空中互联网工作原理

1. 引言 2. 网络升空 3. 空中HALO网络 4. Sky Station小型飞艇 5. 太阳神飞机

引言

现在，每个互联网用户都经常提及“宽带”一词。如今，我们需要发送和下载更多的数据，其中包括音频文件、视频文件和照片，这使得本已力不从心的调制解调器更加不堪重负。许多互联网用户转而使用电缆调制解调器和数字用户线路（DSL）以增加带宽。此外，还有一种正在研发的新型服务可将宽带搭接到空中。

此图显示了HALO网络实现高速无线网络连接的方式

目前，至少有三家公司正在计划通过在数百座城市上空固定部署飞行器，以提供高速无线网络连接。Angel Technologies公司正在筹划一种被称为高空长时运行（HALO）的空中互联网络，它将使用轻型飞机在空中盘旋飞行，为企业提供较T1线路更快的数据传输。用户将能获得可与数字用户线路（DSL）相媲美的网络连接。此外，AeroVironment公司与美国国家航空航天局（NASA）已开始合作研制能像HALO网络那样运作的无人驾驶的太阳能飞机，而Sky Station International公司也在策划一项类似的项目，不过它将使用小型飞艇而不是飞机。

如今，卫星已经应用于宽带网络接入。在本文中，您将了解空中互联网的未来发展趋势。我们将向您介绍正在研发的各种网络、飞行器以及用户如何在家中使用这项技术。

网络升空

人们使用的大部分计算机都配有标准的56K调制解调器，这就意味着计算机在理想状态下的网络速度为56千比特/秒(Kbps)。这个速度对于处理当前用户所需的大型流视频和音乐文件而言，实在是太慢了。这就产生了对更大带宽——宽带——的需求，宽带能够让更多的数据进出计算机。由于受电缆或电话线直径的物理制约，陆上线路的数据传输量受到一定的限制。而对于空中互联网而言，则不存在上述物理限制，可以实现更大的网络容量。

有几家公司已经证明了卫星互联网接入是可行的。空中互联网的运作方式与卫星互联网接入非常相似，但前者在时间上不存在延迟。卫星和空中互联网接入的带宽基本相同，但空中互联网的数据中继时间更短，因为其所处的高度低于卫星。卫星是在距离地面上万公里的轨道上运转。而用于运作空中互联网的飞行器则是在海拔1.5-2.2万米的空中盘旋飞行。在这样的海拔高度上，飞行器不仅不会受到恶劣天气的影响，而且飞行高度远远高于商用飞机，不会受到其飞行的影响。

另外，采用高空飞行器的网络比采用卫星的网络更具成本优势，因为飞行器易于部署，不必发射到太空中。但是，空中互联网将只对卫星网络和地面网络起补充作用，而不是取代它们。这些空中网络将克服传统互联网接入方式所面临的最后一公里屏障。“最后一公里”指普通高速电缆的接入最终仍取决于物理距离的远近，因此并非所有想接入网络的人都能如愿。仅仅算上安装线路所需的时间，使用电缆或电话线提供的普遍的网络接入就需要花费大量的时间。但对于空中网络而言，只要飞行器一起飞，便能立即克服“最后一公里”的障碍。

空中互联网不会是纯无线的。任何类型的空中互联网都要有相应的地面设备。用户必须在家里或公司里安装天线，以便接收来自空中网络集线器的信号。空中网络同样也会与现有的互联网服务提供商（ISP）进行协作，提供商将提供高容量终端设备供空中网络使用。这些互联网服务提供商拥有光纤接入点——他们的光纤网络早已就位。空中互联网的任务就是提供一个基础结构，以覆盖那些不具有宽带电缆和线路的区域。

空中互联网系统要求用户在家或办公室旁边安装天线。

在后面三节中，我们将向您介绍三种可从空中为您提供宽带网络接入的飞行器。

空中HALO网络

目前，共有三家公司正在开发空中互联网，Angel Technologies便是其中之一。该公司研发的HALO网络可能在2003年底便可进行部署，到2006年时即可部署在10座城市上空。这个网络的核心是海神飞机(Proteus)，该飞机将把无线网络设备带到空中。

