运营商不管,看美国农村如何自建无线网络和宽带

2017年09月02日 09:05 次阅读 稿源:网易科技 条评论

9月2日消息,国外媒体Motherboard撰文详述美国农村地区如何自行想办法去获得快速的宽带网络。主流电信公司没什么兴趣去将网络服务范围扩张至小城镇和农田,因此美国农村自行制定普及网络的解决方案。它们的解决方案包括:使用紧急服务的无线电天线塔、利用空白电视信号频段、建立公私合作等等。

以下是文章主要内容:

在科肖克顿闹市区的县委委员办公室,俄亥俄州科肖克顿三位县委委员中的一位戴恩·施洛克(Dane Shryock)走到墙壁上悬挂着的一张地图前面。他的手指沿着一条高速公路,指出前往一个农场的方向。他告诉我,到了该农场,我会看到高高的蓝色筒仓上方有个天线。

“你要沿着36号高速公路一直走下去,在这条县公路往左转,”施洛克说道,“左边有个墓地,然后你会看到一个大大的红色谷仓。”

我对着该地图拍了张照片。知道旧式的方位很有必要,因为该地址没有出现在谷歌地图上,此外,我的手机在我跨过了那条县公路的第三个山头之后就完全没有信号了。当时是7月的炎炎夏日,在阿巴拉契亚俄亥俄区域,我要去亲自看看农村地区如何不再等待主流电信公司给它们带来高速的网络,转而开始自行打造。

目前,大约1900万美国人仍然无法使用宽带网络。按照美国联邦通信委员会(FTC)的定义,宽带网络是指提供每秒25MB的下载速度和3MB的上传速度的网络。而那些用上宽带网络的人也往往觉得它费用过于高昂,不稳定,且有流量限制,因此无法满足现代上网需求。

在很多情况下,对于像康卡斯特(Comcast)和CharterSpectrum这样的大型互联网服务提供商来说,扩张到这些地区在经济上是不可行的:它们是农村地区,人口并不密集,而且在阿巴拉契亚地区的石质土铺设光缆成本不菲。即便联邦政府有提供补助来降低这些扩张的成本,美国也仍有数百个地区实质上还是互联网沙漠。

然而,这些城镇、山谷(位于阿巴拉契亚山谷之间的小型农村地区)以及大片农田已经联合起来将互联网带到它们的家家户户。它们共同找到富有创新性的解决方案来绕过财务、技术和地形方面的障碍,实现互联网的普及。它们正取得成功,包括科肖克顿县公路的那家农场。

你有看到网络天线吗?

这只是在全美各地的农村都在发生的故事的其中一个例子。下面,看看3个不同州的3个农村县区,展示乡民是如何用他们最擅长的方式将他们所在的地区带到数字时代:心灵手巧,坚忍不拔,一如既往地勤勤恳恳。

“硅山谷”(Silicon Hollow

肯塔基州莱彻县

莱彻县处在煤炭区的中心地带。它位于肯塔基州的角落,占地300平方英里,人口2.5万,就在弗吉尼亚州边境附近。它群山起伏,森林茂密,城镇很小,用木板封闭的矿井到处可见。跟许多类似的地区一样,该县由于煤炭行业日渐衰退而遭受重创。

不过,虽然包括美国总统唐纳德·特朗普(Donald Trump)在内的政要纷纷呼吁“重振煤炭业”,但许多的这些社区的居民更希望向前看,着眼于未来。在他们眼里,未来要看高速互联网,而不是煤炭。

“我们将此视作煤炭城镇的下一次经济革命,”莱彻县去年末成立的宽带委员会会长哈里·柯林斯(Harry Collins)指出,“我们的铁路轨道现在大都毁掉了——革命已经在发生。我们认为,这次数字革命的变革性与1920年代和1930年代期间的铁路轨道没什么两样。”

在阿巴拉契亚俄亥俄区域举行的农村宽带峰会上,我会见了柯林斯和宽带委员会副会长罗兰·布朗(Roland Brown)。期间,他们与其他在农村互联网普及上走得更远的农村地区领导者进行了战略和想法方面的交流。

根据肯塔基教育与劳动力统计中心的数据,他们所在的肯塔基地区是该州失业率最高的地区,达到10.2%。该比例相当于全美平均水平的两倍多。该地区的人口健康指标也比较差,受教育程度低,可能也无法离家出外工作,因为他们需要留在家里照顾小孩或者年迈的亲人。布朗告诉我,高速互联网可能有助于缓解人们所有的这些压力。

