在上个月中的FACEBOOK F8大会上,Facebook展示了2款无线天线,它可以将城市互联网信号传送到农村地区。Facebook为什么要开发天线?很简单,上网的人越多,使用Facebook服务的人也就越多。根据《连线》杂志的报道,Facebook的这两个天线技术和一些另外的通信计划让华为和爱立信这类通信设备上如临大敌。

Facebook究竟发布了什么?

Facebook在大会上展示的两款无线天线是由Connectivity Lab(连接实验室)的工程师秘密开发,实验室试图寻找新方法扩大网络覆盖范围。

当中的一款天线名叫ARIES,它可以将最远20英里外的城市网络信号传送到农村地区。

20160504A02 Project Aries

根据Facebook统计的数据,全球97%的人口生活上述半径范围之内,从理论上讲,ARIES可以让全球大多数未上网的人口连接到互联网。Facebook介绍说天线的价格比光纤、电力线缆便宜得多,现在的农村地区用许多微型信号塔提供宽带服务,它的成本比Facebook天线也要昂贵。

另外一款是叫作Terragraph,这款天线的使命是改进城市网络的性能。

20160504A03 Terragraph Network

通过光纤连接到信号塔(也就是基站),然后将信号发送到手机及其它设备。这是一般通信的做法。

而Terragraph并没有选择这种方案。相反,Terragraph通过空闲未授权无线电波直接连接到基站。

详细了解Aries和Terragraph

Project Aries

Project Aries的着重点就是基站。我们通常所熟知的基站指的是公用移动通信无线电台的一种形式,是在一定的无线电覆盖区中,通过移动通信交换中心,与移动电话终端之间进行信息传递的无线电收发信电台,项目ARIES也充分证明了Facebook在倾力打造频谱和能量高效的使用测试平台。不同于传统的基站平台,Facebook配备了巨无霸级别的96天线,频谱效率高达71bps/Hz,据说很快还会突破100bps/Hz。也许你还不了解这种配置到底多么的牛叉,举个例子来说,就是你现在在大厦打电话的时候,有的时候因为信号不好非常的想扔手机,而有了上面的配置,打电话,那就是相当清晰。

现如今,我们也知道很多的地方关于基站方面,都是使用的MIMO技术(Multiple-Input Multiple-Output,技术指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线,使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收,从而改善通信质量。它能充分利用空间资源,通过多个天线实现多发多收,在不增加频谱资源和天线发射功率的情况下,可以成倍的提高系统信道容量,显示出明显的优势、被视为下一代移动通信的核心技术。)。简单的说,就是多输入多输出。而ARIES是这样的技术的一个实施例,它能充分利用空间资源,通过多个天线实现多发多收,在不增加频谱资源和天线发射功率的情况下,可以成倍的提高系统信道容量,显示出明显的优势、被视为下一代移动通信的核心技术。

同时,Facebook也坚信“Project Aries”将帮助把5G无线通讯带入到农村地区。大规模MIMO的使用能够增强其整体带宽的系统参数,简单的说,你可以认为通过发射大量天线提供的波束而形成效果叠加,这样就可以降低城市间因为距离的问题而造成的损耗。另外,这种多重叠加之后的低频仍然可以利用在广大的农村地区。有了这样的目标,他们除了需要做更高于4G现有无线通信MIMO方面的更高探索外,还需要拓展更多的基站甚至是寻找更具实力的制造商。

Terragraph Network

Terragraph是一种60HZ,多节点的无线系统,该系统能够为人口密集的市区提供高速网络。利用现成的部件以及云服务进行密集型数据处理,整个Terragraph在经过优化之后成为了一种大批量,低成本的产品。

虽然说WiGig因为会吸收氧气和水而有所损耗,人们通常都不会选择使用它的。但是美国,英国,德国,中国,韩国,日本以及其他国家已经认识到了使用该频段(也叫做V-band频段)所带来的好处。该频段不仅无需许可,效果和Wi-Fi 2.4 GHz以及5 GHz频段也很接近。60HZ频段通常适用于7 GHz的宽带,美国这类思维超前的国家开始试图将之扩展到14GHZ。

