讓寬帶惠及所有人,懸浮空中的無線基站
2019-11-05 02:40:19
供稿：網友
ADSL的普及一下子拉近了用戶與寬帶的距離，但像ADSL一類的寬帶服務在許多地方還不能享受。各運營商在擴大服務區域時，要對所需成本和預期用戶數量進行綜合判定。因此，受地理因素影響難以收回投資的地區就很難普及寬帶服務了。
那么，這些地區的用戶就永遠用不上寬帶服務了嗎？從法律上講，寬帶屬于“通用服務”，也就是說假如被視為與電話一樣“屬于在日本國內到處都能使用的通信服務”的話，應該是一下子普及到全國各個角落的，但現實中這種可能性卻微乎其微。
從技術層次或成本上來看，還有沒有可以覆蓋廣泛區域的更有效的通信基礎系統呢？
懸浮在2萬米高空的飛艇無線基站
提起完全覆蓋廣大地區的服務，我們首先想起的是衛星通信或衛星廣播服務。
廣播電視有BS（電視衛星）與CS（通信衛星）電視。用1顆（或2顆）衛星就能提供覆蓋日本全國的服務。幾乎不受地理條件的限制。具體到通信方面，我們想到了衛星手機服務“銥星系統”?！般炐窍到y”是一項劃時代的計劃，由66顆低軌衛星組成一個可覆蓋全球任何位置的電話系統。但由于在技術開發和衛星發射等方面的成本過于龐大而最終破產（隨后重開了面向特定用途的服務）。
盡管使用衛星有諸多優點，但也存在發射成本龐大的問題。那么，能不能用較低成本構筑一個覆蓋全日本所有角落的寬帶系統呢？
基于這一理念，目前正在加緊技術研究的就是名為“同溫層平臺”的構想。2002年12月，日本的獨立行政法人通信綜合研究所（CRL）報告了研究進展現狀。對于這一概念諸位也許還很生疏，下面就先為大家作一介紹。
同溫層是指高度在10km～50km的大氣層，在其中風速相對較弱的20km四周發射飛艇或飛機作為無線通信與廣播電視的基站局這就是同溫層平臺構想。假如發射數十個長度在200米以上的飛艇的話，就能構筑一個覆蓋全日本的通信/廣播平臺。它不僅能用作寬帶接入線路，還可以作為數字電視節目及手機的基站使用。
那么為什么要研究這一系統呢？我們看一下其特點就清楚了。其特點可列出以下幾點：
（1）與地面基站不同，1架飛艇或飛機就能覆蓋半徑100km以上的區域（仰角為10度時）
?。?）由于負載容量很大，可搭載各種通信/廣播設備
（3）與人造衛星不同，可以對飛機或飛艇進行回收以便進行設備維修與更換
?。?）與地面靜止衛星不同，由于仰角大，不大受建筑物等的影響
（5）與使用地面靜止衛星相比可以減小傳輸延遲，也可以降低電波的發射功率
?。?）與衛星通信/廣播一樣，在發生地震等災難時所受影響也很小
?。?）與手機或廣播電視系統需要發射衛星以及重用土地修建地面站不同，可以大幅度降低成本。
其中，最后一項成本優勢尤為重要。根據計算，用于同溫層平臺的飛艇預計每個在50億日元左右，要覆蓋日本全國的話需要20個飛艇，總計需要約1000億日元。與此相比，在日本推廣第3代手機的話需要數萬億日元的設備投資。當然這數萬億日元的效果不能等同于1000億日元，但即便只是節約掉土地和基站建設的費用，也能大幅降低投資成本。況且還能同時搭載數字電視節目等手機以外的設備，這樣成本優勢將會進一步擴大。
像這樣同溫層平臺在充分發揮衛星廣播與衛星通信優點的同時，又能盡量減少其不利之處，難道不正是人們所希望的基礎設施嗎？
世界上首次驗證試驗獲得成功！
同溫層平臺的研究開發并非最近一兩年才開始的。日本郵政?。ìF總務?。?989年就開始了初步研究。 1998年郵政省與科學技術廳（現文部科學?。┞摵辖M成了同溫層平臺開發協議會，開始研究開發工作。目前除前面提到的CRL與通信廣播機構（TAO）等在繼續開展技術研究外，部分企業也在進行飛艇的研究等工作。
CRL于2002年6～7月在美國夏威夷進行了同溫層平臺驗證試驗，并于2002年12月發表了試驗報告。
在試驗中，以太陽能作動力飛行的太陽能飛機“Pathfinder Plus”上搭載了數字高清楚度電視轉播設備和第3代手機IMT-2000的基站設備，滯留在夏威夷的20km高空，以此來測試同溫層的無線通信基站與地面互聯網及終端間的通信是否暢通。
此次通信試驗異常成功。雖在IMT-2000中繼中出現了部分干擾，但結果證實完全可以通過技術手段解決。這是世界上首例同溫層無線基站中繼通信試驗。
但邁向實用化的道路卻很遙遠，其中最大的課題就是飛機與飛艇的建造工作。CRL在此次試驗中使用的 Pathfinder Plus實際上是由美國NASA等研制的，日本國內還沒有這樣的太陽能飛機。而且作為真正同溫層平臺的飛艇要比飛機的載重量更大，目前世界上還沒有這樣的飛艇。
在20km高空的同溫層漂浮的飛艇需要輕而堅固的艇體，但所需材料及結構等方面的研究尚未完成。而且將飛艇定位于某一點的技術目前尚不具備。此外，為了在沒有太陽的夜間進行通信與廣播的中繼還需要儲存電力的燃料電池技術等。
在日本國內，川崎重工于2002年4月制造出了無人飛行飛艇的樣機，但離投入實用的飛艇還很遙遠。本次進行試驗的CRL認為：“飛艇要投入實用也許要到2010年左右”。
假如順利的話到2007年就能完工新東京塔
但時不我待。以NTT DoKoMo為首的移動電話運營商已經開始推出“FOMA”等第3代手機服務，龐大的設備投資正在各地展開。電視節目的微波數字電視也計劃今年底在關東地區開播。目前正討論在現在的東京塔上安放數字廣播電視設備，但在上野公園內建設用于關東地區數字微波電視的“新東京塔”的計劃已經浮出了水面。盡管尚未做出最后決定，但總投資450億日元的這一項目假如順利的話預計到2007年就能完工。
這些通信/廣播基礎設施假如全部完工的話，同溫層平臺的優勢自然會減弱。正如前面看到的那樣，只有搭載通信與廣播等各種各樣的設備，才能降低各種系統的平均構筑費用，這才是同溫層平臺的最大優勢。但假如照目前趨勢發展下去的話，很輕易形成技術終于成熟開始投入實用化時、卻沒有設備搭載的尷尬局面。假如只作為寬帶的最后一公里使用的話，未免太奢侈了。
盡管這樣，我個人還是對同溫層平臺抱有很大期望，理由就是可以通過重新發射升空以更換搭載的設備。盡管同溫層平臺成為第3代手機基礎設施的可能性不太大，但也許在第4代手機中能被應用。日新月異的寬帶也能及時得到對應。
同溫層平臺與那些隨著新技術的問世就被淘汰的技術不同，作為通信/廣播基礎設施的支柱，有望作為更為根本的基礎設施發揮作用。