“要是我们有稳定可靠的宽带网络,我们就能够实施远距离医疗,能够连接上来自其它地区的医生。”布朗说道,“如果我能够让人们在家就能上网上学,他们就能够提高受教育程度,这长期而言肯定会有助于我去吸引雇主到来。这里面有太多的经济和社会方面的益处。”

肯塔基州的其它地区已经给农村互联网树立了一个很高的标准。该州中部的杰克逊县有1.3万多名居民,占地350平方英里。它还拥有覆盖每家每户的千兆超高速光纤网络。

为了跟上杰克逊县的网络普及步伐,莱彻县成立了宽带委员会。今年2月,该委员会举行了首次会议。一开始,他们先去调查整个地区来确定网络覆盖率最低的区域。他们很快便发现位于该县西南角落的一个区域完全没有网络可用。覆盖55英里山岭地区的10家企业和489户家庭完全没有高速网路可上。该委员会于是决定先聚焦这一区域,他们将此称作“第一期”项目。

不过,连接阿巴拉契亚这一农村山区绝非易事。该地区有许多的丘陵和谷地,与最近的网络枢纽有很远一段距离。该县已经向农业部社区连接项目(Community Connect)申请130万美元的资助,到9月份就会出是否获批的结果。县政府也承诺向该项目出资20万美元,因此总经费最高可达150万美元。

如果最终获得补助,莱彻县计划从怀茨堡(县政府10英里以外)向“第一期”区域发出宽带信号,然后向家庭和企业提供光纤网络。但这将会一项东拼西凑的工程,有的光纤铺设在长谷地的边缘结束,经过另一个基站将信号传送给居住于另一端的人。

“我们永远都无法将山脉夷为平地来连接世界的其余地区,但我能够铺设绕过山脉的光纤。”

委员会建立了一个“一次性挖掘”(dig once)的项目,即每当该区域要进行道路施工或者维修的时候,县区工人同时也要铺设光纤。该委员会也在研究通过创新性的技术来沿着高速公路铺设网络,比如进行小规模的挖沟,在道路底下几英寸嵌入光缆,然后铺上沥青。

“该举降低了动物破坏你的光缆,或者汽车发生事故毁坏光缆,又或者风暴将其摧毁的风险。”布朗说道。

长期而言,他们的目标是通过一种类似于公共设施(如水电)的市属宽带服务,覆盖莱彻县尽可能多的区域,该服务要能够独立运营,即便它无法取得收益。这是国会议员哈尔·罗杰斯(Hal Rogers)在肯塔基州领导的一个大项目的一部分,他设想科技将会填补煤炭业留下的大多数空缺,并提出了“硅山谷”的愿景。正当莱彻县准备铺设其最初几英里的光纤网络,那一愿景让宽带委员会的志愿者们充满动力。

“宽带是数字铁路,我们寄望于利用它带来更多的就业岗位,带来教育的机会。”柯林斯说道,“我们永远都无法将山脉夷为平地来连接世界的其余地区,但我能够铺设绕过山脉的光纤,然后我就能够连接世界的其余地区。”

电视网络

马里兰州加勒特县

谢丽尔·德贝里(Cheryl DeBerry)很喜欢拿她的家乡在马里兰州的位置开玩笑。

“我们的北边是宾夕法尼亚州,东边、西边和南边都是西弗吉尼亚州,”德贝里跟我说,“我都不大清楚我们是连接马里兰州的哪个地方。”

加勒特县位于马里兰州狭长地带的最西侧。它就坐落在梅森-迪克森线(宾夕法尼亚州和马里兰州之间的分界线)底下,恰好在阿巴拉契亚山脉上。该农村地区到处是山,草木丛生——与科德角恰恰相反。

这种地理环境是加勒特县宽带网络覆盖率较低的部分原因。截至2011年,该县不到60%的居民拥有宽带网络。那一年,县委委员让德贝里供职的经济开发部鉴定改善该地区经济的头号要务。德贝里和她的同事很快就将目标锁定在高速网络的连接上。

她们提出要将整个加勒特县的宽带覆盖率提升到90%。在该人口密度低和到处是丘陵树木的地区,实现那一目标绝不轻松。一开始,该县向阿巴拉契亚地区委员会(支持阿巴拉契亚地区经济发展的联邦州合作组织)申请资助。拿到那笔钱和部分县资金以后,当地政府聘请一家咨询公司制定一个实现其新目标的计划:与一家私营公司建立合作,利用手头上的任何资源来建成网络。

