天下網商記者 黃天然
非洲是全球網際網路普及率最低的大洲，13億非洲人中，能上網的僅佔28%。
不過，一種創新便捷的通信網絡設備正在改變這一現狀。谷歌母公司Alphabet旗下的通信網絡建設公司Loon，通過特製氣球基站，為非洲偏遠地區送去了網際網路服務。
7月7日，第一批35個氣球通信基站，已經部署在肯亞距離地面20公裡的上空，這些基站將聯合當地電信運營商Telkom，為覆蓋肯亞中西部5萬平方公裡的區域提供4G網絡，這片區域約佔肯亞國土面積五分之一，首都奈洛比也在氣球基站4G網絡覆蓋範圍之內。
在肯亞升空的氣球基站 圖片來源：Loon
氣球基站加快4G普及
「現在你們擁有了一套更快的網絡，希望你們的蜂蜜可以在網上打開銷路，好好利用它。」今年6月，肯亞總統肯雅塔參加了氣球基站網絡測試，他用手機與首次實現4G覆蓋的西部蜂農進行視頻通話，鼓勵他們用好網際網路技術，早日脫貧致富。
肯亞總統肯雅塔與西部村莊的蜂農視頻通話
測試期間，已有35000位肯亞用戶連接到了氣球基站通信網絡。
氣球基站升空後肯亞村民測試網際網路
Loon公布的測試數據顯示，氣球基站的4G網絡上載速度為4.74Mbps，下載速度為18.9Mbps，延遲為19ms，足以支持智慧型手機語音視頻通話。
Loon氣球基站成功讓肯亞偏遠地區有了4G
肯亞是非洲網絡覆蓋率較高的國家，網際網路普及率高達90%，然而大多數通信公司只提供3G網絡服務，2017年，4G網絡僅覆蓋了肯亞三分之一不到的網民。
2017年肯亞最大運營商之一Safaricom提供的2G、3G和4G信號區域地圖 圖片來源：Opensignal
尤其在人煙稀少、地形崎嶇的農村地區，建造4G基站的投資回報比太低，因此當地電信運營商缺乏足夠意願，將4G網絡覆蓋到整個國家。
而Loon這家公司的願景，和馬斯克的星鏈計劃如出一轍，都是希望通過技術創新，將網際網路服務提供給那些偏遠地區的人們，縮減貧窮農村與富裕城市之間的數字鴻溝。
肯亞總統宣布批准氣球基站建設計劃
新冠疫情爆發後，隨著在線辦公、貿易需求猛增，肯亞政府意識到建設全國高速行動網路的必要性，他們與Loon一拍即合，在今年3月啟動了氣球基站計劃。
十年練就平流層通信絕活
據Loon公司CEO韋斯特格萊斯介紹，氣球基站其實就是一個搭載在氣球上的手機信號基站，而氣球懸停在距離地表大約20公裡高度的平流層中，通常可持續停留100天，最長記錄可達190天。
平流層中沒有雨雪雷電，但有時速100公裡以上的強風，還有高紫外線輻射和零下90攝氏度的低溫。
Loon氣球基站項目示意圖 資料來源：谷歌／Loon
為了讓氣球基站在苛刻的環境條件下正常工作，Loon的工程師在氣球的材料、設計、能源方面進行了無數次嘗試，積累了近10年的經驗。
氣球材料極限測試 圖片來源：Loon
目前製造氣球的材料，是一種聚乙烯薄片，厚度僅與三明治塑料包裝袋相當，卻足以承受極端惡劣氣候條件。
Loon的氣球大約有12米長、15米高，截面有網球場那麼大，表面積有500平方米，由兩個氣腔組成——內氣腔為空氣，外氣腔為氦氣，氣球底部閥門通過抽入排出空氣，控制氣球上升下降。
平流層氣流方向變化多端，這為控制氣球軌跡帶來巨大挑戰。
在美國海洋和大氣管理局全球風速和風向模型輔助下，經過100萬小時訓練飛行，飛行裡程加起來可繞地球1000圈，Loon打磨出一套基於AI算法的飛行控制系統，可以讓氣球始終懸浮在一片相對穩定的位置範圍內，且無需人工幹預和控制，這也是氣球基站的核心技術。
美國海洋和大氣管理局全球風力模型
氣球可以通過平流層上下層不同風向保持相對位置
此外，氣球基站的設備箱中還配有GPS定位系統、氣象傳感器以及一個eNodeB LTE基站，電力則由太陽能電池板提供，通常幾小時日照就可產生上千瓦電力。
氣球上的太陽能電池板
氣球基站與地面通信系統配合，就是一個空中手機信號發射塔。據Loon介紹，一個氣球基站可以覆蓋地面直徑40公裡的圓形區域，可容納上千人同時連接到網絡。
部署氣球基站時，氣球由地面大型發射塔放出升空。設備停用時，氣球可以釋放氣體並自動部署降落傘控制著陸，下降過程會與當地空管協調，確保降落在人煙稀少的地區，地面小組還將回收設備再次利用。
氣球由地面大型發射塔放出升空
48小時搭建通信網絡
和星鏈網絡一樣，通過氣球基站搭建空中通信網絡，是一種顛覆傳統的創新模式。空中通信網絡不太可能取代人口稠密地區的地面基站和光纖網絡，但對地廣人稀的地區意義重大。
Loon氣球基站的最初用途曾是應急通信。
2017年，瑪利亞颶風摧毀了美屬波多黎各全島的電力設施，通信基站全軍覆沒後，氣球基站首次亮相，為當地20萬人提供了臨時應急通信服務。
CNN報導Loon氣球基站提供應急服務
2019年，8.0級大地震襲擊秘魯小城洛雷託，兩天後，災區的人就藉助Loon氣球基站恢復了通信。
2019年秘魯亞馬遜雨林區發生8.0級大地震
氣球基站最大的優勢在於部署便利，正如Loon的英文含義「懶人」一樣，他們部署通信網絡不需要大費周章建設地面光纖網絡和基站，也不需要發射通訊衛星，Loon通過氣球網絡模塊部署，最快只需48小時就可以建好一套通信網絡。
肯亞的項目，是Loon迄今為止最大規模的一次商業部署，從決定合作到正式商用，前後也就花了四個月時間。
氣球基站在非洲成功商用落地，是Loon發展史上邁出的重要一步。Loon也將2020年視為「平流層通信新時代」的元年。
目前，Loon與電信運營商Vodacom聯手，已在第二個非洲國家拿到訂單：莫三比克的兩個省也將部署覆蓋全省範圍的氣球基站。考慮到非洲還有10億人口生活在網際網路世界之外，這將是一片前景廣闊的市場。
此外，Loon也與秘魯電信運營商Telefonica籤下合約，將為欠缺網際網路服務的亞馬遜熱帶雨林區提供長期服務。
從星鏈衛星到氣球基站，顛覆傳統基站的創新方案越來越多。世界將以更多元的方式擁抱網際網路，網際網路服務終將變得無處不在。
參考資料：
NYT：A Bird? A Plane? No, It’s a Google Balloon Beaming the Internet
The Verge：Alphabet’s Loon balloons provide their first commercial internet service in Kenya
Techcrunch：Alphabet’s Loon deploys internet connectivity balloons to Kenya for first commercial service launch
telegraph：Alphabet’s Loon is a feat of human ingenuity – but simply proving it can work is not enough
itnews：Alphabet's Loon launches balloon internet service in Kenya
Forbes：Stratospheric Balloons Will Rain Tiny Electronic Spies From The Sky
Medium：Take me to Kenya