Angel Technologies 供图 “海神”飞机将携带HALO网络的网络集线器。

“海神”飞机是由Scaled Composites公司研制的。它有很长的机翼和较低的翼载，这样设计是为了便于超高空飞行（翼载等于飞机的总重量除于机翼面积）。“海神”飞机将在5.3-18.3公里的高度上飞行，覆盖直径达120.7公里的区域。该飞机目前仍需接受美国联邦航空局的审批。

Angel Technologies的“海神”飞机的核心是一部重达一吨的空中网络集线器，它使飞机可以将地面基站的数据信号传送到办公室和家中的计算机。空中网络集线器由一个天线阵列和若干电子器件组成以实现无线通信。天线阵列能在地面上形成数百个类似移动电话蜂窝的虚拟蜂窝，从而为成千上万的用户提供服务。机上的设备采用液冷的散热方式，用20千瓦左右的直流电源驱动。机身下方有一个直径约为5.5米的圆盘，负责将地面基站传来的高速数据信号反射到您的计算机上。

HALO网络覆盖下的每座城市都将配备三架有人驾驶的“海神”飞机。每架飞机将分别飞行八小时，然后由另一架接替。Angel Technologies的首席执行官马克·阿诺德称公司已经确认美国境内目前共有3,500个机场可满足HALO的运行需求。“海神”飞机起飞后，将攀升到安全的海拔高度（以不受恶劣天气或商用飞机的影响），然后在城市上空盘旋，盘旋一周的距离为13公里。每架飞机将配备两名飞行员，他们将在八小时的飞行时间里轮流驾驶飞机。

Sky Station小型飞艇

Sky Station International公司则希望借助小型飞艇，在高空高速互联网接入服务竞争中击败Angel Technologies。Sky Station将其小型飞艇称为比空气还轻的平台，并计划将这类飞艇部署在全球至少250座城市上空，每座城市各部署一艘。每个空中基站都将漂浮在海拔21公里的高空，为面积约为1.9万平方公里的区域提供无线服务。

每艘小型飞艇都将配备电信设备，以提供无线宽带连接。这类小型飞艇的最大载重量可达约1,000公斤。Sky Station认为他们能够在2002年之前部署第一艘小型飞艇。每艘飞艇的使用寿命约为5至10年。该公司称其用户终端设备将能提供2-10兆比特/秒（Mbps）的宽带连接。

太阳神飞机

为了进军高空飞行互联网产业，美国国家航空航天局（NASA）也参与研究了一套由AeroVironment公司开发的很有潜力的空中互联网系统。它们正在共同研制一种能在城市上空1.8万米高空持续飞行六个月甚至更长时间的轻型太阳能飞机。AeroVironment公司计划将这种无人驾驶的飞机作为提供宽带网络接入的运载工具。

“太阳神”飞机将配备电信设备并在空中连续飞行六个月。

“太阳神”飞机（Helios）目前正处于原型机阶段，仍需进行大量的测试工作以达到AeroVironment的电信系统所要求的耐久性级别要求。AeroVironment计划将在获得项目资金后的三年内推出他们的系统。系统启用后，一架在1.8万米高空飞行的“太阳神”飞机将可覆盖直径约64公里的服务区域。

“太阳神”原型机是由碳纤维、石墨环氧树脂、Kevlar纤维和泡沫聚苯乙烯等材料建造的，机身覆有一层很薄的透明覆盖层。支撑机翼的主要支柱是由碳纤维制成的，其顶端比底端略粗，这样有利于减小飞行过程中机翼不断产生的弯曲力。翼肋是由环氧树脂和碳纤维制成的。机翼前缘是由泡沫聚苯乙烯制成的，整个机翼都包裹着一层光亮的塑料薄膜。

这种完全由机翼组成的飞机被分为六段，每段长度为12.5米。每段机翼下方均连接着一个携带有着陆装置的吊舱。这些吊舱中还装有电池、飞行控制计算机和数据仪表。用于AeroVironment电信系统的网络集线器也可能会安装在此处。

空中互联网很有可能会在不远的将来大面积投入使用。当这些飞机和飞艇开始在高空盘旋时，我们将拥有另一种可供选择的网络连接方式。届时，即使我们所在的地区仍存在“最后一公里”的问题，但下载我们急需的大型商业文件或者喜欢的大型娱乐文件也将会轻而易举。