其中的一项资源就是未使用的电视频道。它们被称作“空白电视信号频段”(white space),由于电视台转向使用需要较少频段空间的数字通道,很多以前用于广播模拟通道的频段已经不再被使用。所有的这些未使用“通道”能够充当WiFi网络扩展器,将互联网带到更加广泛的区域。实质上,如果你能够在当初的模拟通道时代看到本地电视新闻,那么你现在也能够让你家接上互联网。

据加勒特县政府的首席信息官纳撒尼尔·沃特金斯(Nathaniel Watkins)称,在该县这是一项巨大的资产。由于该县的地形,有多个未被使用的通道。

“我们四面环山,”沃特金斯说道,“在农村地区,我们算非常幸运,因为没有很多的电视广播公司占用那些通道。”

空白电视信号频段尤其有用,是因为它基于低频波传输,这意味着它不需要直线连接透射点和接收点。它能够穿过树木、丘陵和建筑物,因此非常适合在农村地区使用。美国联邦通信委员会最近批准使用通道绑定技术,该技术是指将多个连贯的通道捆绑起来,形成更大的带宽。加勒特县很快就利用了该项技术。

不过,虽然空白电视信号频段让处在马里兰州角落的这片地区大大提升了网络覆盖率,但它是该县目前唯一使用的一项联网工具。有直线连接的情况下——举例来说,如果地区中心有座高山可以建起基站——使用5Ghz无线系统能够带来更好的联网效果。为了将这些枢纽部署到尽可能多的地方,加勒特县政府开始寻找在任何足够高的东西上插上天线。

“人们允许我们在谷仓、筒仓和屋子两侧装上天线。”德贝里说,“树上也有天线。大家愿意让我们在他们的不动产上装上电线杆。他们非常渴望得到网络服务,也愿意帮助他们的邻居获得网络服务。”

通常来说,要结合使用几种技术:来自县政府所在地的光纤连接能够连通基站,然后基站通过空白电视信号频段传输几英里到某户家庭的谷仓上的小基站,接着小基站向所有的邻居发射出5G网络信号。每月花费75美元(低于或者相当于卫星网络服务),居民就能够获得下载和上传速度达5MB、无流量限制且可靠稳定不少的网络服务。

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结合使用多种不同的通信技术来给谷地带来网络服务

德贝里称,县政府委托私营合作伙伴来展开这些工程,不过它并没有试图与一直服务该地区的本地互联网服务提供商竞争。他们也与这些企业合作扩展他们的服务,让县里的暑假工挖沟,让那些企业能够再将其网络扩张一英里,触达尚未被服务的地区。

“我们最近完成了一项那样的工程,一家有线电视公司现在能够给25处的新家庭和企业提供服务,因为我们帮助他们在那里建好基础设施。”德贝里说道。

在过去的一年里,超过150处的新家庭和企业通过该项目得以用上高速网络。仍有不少的人无网可上,不过德贝里说她相信有朝一日他们会让所有的人都能够触网,除了那些不想要网络的人(比如当地的门诺派社区和阿米什人社区)。

加勒特县2016年4月(左)和2017年4月(右)有宽带网络的房屋对比

“我希望,我们甚至能够触达偏僻地方的大多数人口,”她说道,“我们在努力让所有人都有网可上。”

走在前沿

俄亥俄州科肖克顿县

在我给旗队拍了一些训练照片后,一位高中生跟我说,“欢迎来到科肖克顿。”

她不知道一个记者为什么会来到俄亥俄州的这个让人昏昏入睡的角落,它的农村公路弯弯曲曲,四处是玉米地,人口只有1.1万人。而当我告诉他我在报道农村宽带的时候,她流露出了理解的表情。毕竟,在过去的7年里,高速网络发射器立于River View高中对面山丘上的学生无线电台塔顶部,向学校和周围的房屋发出闪电般快速的网络。

7月的一个下午,River View高中旗队在练习

这是一位当地的政治家领导的一个长期项目的产物。2006年,俄亥俄州华沙(人口只有800人)市长是加里·费舍尔(Gary Fischer),他决定竞选县委委员。这是他第一次认识到该地区的数字鸿沟。

费舍尔告诉我,“我们在华沙有非常出色的网络服务,因此直到我开始在全县范围内展开竞选活动时,我才认识到网络服务是个问题。”

