谷歌全球免费wifi带来的“自由” 还有多远

有媒体报道谷歌推进全球免费无线网络（Wifi）覆盖计划，“已将6颗卫星送上太空，今年也会陆续有60枚类似的卫星升空……向全球提供无死角的网路覆盖向全球提供无盲区、无死角的免费无线网络服务，任何人不管身处高山、大漠、极地还是海洋，只要手持一部价值不过数十美元的中继转发器，即可上网。”

　　该消息发布后，有人评论，“墙要倒了”、“三大运营商要完”，更有人声称，“这是件大好事，虚拟世界就是要绝对自由”。然而实际上，该新闻很有可能是假新闻，而且谷歌所谓的全球免费无线网络（Wifi）覆盖计划的实际效果恐怕很难达到其在2014年宣称的水平。

　　很可能是假新闻

　　“搭载6颗Google卫星的火箭于美国西部时间3月27日4点30分升空，谷歌计划将在今年发射60颗卫星”，这个消息也仅仅出现在中文媒体，欧美媒体鲜有此事的相关报道。因此，笔者推测，所谓“谷歌发射6卫星，推进全球免费无线网络（Wifi）覆盖计划”很有可能是假新闻。

　　不过，虽然谷歌发射6颗卫星的消息有可能是假新闻，但是全球免费无线网络（Wifi）覆盖计划确有其事。

　　2014年，据《华尔街日报》报道，谷歌计划花费超过10亿美元来部署数百个近地轨道卫星，为全球偏远地区的居民提供互联网接入服务。该卫星WIFI项目负责人是格雷格·维勒——雷格·维勒是O3b Networks公司创始人，O3b Networks公司是一家全球卫星服务提供商，以租用卫星的方式，为新兴市场的电信运营商、互联网服务提供商、企业及政府客户运营新一代卫星网络。在2014年O3b Networks公司曾就计划以12颗在中地球轨道的卫星提供网络服务，并计划于2018年向太空发射648颗卫星，以提供更快速、范围更广的互联网接入服务。




　　在2014年O3b Networks公司曾就着手以12颗在中地球轨道的卫星提供网络服务


　　可以说，谷歌卫星通信方面是缺乏技术积累的，要推进全球免费无线网络（Wifi）覆盖计划，恐怕很大程度上要仰仗雷格·维勒等专业人才。不过，谷歌和雷格·维勒相处的并不好，雷格·维勒在上任数月后就离职，而全球免费无线网络（Wifi）覆盖计划进度也异常缓慢，不排除该计划已经处于僵尸状态。




　　什么是香农定理

　　笔者认为，即便谷歌将全球免费无线网络（Wifi）覆盖计划做成，也很难达到当年宣称的水平，原因在于香农定理。

　　1924年，奈奎斯特针对无噪声的理想信道，提出了奈奎斯特定理，并指出当所有其他条件相同时，信道带宽加倍则数据传输速率也加倍。但实际上无噪声的情况是不存在的，因此奈奎斯特定理只能用来计算理论值。

　　1948年，香农针对存在噪声的情况，基于奈奎斯特的技术成果，明确了在有随机噪声干扰的情况计算信道最大数据传输速率。

　　香农定理用数学公式来表示则是：

　　C=W*log2*(1+S/N)

　　其中C是可得到的传输速度（空口速率），W是带宽（一般信道都有一个最高的信号频率和最低的信号频率，只有在这两个频率之间的信号才能通过这个信道，这两个频率的差值就叫做这个信道的带宽。比如最高频率是900Mhz，最低频率是880Mhz，那么带宽就是20Mhz），S是平均信号功率，N是平均噪声功率，S/N也就是信噪比。

　　也就是说信息传输速度与带宽和信噪比成正比，但是由于带宽非常宝贵，资源有限，且功率不可能无限大，因此信息传输速度会有一个上限。

　　恰恰是香农定理的客观存在，导致谷歌的卫星WIFI不可能具有普适性，只能小范围使用；现有的手机也无法接入卫星WIFI。

　　普通手机无法接入卫星WIFI

　　谷歌全球免费无线网络本质上是把WIFI热点装到近轨卫星和无人机上，并用180颗卫星完成全球覆盖。

　　但是WIFI技术源于计算机网络技术，本来就是基于近距离通信场景设计的，在实际使用中，如果距离足够近，在有限功率的情况下能够取得比较好的信噪比（发射功率不变前提下，距离近可以降低信号衰减）。但是如果在功率有限的情况下，且距离较远，比如海平面和近轨人造卫星的距离，那么，信噪比就会很糟糕，而根据香农定理，就不可能实现可靠的传输，而这也是为什么WIFI覆盖范围非常有限的根源。

