淺析Outernet計劃

駱 超，武秀廣

（國家無線電監(jiān)測中心，北京 100037）

1 引言

近日，美國媒體發(fā)展投資基金（MDIF）公司提出Outernet計劃，計劃于2015年6月前通過衛(wèi)星向全世界提供免費Wi-Fi接入，傳送新聞、信息、教育、娛樂等內(nèi)容，并實現(xiàn)雙向的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。

2 現(xiàn)狀介紹

Outernet計劃尤其針對全球40%不能自由完整地從互聯(lián)網(wǎng)獲取信息的地區(qū)，包括沒有互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的邊遠地區(qū)，也包括一些限制對獨立媒體進行訪問的國家。另外，在緊急情況下，Outernet也會發(fā)布一些人道主義的提醒，并對一小部分人提供雙向的網(wǎng)絡(luò)訪問，這項功能為由于自然災(zāi)害或人為因素對自由信息進行限制的地區(qū)的個人或組織保留。

Outernet項目提供的網(wǎng)絡(luò)將主要供人們訪問可汗學(xué)院、Coursera等開放課程網(wǎng)站，以及維基百科、Open Streetmap地圖、Ubuntu和比特幣數(shù)據(jù)塊鏈等。如果要成為內(nèi)容制造者和傳播者，目前能連接互聯(lián)網(wǎng)的用戶還可以整合信息內(nèi)容包傳到CSDS社區(qū)，被“頂”最多的內(nèi)容則會通過Outernet進行廣播。

但是，Outernet目前只是單向的信息傳遞系統(tǒng)，利用現(xiàn)有Wi-Fi設(shè)備接收單向的信息廣播，而不是上網(wǎng)，也就是說，Outernet計劃目前提供的網(wǎng)絡(luò)是單向的類似廣播的服務(wù)。與Google和Facebook聯(lián)網(wǎng)項目相比，Outernet目前只是一個發(fā)布信息的平臺，是一個僅供少數(shù)人發(fā)布主觀內(nèi)容的平臺。MDIF公布的Outernet計劃工作安排表見表1。

表1 Outernet計劃的工作安排表

3 技術(shù)手段

根據(jù)MDIF的描述，該公司將向近地軌道發(fā)射150余顆低成本微型衛(wèi)星，在地面上建立多個基站（地面站）并向衛(wèi)星發(fā)射數(shù)據(jù)流，在空間上利用基站的高增益天線和大功率設(shè)備與進行通信，在衛(wèi)星上使用的是基于UDP的Wi-Fi多播，將解析后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成無線網(wǎng)絡(luò)傳播到全世界的任意角落，并且連續(xù)不斷將其傳輸出去，直至收到新的數(shù)據(jù)流。也就是說，微型衛(wèi)星類似于一個超大的無線路由器。

傳統(tǒng)意義上的Wi-Fi是一個可雙向通信的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，但Outernet計劃尚未提及通過何種方式實現(xiàn)用戶終端雙向通信。

3.1 微型衛(wèi)星

20世紀90年代，隨著新技術(shù)、新思路的出現(xiàn)，小衛(wèi)星概念被提出[1]。

20多年來，全世界共發(fā)射小衛(wèi)星900多顆[2]，占發(fā)射總量的30%。利用小衛(wèi)星編隊組網(wǎng)運行，可以實現(xiàn)單顆衛(wèi)星難以實現(xiàn)的功能，并且方便添加新的系統(tǒng)和技術(shù)，從而使那些需要較長研制周期的儀器可隨時添加到衛(wèi)星中去。另外，小衛(wèi)星具有單星測控能力，使系統(tǒng)測控可靠性進一步加強。小衛(wèi)星有功能模塊集成化、功耗低、體積小、重量輕、成本低等優(yōu)點。但是小衛(wèi)星也具有壽命短、單點故障敏感、有效載荷有限等缺點。

Outernet計劃使用立方衛(wèi)星（Cubesat），屬于皮型衛(wèi)星，是一個10立方厘米的立方體，重約5千克，造價只需3 000元人民幣左右，發(fā)射成本約為6.5萬美元。因此，這項計劃僅衛(wèi)星一項需要花費上千萬美元，還不包括每年的維護和升級費用。立方衛(wèi)星的能量來源主要來自于太陽能板或電池轉(zhuǎn)換來的電能。

3.2 基于UDP的Wi-Fi多播

多播也稱為組播，網(wǎng)上視頻會議、網(wǎng)上視頻點播特別適合采用多播方式。多播可以做到不浪費很多帶寬的一對多通信，但其發(fā)送的內(nèi)容是由源節(jié)點來決定。

由于多播的重點是提高網(wǎng)絡(luò)效率，將同一數(shù)據(jù)包發(fā)送給盡可能多的計算機，但每個TCP連接可能需要重發(fā)不同的丟失的數(shù)據(jù)包，或者可能存在不同延遲、不同順序的到達和數(shù)據(jù)包集。因此，一般使用基于UDP的多播方式。

基于UDP的Wi-Fi多播則是通過Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)向智能手機和平板電腦以最低延遲直接發(fā)送視頻、實時消息、圖片等，至于交互行為的支持則沒有提及。

4 存在問題

目前，大部分微型衛(wèi)星的工作頻段是137～1450MHz，但ITU規(guī)則并未對微型衛(wèi)星的使用頻段等做明確規(guī)定。為避免可能造成的同頻干擾，歐洲等國已陸續(xù)在WRC12會議上提出相關(guān)提議，并將在WRC15會議上繼續(xù)進行討論。

Outernet計劃也面臨相同的問題，其計劃使用的頻段與Wi-Fi頻段相同，若實現(xiàn)雙向通信，衛(wèi)星將極易受到地面無線設(shè)備的干擾，衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)母蓴_問題仍需解決。

5 結(jié)束語

MDIF稱，這個項目的實現(xiàn)不存在技術(shù)障礙，并正在通過接受捐款的方式為Outernet計劃募集資金。但是，即使在暫不考慮技術(shù)可行性和運轉(zhuǎn)資金的情況下，Outernet計劃仍然飽受質(zhì)疑，如傳輸信息的來源、各國政府的支持與否，以及個人信息安全如何保障。

[1] 林來興.分布式小衛(wèi)星系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用前景[J].航天器工程，2010.19(1).

[2] 石衛(wèi)平，潘堅.微小衛(wèi)星的發(fā)展[J].國際太空，2001(09).