他们很快就发现,科肖克顿县农村地区有很多人都无网可上——超过4万户家庭没有触网。他们唯一的选择是卫星网络服务,但该服务非常缓慢(速度只有每秒1到2MB),不稳定(恶劣天气,甚至微风,都可能会导致信号丢失),且费用高昂(据费舍尔称,2006年时每月75美元至80美元)。他不确定该如何帮助他们,但他告诉选民,如果他当选的话,他会着手解决该问题。费舍尔于2007年1月1日走马上任。

那年春季,该县IT部门的一位成员参加完会议,带了一张潦草地写着各种主意的餐巾。这是费舍尔第一次看到解决方案;公私合作可能会有助于建立基础设施,扩大宽带覆盖范围,为科肖克顿的各个地区提供无线网络信号。但那家私营公司Lightspeed Technologies(如今为Watch Communications公司所有)不愿意承担起铺设数十个基站的费用。费舍尔说,它需要“高的基础设施”。因此他跑去寻找全县最高的一些地方。

最初,该县发现了为州所有的无线电天线塔,它们用于俄亥俄州传输紧急服务所使用的多代理无线电通信系统(以下简称“MARCS”)。科肖克顿询问该州能否租赁那些天线塔顶部的部分空间来部署宽带天线。在该州对此进行考虑期间,该县找到了更多的塔楼:当地的911无线电天线塔、水塔和River View高中的无线电台塔。

“接着,我们开始扩大我们的搜寻范围。”费舍尔说,“我们处在一个农村地区,我们在全县各地有100英尺高的筒仓。那跟100英尺高的塔楼一样好。”

最后,俄亥俄州准许科肖克顿租赁MARCS无线电天线塔,该县也从阿巴拉契亚地区委员会获得了3.8万美元的资助。它利用那笔钱来抵消租赁天线塔的费用,与此同时当地的网络服务提供商开始营运。在接下来的6年里,该县在筒仓、MARCS天线塔和水塔上共计建立起了16个基站,为县内位于最偏僻的区域的居民提供高速的网络服务。

科肖克顿县委委员加里·费舍尔

每个基站都实施了某种创意工程。例如,沃尔杭丁村位于一个山谷,该谷地阻挡了来自最近的、英里以外的纽卡斯尔MARCS无线电天线塔的信号。县里的测量师参与进来,发现了一个理想的位置,找到了一位沃尔杭丁居民的家。

“他们说,‘如果你让我们在你的后花园设立一个基站,我们将会给你提供免费的网络服务。’”费舍尔说,“他很开心地答应了。现在,我们在沃尔杭丁有二三十户人家有网可上了。”

虽然县政府仍然在充当中间人的角色——它向互联网服务提供商租赁当地的911无线电塔,并转租州的塔楼——但除了最初的3.8万美元拨款以外,它并没有花费多少钱(费舍尔称,科肖克顿拿出了大约1万美元来让律师拟定所有的合同)。从用户那里收取的费用让整个网络系统完全能够自给自足,维持运营,同时也能够给私营的互联网服务提供商带来收益。

根据Connect Ohio的数据,2008年至2011年期间,拥有宽带网络的科肖克顿县居民比例从32%上升到了58%,而且他们的网络费用要低于俄亥俄州的平均水平。最新的地图显示该地区网络覆盖率很高,尽管还有些地方不在网络服务范围之内。费舍尔表示,他从上任第一天开始就知道,该县无法在短期之内让网络覆盖所有的4000户家庭。

近期,费舍尔计划启动一项活动来告知小社区如何吸引当地的网络服务提供商。只要有7户家庭都同意他们想要网络,其中一户家庭接受提供商在他们的后花园或者在他们的筒仓顶部设立基站,那对于提供商而言,就是值得去铺设网络服务。他说,该概念验证已经到了扩张比项目初期容易得多的阶段。

“当初很多人说这会行不通,但我们自2009年4月以来一直都运转良好。”费舍尔说,“该项目已经到来,已经得到验证。”

说回6月天气酷热的那一天,我按照施洛克的指引成功找到了科肖克顿以外的那个墓地和筒仓。我敲门的时候没有人在家,我看到了那个大大的蓝色筒仓顶部的天线。我知道,它现在在给隔壁的农家发出高速网络——免费提供,因为该户家庭慷慨地提供了筒仓——同时也在给山谷上下的数十个邻居提供网络,其中包括在我驱车回布鲁克林时在拖拉机里向我招手的另一位农民。

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