这个决定的受益方之一就是 WiGig,WiGig是Wi-Fi传输标准的增强版,能够为室内提供高带宽的交流信号。Terragraph的无线网络系统就使用了WiGig标准的无线电。它是专门为消费型电子产品而设计的,它能够让我们在传统的电信基础设施上建造一些价格便宜的节点。

由于60 GHz的信号范围有限,这些节点会在城市内以200-250米的间隔进行放置。这种带宽巨大的节点不仅具有独特限制干扰的特性,还简化了网络规划。无需许可的频谱有助于进一步降低成本。Terragraph 的设计能为整整一条街提供网络覆盖,Terragraph 为了维持60GHZ所需要的高度的定向信号安装了相位阵列天线,而且该装置能够扩展覆盖范围。鉴于Terragraph的网络体系结构,它能够自动寻找路线避开人口密集城区环出现的干扰(这类干扰通常会出现在高层建筑或由于用户密集而造成的网络拥塞中)。

Terragraph同样利用技术为Facebook建造了一个大的中心数据库。我们为了解决 TCP/IP的无线连接问题而重新构建了媒体接入控制(MAC)。我们通过使用TDMA/ TDD系统的 MAC协议,发现网络效率和 Wi-Fi/WiGig存在的时候相比提升了6倍。

最后,Terragraph为了能够提供快速,有吸引力又便宜的设备,而将属性和工业设计进行了结合。它还能降低干扰性,让客户在看不见的时候也能轻便的操作。对于那种住在多个单元的客户或是在高楼里办公的单位来说,Terragraph系统会离建筑的距离更近。结合Wi-Fi接入点来说,Terragraph是实现100%街道Wi-Fi覆盖率成本最低的方法之一。

和NOKIA和Intel联手,挑战传统运营商

今年二月份,Facebook宣布与诺基亚、英特尔,还有其他一些电信公司联手打造开源硬件和软件平台,简化通信网络建设。这也是Facebook五年前为社交网络数据中心打造类似项目之后的又一尝试。如果项目成功,运营商网络建设将更加模块化,但这也意味着爱立信和思科等电信设备提供商的经营会受到冲击。

acebook提议的电信基础设施项目旨在打造开源硬件和软件,覆盖电信网络三大要素:接入、回传及内核。接入即手机或电脑连到网络的第一步,涉及基站和信号塔等。回传解决信号如何从设备传到互联网的问题,在根据不同情况采取光纤接入,也可能铜线或微波接入方式。连上网后,数据包要准确传送至目的地,并在蜂窝网络上计算清楚,以便付费或应用需求(传统的短信与Whatsapp信息采用的是不同的传输方式),而不同之处就由内核来解决。

当然这些都是电信基础知识,此外,由于电信系统诞生以来已经超过一个世纪,可以说是由各种复杂装备及专用软件支撑起来的混合体。然而,互联网以及各种互联网上利用数据联接技术而绕过运营商的服务发展迅猛,已经威胁到传统商业模式。

比如,当Facebook Messenger或WhatsApp能够“免费”发信息时,用户就不会再发20美分一条的短信。专用、累赘且昂贵的设备正阻碍运营商发展,不仅使运营成本上升、创新缓慢,还让电信企业管理者担心变成“哑巴管道”。

进入云模式

运营商正努力从云服务提供者寻找解决问题的思路。电信运营商最大的问题在于,能否迅速转变,以及供应商能否保持同步。举个例子,美国电话电报公司已经开始采用软件定义基础设施,但底层基础设施的转变还相对落后。应用新设施后,贝尔公司就可以在无需手动更改设备的情况下提升服务灵活性,而且全网设计也能得到简化。

作为打造新型网络计划的一部分,美国电话电报公司已经宣布2015年其SDN部分的工作已完成5.7%,2016年底将完成30%。公司计划使用爱立信和英特尔设备铺设下一代无线网络。

