无人机、巨无霸基站和无死角热点,Facebook要用这些技术连接整个世界

对于 Facebook来说,连接整个世界,可能比连接中国更重要。

为了达成这个目标,Facebook 从两年前开始不断做出努力,比如联合高通、微软、英特尔等知名企业推出非营利性组织 internet.org 来推动互联网向全世界更多地区普及。而今天在旧金山 F8 开发者大会上,Facebook 向我们展示了它在技术层面上为了实现这个目标做出的努力——无人机、超高性能的巨无霸通信基站,以及可以覆盖整个城市无死角的 Wi-Fi 网络发射器。

Aquila:无人机空天网络覆盖计划

 

“天鹰”无人机 (Aquila)——说它是“飞在天上的移动热点”一点都不夸张。虽然在去年 F8 大会上已经正式亮相过了,今年Facebook 又给我们抖出了一大堆 Aquila 的技术细节。

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这架无人机的翼展比波音 737 客机(34米)还要宽。但由于使用了碳纤维作为材料,去掉了驾驶舱、机尾,采用了极为简单的设计,最后重量只有 300 KG 左右。机身上覆盖了太阳能电池板,由四台同样采用碳纤维制成的发动机驱动——这个发动机真的非常轻,在第一天的 F8 主讲环节,小扎还专门把发动机抱了起来让大家拍照。

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“一次能飞好几个月,样子还很酷。”Jay Parikh,Facebook 工程和基础设施副总裁向人们保证。去年 F8 时我们得到的消息是 Aquila 一次起飞续航时间至少能够达到 3 个月

在 internet.org 负责全球网络推广计划的 Connectivity Lab 的规划中,Facebook 将在未来和全世界各国政府、运营商和通讯技术公司进行合作,在那些网络覆盖差甚至没有网络的贫困国家和地区,起飞由数千架无人机组成的编队,向地面广播移动网络。

下面这张图图展示了无人机编队的工作原理:

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编队起飞到达预定高度后,一架飞机(覆盖图中最左的黄圈区域)需要跟附近城镇里的信号站保持 40 公里左右的距离。信号站与这架飞机保持网络信号,而其它飞机组成一个网状网络 (mesh network) 与这架飞机相连,进而接入到互联网上。

示意图:网状网络

示意图:网状网络

这些飞机之间通过激光通讯传输数据,速率据称能够达到 10Gbps——这意味着在每架无人机所覆盖的区域内,所有用户能够享受到的网络带宽至少能够趋近这个数值。

和去年一样,Facebook 并没有透露 Aquila 飞机何时起飞开始服役。不过现在已知的情况是,Facebook 已经在考虑非洲南部的三个国家:南非(国境内还夹了两个小国莱索托和斯威士兰)、莫桑比克和马达加斯加。

Project ARIES:巨无霸天线、10倍传输效率,堪称基站中的战斗机

 

然而 Facebook 的飞机不可能飞遍全世界任何一个地方。在那些人口不算密集而气候条件不利于飞机广播网络的地区,传统一点的地面通讯基站更靠谱。

但 Facebook 为 ARIES 计划设计的基站可一点都不“传统”——单一基站就配备了巨无霸级的 96 天线;频谱效率高达 71 bps/Hz,很快就能突破 100 bps/Hz;而且,单一基站覆盖的面积更广,经济性高,适合在人居不密集,但仍然对移动信号有需求的农村地区安装。

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对于单一基站和天线来说,连接的终端(手机)越多,意味着每台终端得到的带宽就越小。

Facebook Connectivity 战略的终极目标就是:让用户花费 1/10 的费用获得优秀 10 倍的服务。ARIES 从“每用户带宽”和支持设备数(码流数)上都达到了传统基站系统的 10 倍左右。

从这点上看,ARIES 基站不愧是基站中的战斗机……

更重要的是,ARIES 基站还给未来 5G 通讯技术在农村地区的快速落地带来了希望!

Facebook 工程和基础设施副总裁 Jay Parikh

Facebook 工程和基础设施副总裁 Jay Parikh

Jay Parikh 透露,Facebook 在开发这些基站的时候已经在当中采用了5G 的标杆性技术之一:大规模多入多出技术 (Massive MIMO)。这意味着未来当 5G 技术成熟、商用化启动后,覆盖了 ARIES 基站的农村地区将有机会第一时间用上 5G!

Facebook 计划跟运营商、通讯设备制造商合作,将 ARIES 基站技术推广到越来越多国家的农村地区。

Project Terragraph:城市无死角覆盖 Wi-Fi

 

农村是连上网了,Facebook 也没有忘记城市。

城市环境中的通讯设备虽然普遍已经成熟,但因为人口非常密集,实际上使用起来体验也很差——这一点可能中国用户很难体会得到。就拿美国举例,在科技公司密度最高的湾区,你经常会遇到手机信号只有一格,进了超市商场餐厅就完全“与世隔绝”的情况。而Facebook另一个计划 Project Terragraph 准备解决这个棘手的问题。

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Facebook 打算在城市的基础设施上,比如电线杆、灯柱、交通信号牌,甚至是街角随便的一根柱子上,把低功耗 WiGig(802.11ad)芯片当成“热点”,让 Wi-Fi 信号无死角覆盖到城市的每一个角落里。

你不用担心这些热点的功率不够。WiGig 标准的优劣势很明显:数据速率高达 7 Gbps,如果搭配上其他增效技术速率能猛增至 25 Gbps,但传输距离比传统的 Wi-Fi 短,理论上能达到 200-250 米左右,穿墙效率也很低。不过,至少你再也不用担心你角落里的办公室打不通电话、上不了网了。

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Facebook 计划在城市中使用 WiGig 标准的 60 GHz频段来运行 Terragraph Wi-Fi 计划。而针对城市不同地段的流量压力,Facebook 会通过云计算来智能分配流量。

Jay Parikh 说 Facebook 不会自己运营通讯业务,而是帮助运营商伙伴在行业里去推进这些技术落地。的终极目标始终是连接世界上的每一个人。

我更喜欢这样概括 Facebook 的终极目标:“成为人际关系的操作系统”。

为了连接到世界上更多的地方和更多的人,Facebook 花费了巨资、大量人力和时间。在非洲、南美洲和中东的贫困地区,Facebook 面临的挑战在于通过技术、政府斡旋和公司合作的方式,让那里的人们都能用到智能手机,都能连上网,然后教会人们使用那些必不可少的软件和服务。

现在,Facebook 面向贫困地区推出的 Free Basics 计划正在缓慢而又稳步的推行当中。这一计划让用户可以免费或者支付极低的流量费用去访问他们日常使用的服务,比如社交网络、聊天软件、医疗和教育服务等等。

在查资料的时候,我看到了 2014 年 PingWest品玩报道 Facebook 无人机文章下的一条评论:

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当 ARIES 基站伫立在广袤的非洲草原、Aquila 无人机飞在天上的那一刻到来时,我很想看看这位读者脸上的表情。

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