　　因此，若要实现全球免费无线网络，就必须提升下行功率（卫星信号到手机）和上行功率（手机信号到卫星），虽然下行功率相对好解决，但上行功率——要让手机发射的上行功率能被人造卫星接受，这又是一项新的挑战——普通手机的功率和天线根本无法法满足必须的上行功率门槛，像北斗通信终端这种能够实现向人造卫星发短信的通信终端，其天线根本塞不进以轻薄为主打要求的手机中。

　　无法做到普适性服务

　　根据香农定理，若要提高传输速度，要么提升频谱带宽（公式中的W），要么提升信噪比（公式中的S/N）。但是频谱资源是非常宝贵，且非常有限的，加上功率不可能无限制增强，必然导致信噪比也是受限制的。

　　因此，根据香农定理，无线传输速度也会有一个上限，而有限的资源面临庞大的用户，自然会导致WIFI信号用的人一多就卡，甚至会出现无法接入的情况——在机场、宾馆、大礼堂等公共场所，经常遭遇公共WIFI始终难以接入，或虽然接入，但堪称龟速的情况。同样的情况也会出现在蜂窝通信中，而这也是无线通信不适合大数据量传输的根本原因。

　　实际上，全球免费无线网络（Wifi）覆盖计划仅仅是听起来很美，受制于带宽、功率、噪音和客观技术水平，加上香农定理这一客观自然规律，卫星WIFI的通信能力非常有限，根本无法满足全球60亿人的通信需求。目前，卫星WIFI根本不可能满足普适性的要求——不要说北京、上海这样3000万人口的城市，就是一座几十万人口的小城市也足以让卫星WIFI瘫痪。

　　虽然WIFI、LTE等被媒体炒得火热，但有线通信才是数据传输的大动脉，所谓5G通信也是“有线+无线”的形式实现数据的高速传输。

　　只适用于地广人稀的场景

　　从实践上看，现有的卫星通信根本不可能像LTE那样满足广大人民群众的通信需求。

　　以摩托罗拉当年悲剧的铱星计划、Outernet和欧洲商用卫星通信为例。

　　铱星移动通信系统采用66颗功率为1200瓦卫星，等于是将地面蜂窝移动电话系统搬到卫星上。受之前提到过的客观条件的限制，当初的铱星移动通信系统最多只能满足50万用户的语音通信（仅仅是语音通话）。但在实际操作中，实际用户远远达不到这个数字，用户少就意味着收益低，加上巨大的研发费用和系统建设费用（铱星系统耗资达50多亿美元，每年光系统的维护费就要几亿美元），使铱星背上了沉重的债务负担，最终不得不申请破产，由美国军方当了接盘侠。

　　Outernet仅仅是一个计划，相比于谷歌的卫星WIFI，进度更为缓慢——目前还没有一颗用于这个计划的卫星被送上天，甚至连测试都没开始。该项目的官网资料显示：Outernet初衷是用来为那些偏远、落后、无法上网的地区，提供一种“广播式”网络覆盖，而且功能仅仅限于收听，信息传递是单向的—— 有点类似于把广播电台放到卫星上，而手机相当于一个收音机。笔者猜测，Outernet之所以只能收听，而不能上传，很有可能就是之前提到的普通手机的功率和天线无法接入卫星。

　　虽然欧盟为部分地区提供了卫星上网服务，但依然无法提供普适性服务，一旦面向全民开放，十有八九会导致卫星通信网络瘫痪。

　　综上所述，无论是从理论上，还是实践上讲，谷歌的全球免费无线网络（Wifi）覆盖要实现报道中所宣称的“向全球提供无盲区、无死角的免费无线网络服务，任何人不管身处高山、大漠、极地还是海洋，只要手持一部价值不过数十美元的中继转发器，即可上网”，以现阶段的技术水平而言，其可行性非常低，是忽悠的成分也非常大。

　　不过谷歌也并非完全是忽悠，至少在地广人稀的场景能得到应用，特别是在南极、北极、撒哈拉沙漠等地区会取得比较好的用户体验。

好人必有好报

无济于事

异想天开

非同小可