Facebook的TIP项目与美国电话电报公司目标相似,甚至还与英特尔合作。其他合作商还有德国电信、诺基亚,SK电讯、环球电信等。

Facebook希望用模块化组件把硬件和软件集合起来,打造一个更加简化的网络架构,替代当前电信网络中昂贵、专属的设备。虽然Facebook此前曾有过开源硬件的尝试,但电信业远比建个服务器要复杂得多,因此该项目虽然为开源性质,但仍涉及牌照问题。

2011年4月,Facebook启动了旨在建设开源服务器的开放计算机基金项目。当时,Facebook认为服务器制造商在服务器上添加了很多不必要的东西,增加了成本且能耗。

可以想象,对于一家像Facebook这样需要成千上万台服务器的公司来说,哪怕每台服务器上的多余组件只要2美元也意味着成本剧增。2015年,公司称在开源服务器方面的投资已节省了20多亿美元。

Facebook和其他服务器大用户获得实惠,就意味着服务器制造商要吃点亏。戴尔和惠普从一开始就是开放计算机项目的合作伙伴,但很显然把简化版服务器卖给要求如此严格的买方利润非常微薄。戴尔还算撑得住,惠普的日子艰难多了。电信业此前已因合并及转向开放系统连受打击,这时Facebook又引入新模式,电信业的前景只会更残酷。

目前,设备供应商当中只有诺基亚是TIP项目的成员,另外两家全球大供应商爱立信和华为尚未加入。诺基亚也加入了早先开放计算机基金项目,爱立信刚刚加入。对于诺基亚来说,参与建设模块通信设备对其影响要小一些,而且阿尔卡特-朗讯在与诺基亚合并之前其实已经开始转型。但即便如此,对于其他想要把设备作为高度整体化系统来销售的供应商来说,模块化就意味着威胁。

由于供应商的选择很多,竞标网络组件的竞争变得激烈,这是以前未曾出现过的。德国电信整合转移和IP&固定通路部门副总裁阿莱克斯?克劳伯在邮件中表示,希望看到成本下降,效率提升。

我们相信,网络流量的指数级增长需要新的解决方案,路由器和交换机等网络设备也需要改进。开放计算机项目已经证明,硬件的开放性规范加上积极的行业环境能让成本和效率发生巨大变化——而TIP项目将在网络各领域都引发革新浪潮。

至于现有的供应商,克劳伯说像思科和瞻博网络(其设备销售也可能因该项目受到重挫)这样的公司,“我们期望看到改变,就像之前数据中心之前的改进一样。虽然新项目会冲击当前各方,但也创造了巨大的机会”。

进程

目前Facebook已经与环球网络在菲律宾一个小村庄共同建了一个试点,用TIP设备提供网络。Facebook基础设施部副总裁杰森?泰勒估计,今年下半年将会测试更多网络。此外,虽然电信基础设施复杂,成本节约可能不如数据中心那么大,但运营商很可能会从模块化革新中尝到甜头。

比起认为TIP只是昙花一现或影响微弱的企业来说,迅速降低成本转而为TIP提供产品的设备供应商们日子也会更好一点。值得思考的是TIP到底能走多远。Facebook当时推出开放计算机项目时,大多数有巨型数据中心的企业和金融服务行业公司都采用了。然而,现在服务器制造商依然可以指望企业客户购买昂贵的服务器来获取更高利润,而电信设备市场的买家却少得多。

因此,最终会不会出现一部分客户采用TIP项目,另一些人避之不理,现在还不得而知。即便是那些不参与该项目的企业,也很可能会认同通过软件定义基础设施进行模块化和灵活化转变的思路,并购买真正支持协同操作的设备。

所以,对于开源交换机、Open Flow以及其他推动网络开放并支持供应商和设备间协同操作的举动,思科等供应商一直心怀顾虑。

可以说Facebook通过TIP创建了一个框架和联盟,确保不用再因循守旧,也不用受积重难返的行业潜规则拖累就能实现协同操作,电信行业早就需要改一改了。说服诺基亚和运营商加入说明Facebook至少开了个好头,也让TIP更值得关注。如果我是思科、爱立信、华为或瞻博,现在就会打起精神保持警惕了。

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