶網絡接入的飛行器。

空中HALO網絡

目前，共有三家公司正在開發空中互聯網，Angel Technologies便是其中之一。該公司研發的HALO網絡可能在2003年底便可進行部署，到2006年時即可部署在10座城市上空。這個網絡的核心是海神飛機(Proteus)，該飛機將把無線網絡設備帶到空中。

“海神”飛機是由Scaled Composites公司研制的。它有很長的機翼和較低的翼載，這樣設計是為了便于超高空飛行（翼載等于飛機的總重量除于機翼面積）。“海神”飛機將在5.3-18.3公里的高度上飛行，覆蓋直徑達120.7公里的區域。該飛機目前仍需接受美國聯邦航空局的審批。

Angel Technologies的“海神”飛機的核心是一部重達一噸的空中網絡集線器，它使飛機可以將地面基站的數據信號傳送到辦公室和家中的計算機。空中網絡集線器由一個天線陣列和若干電子器件組成以實現無線通信。天線陣列能在地面上形成數百個類似移動電話蜂窩的虛擬蜂窩，從而為成千上萬的用戶提供服務。機上的設備采用液冷的散熱方式，用20千瓦左右的直流電源驅動。機身下方有一個直徑約為5.5米的圓盤，負責將地面基站傳來的高速數據信號反射到您的計算機上。

HALO網絡覆蓋下的每座城市都將配備三架有人駕駛的“海神”飛機。每架飛機將分別飛行八小時，然后由另一架接替。Angel Technologies的首席執行官馬克·阿諾德稱公司已經確認美國境內目前共有3,500個機場可滿足HALO的運行需求。“海神”飛機起飛后，將攀升到安全的海拔高度（以不受惡劣天氣或商用飛機的影響），然后在城市上空盤旋，盤旋一周的距離為13公里。每架飛機將配備兩名飛行員，他們將在八小時的飛行時間里輪流駕駛飛機。

Sky Station小型飛艇

Sky Station International公司則希望借助小型飛艇，在高空高速互聯網接入服務競爭中擊敗Angel Technologies。Sky Station將其小型飛艇稱為比空氣還輕的平臺，并計劃將這類飛艇部署在全球至少250座城市上空，每座城市各部署一艘。每個空中基站都將漂浮在海拔21公里的高空，為面積約為1.9萬平方公里的區域提供無線服務。

每艘小型飛艇都將配備電信設備，以提供無線寬帶連接。這類小型飛艇的最大載重量可達約1,000公斤。Sky Station認為他們能夠在2002年之前部署第一艘小型飛艇。每艘飛艇的使用壽命約為5至10年。該公司稱其用戶終端設備將能提供2-10兆比特/秒（Mbps）的寬帶連接。

太陽神飛機

為了進軍高空飛行互聯網產業，美國國家航空航天局（NASA）也參與研究了一套由AeroVironment公司開發的很有潛力的空中互聯網系統。它們正在共同研制一種能在城市上空1.8萬米高空持續飛行六個月甚至更長時間的輕型太陽能飛機。AeroVironment公司計劃將這種無人駕駛的飛機作為提供寬帶網絡接入的運載工具。

“太陽神”飛機（Helios）目前正處于原型機階段，仍需進行大量的測試工作以達到AeroVironment的電信系統所要求的耐久性級別要求。AeroVironment計劃將在獲得項目資金后的三年內推出他們的系統。系統啟用后，一架在1.8萬米高空飛行的“太陽神”飛機將可覆蓋直徑約64公里的服務區域。

“太陽神”原型機是由碳纖維、石墨環氧樹脂、Kevlar纖維和泡沫聚苯乙烯等材料建造的，機身覆有一層很薄的透明覆蓋層。支撐機翼的主要支柱是由碳纖維制成的，其頂端比底端略粗，這樣有利于減小飛行過程中機翼不斷產生的彎曲力。翼肋是由環氧樹脂和碳纖維制成的。機翼前緣是由泡沫聚苯乙烯制成的，整個機翼都包裹著一層光亮的塑料薄膜。

這種完全由機翼組成的飛機被分為六段，每段長度為12.5米。每段機翼下方均連接著一個攜帶有著陸裝置的吊艙。這些吊艙中還裝有電池、飛行控制計算機和數據儀表。用于AeroVironment電信系統的網絡集線器也可能會安裝在此處。

空中互聯網很有可能會在不遠的將來大面積投入使用。當這些飛機和飛艇開始在高空盤旋時，我們將擁有另一種可供選擇的網絡連接方式。屆時，即使我們所在的地區仍存在“最后一公里”的問題，但下載我們急需的大型商業文件或者喜歡的大型娛樂文件也將會輕而易舉。