在肯尼亚升空的气球基站 图片来源：Loon
非洲是全球互联网普及率最低的大洲，13亿非洲人中，能上网的仅占28%。
不过，一种创新便捷的通信网络设备正在改变这一现状。谷歌母公司Alphabet旗下的通信网络建设公司Loon，通过特制气球基站，为非洲偏远地区送去了互联网服务。
7月7日，第一批35个气球通信基站，已经部署在肯尼亚距离地面20公里的上空，这些基站将联合当地电信运营商Telkom，为覆盖肯尼亚中西部5万平方公里的区域提供4G网络，这片区域约占肯尼亚国土面积五分之一，首都内罗毕也在气球基站4G网络覆盖范围之内。
气球基站加快4G普及
“现在你们拥有了一套更快的网络，希望你们的蜂蜜可以在网上打开销路，好好利用它。”今年6月，肯尼亚总统肯雅塔参加了气球基站网络测试，他用手机与首次实现4G覆盖的西部蜂农进行视频通话，鼓励他们用好互联网技术，早日脱贫致富。
肯尼亚总统肯雅塔与西部村庄的蜂农视频通话
测试期间，已有35000位肯尼亚用户连接到了气球基站通信网络。
气球基站升空后肯尼亚村民测试互联网
Loon公布的测试数据显示，气球基站的4G网络上载速度为4.74Mbps，下载速度为18.9Mbps，延迟为19ms，足以支持智能手机语音视频通话。
Loon气球基站成功让肯尼亚偏远地区有了4G
肯尼亚是非洲网络覆盖率较高的国家，互联网普及率高达90%，然而大多数通信公司只提供3G网络服务，2017年，4G网络仅覆盖了肯尼亚三分之一不到的网民。
2017年肯尼亚最大运营商之一Safaricom提供的2G、3G和4G信号区域地图 图片来源：Opensignal
尤其在人烟稀少、地形崎岖的农村地区，建造4G基站的投资回报比太低，因此当地电信运营商缺乏足够意愿，将4G网络覆盖到整个国家。
而Loon这家公司的愿景，和马斯克的星链计划如出一辙，都是希望通过技术创新，将互联网服务提供给那些偏远地区的人们，缩减贫穷农村与富裕城市之间的数字鸿沟。
肯尼亚总统宣布批准气球基站建设计划
新冠疫情爆发后，随着在线办公、贸易需求猛增，肯尼亚政府意识到建设全国高速移动网络的必要性，他们与Loon一拍即合，在今年3月启动了气球基站计划。
十年练就平流层通信绝活
据Loon公司CEO韦斯特格莱斯介绍，气球基站其实就是一个搭载在气球上的手机信号基站，而气球悬停在距离地表大约20公里高度的平流层中，通常可持续停留100天，最长记录可达190天。
平流层中没有雨雪雷电，但有时速100公里以上的强风，还有高紫外线辐射和零下90摄氏度的低温。
Loon气球基站项目示意图 资料来源：谷歌／Loon
为了让气球基站在苛刻的环境条件下正常工作，Loon的工程师在气球的材料、设计、能源方面进行了无数次尝试，积累了近10年的经验。
气球材料极限测试 图片来源：Loon
目前制造气球的材料，是一种聚乙烯薄片，厚度仅与三明治塑料包装袋相当，却足以承受极端恶劣气候条件。
Loon的气球大约有12米长、15米高，截面有网球场那么大，表面积有500平方米，由两个气腔组成——内气腔为空气，外气腔为氦气，气球底部阀门通过抽入排出空气，控制气球上升下降。
平流层气流方向变化多端，这为控制气球轨迹带来巨大挑战。
在美国海洋和大气管理局全球风速和风向模型辅助下，经过100万小时训练飞行，飞行里程加起来可绕地球1000圈，Loon打磨出一套基于AI算法的飞行控制系统，可以让气球始终悬浮在一片相对稳定的位置范围内，且无需人工干预和控制，这也是气球基站的核心技术。
美国海洋和大气管理局全球风力模型
气球可以通过平流层上下层不同风向保持相对位置
此外，气球基站的设备箱中还配有GPS定位系统、气象传感器以及一个eNodeB LTE基站，电力则由太阳能电池板提供，通常几小时日照就可产生上千瓦电力。
气球上的太阳能电池板
气球基站与地面通信系统配合，就是一个空中手机信号发射塔。据Loon介绍，一个气球基站可以覆盖地面直径40公里的圆形区域，可容纳上千人同时连接到网络。
部署气球基站时，气球由地面大型发射塔放出升空。设备停用时，气球可以释放气体并自动部署降落伞控制着陆，下降过程会与当地空管协调，确保降落在人烟稀少的地区，地面小组还将回收设备再次利用。
气球由地面大型发射塔放出升空
48小时搭建通信网络
和星链网络一样，通过气球基站搭建空中通信网络，是一种颠覆传统的创新模式。空中通信网络不太可能取代人口稠密地区的地面基站和光纤网络，但对地广人稀的地区意义重大。
Loon气球基站的最初用途曾是应急通信。
2017年，玛利亚飓风摧毁了美属波多黎各全岛的电力设施，通信基站全军覆没后，气球基站首次亮相，为当地20万人提供了临时应急通信服务。
CNN报道Loon气球基站提供应急服务
2019年，8.0级大地震袭击秘鲁小城洛雷托，两天后，灾区的人就借助Loon气球基站恢复了通信。
2019年秘鲁亚马逊雨林区发生8.0级大地震
气球基站最大的优势在于部署便利，正如Loon的英文含义“懒人”一样，他们部署通信网络不需要大费周章建设地面光纤网络和基站，也不需要发射通讯卫星，Loon通过气球网络模块部署，最快只需48小时就可以建好一套通信网络。
肯尼亚的项目，是Loon迄今为止最大规模的一次商业部署，从决定合作到正式商用，前后也就花了四个月时间。
气球基站在非洲成功商用落地，是Loon发展史上迈出的重要一步。Loon也将2020年视为“平流层通信新时代”的元年。
目前，Loon与电信运营商Vodacom联手，已在第二个非洲国家拿到订单：莫桑比克的两个省也将部署覆盖全省范围的气球基站。考虑到非洲还有10亿人口生活在互联网世界之外，这将是一片前景广阔的市场。
此外，Loon也与秘鲁电信运营商Telefonica签下合约，将为欠缺互联网服务的亚马逊热带雨林区提供长期服务。
从星链卫星到气球基站，颠覆传统基站的创新方案越来越多。世界将以更多元的方式拥抱互联网，互联网服务终将变得无处不在。
