想必很多人在出差或旅遊中都遇到過這樣的情況，那就是在飛機、高鐵等快速移動的交通工具，或者在邊遠山區、遠洋船舶上時手機信號也是時斷時續，甚至根本就沒有信號。在信息時代，當網際網路已經融入人們的生活之際，手機信號時斷時續不僅會影響人們的日常工作，還極大的限制了人們的社交和娛樂。
不過，隨著中國衛星通信技術的進一步發展，在飛機、高鐵上將手機或筆記本電腦接入網絡進行商務活動，在遠洋遊輪上給親朋好友發郵件，在偏遠山區與家人視頻聊天將不再遙遠。
一直以來，傳統的衛星通訊基於C頻段和Ku頻段，而且受到發射功率，天線尺寸等因素的影響，能夠滿足普通老百姓日常使用的普適性衛星通信網絡在技術上難度很大，截至目前，衛星通信的用戶基本鎖定於軍隊、政府、金融機構，以及一些實力雄厚的跨國公司。
香農定理是資訊理論的基礎理論，根據香農定理，信息傳輸能力與帶寬和發射功率成正比，與背景噪音功率成反比。這裡先解釋一下帶寬，一般信道都有一個最高的信號頻率和最低的信號頻率，只有在這兩個頻率之間的信號才能通過這個信道，這兩個頻率的差值就叫做這個信道的帶寬。比如最高頻率是900MHz，最低頻率是880MHz，那麼帶寬就是20MHz。用來打個比喻的話，帶寬好比是公路的寬度。
2017年4月12日，中國在西昌衛星發射中心採用長征三號乙運載火箭成功發射實踐十三號衛星，衛星完成在軌試驗後被命名為中星16號。2016年8月6日，中國在西昌衛星發射中心成功將天通一號01星發射升空。
這兩顆衛星對於中國衛星通信而言意義重大，中星16號是中國第一課高通量通信衛星，通信總容量超過20G，真正意義上實現了自主通信衛星的寬頻應用。而天通一號01星則是中國衛星移動通信系統的首發星，也被稱為「中國版的海事衛星」， 其成功發射標誌著我國邁入衛星移動通信的「手機時代」。
相對於以往採用C頻段和Ku頻段衛星通信技術，中星16號的最大特點就是採用了Ka頻段寬頻通信技術。作為新一代高吞吐量寬頻衛星通信系統，Ka頻段寬頻系統具有傳統的 C、Ku 頻段衛星通信所不具備的優勢。
一是頻率資源更豐富。衛星通信經過多年的發展，目前 L、S、C、Ku 等頻段資源基本枯竭。Ka 頻段分配給衛星通信可用頻率資源為3500MHz，遠遠大於 C、Ku 頻段的 800MHz 帶寬。換言之，就是Ka 頻段的「信息公路」比 C、Ku 頻段更加寬闊。在頻率資源更加風度的情況下，即使在信道調製方式不變的前提下，衛星通信系統容量也將會大幅提升。
二是多點波束。為了滿足日益增長的通信帶寬需求，Ka 頻段寬頻衛星通信系統普遍採用多點波束、空分復用來擴展系統通信容量。具體來說， Eutelsat 公司的 Ka-Sat 配置了 82 點波束，Viasat 公司 Viasat-1 衛星具有 72 個點波束，Ka頻段寬頻衛星通信系統的點波束數量不斷增加。
三是具備大容量。其實第三個特點是第一個特點和第二個特點共同作用的結果。在豐富的頻率資源與多點波束形成了一套「組合拳」，使 Ka頻段寬頻衛星通信系統的容量相對於以往的衛星通信系統得到數十倍的提升，以美國美國ViaSat 公司的ViaSat-1、ViaSat-2、ViaSat-3為例，三者的系統容量分別為140Gbit/s、 250Gbit/s、1000Gbit/s。
四是天線體積小。Ka頻段衛星的點波束有較高的 EIRP值，在相同尺寸終端天線接收時，能獲得比C、Ku 頻段更高的天線增益。高增益使得用戶終端得到進一步縮小，從而加強了實際應用的便利性和普遍性。Ka 頻段寬頻衛星通信系統用戶終端尺寸一般在 62cm 到 180cm 之間，誠然，這個指標對於直接把天線塞進智慧型手機還力有不逮，但已經遠遠小於 Ku 和 C 波段衛星通信系統終端天線的尺寸。使過去只能安裝在建築物上面或者大型的車輛上的衛星通信終端，普通的家用SUV就可以安裝。
老百姓有望使用衛星通信系統
Ka頻段寬頻通信技術不僅適用於衛星通信系統，在民用航空器、遠洋船舶、高鐵、車輛等載具上都有廣泛的應用前景。
雖然Ka 頻段寬頻衛星通信系統終端還很難塞進智慧型手機中，但卻可以通過另一個方式實現普通用戶與衛星直接的通信——在車輛、高鐵、船舶、飛機上安裝衛星通信系統終端，然後普通用戶通過WIFI的形式，用自己的智慧型手機連接上安裝在車輛、高鐵、船舶、飛機上衛星通信系統終端，然後就像連接自己家中的WIFI一樣，通過通信衛星直接訪問網際網路。
根據航天科技集團五院高級工程師張閣表示：目前我們的這個設備，是支持500人以上的，就是你在一個豪華油輪上，裝了這麼一個設備，全船的人都可以通過WIFI，直接訪問網際網路。
不過，看到成績的同時，也要看到不足。
在人口密度高的大城市，並不適合Ka頻段寬頻通信衛星部署。只有飛機、高鐵、船舶等無法鋪設光纖的交通工具，或是地廣人稀的地區，比如山區、海洋、戈壁、沙漠，由於用戶過於稀少、自然條件過於惡劣、維護成本過於高昂，鋪設光纜的建設和維護的成本高於部署Ka波段通信衛星。在這種情況下，Ka波段通信衛星才有市場競爭力。
我們可以憧憬，在不遠的將來，我們可以在國內的航班、高鐵上使用衛星通信系統與同事交流工作，在青藏高原觀光時使用衛星通信系統與朋友分享祖國自然風光的壯美，在遠洋的船舶上使用衛星通信系統與家人報平安。
谷歌衛星WIFI破產
有媒體報道谷歌推進全球免費無線網絡（Wifi）覆蓋計劃，「已將6顆衛星送上太空，今年也會陸續有60枚類似的衛星升空……向全球提供無死角的網路覆蓋向全球提供無盲區、無死角的免費無線網絡服務，任何人不管身處高山、大漠、極地還是海洋，只要手持一部價值不過數十美元的中繼轉發器，即可上網。」
該消息發布後，有人評論，「牆要倒了」、「三大運營商要完」，更有人聲稱，「這是件大好事，虛擬世界就是要絕對自由」。然而實際上，該新聞很有可能是假新聞，而且谷歌所謂的全球免費無線網絡（Wifi）覆蓋計劃的實際效果恐怕很難達到其在2014年宣稱的水平。
很可能是假新聞
「搭載6顆Google衛星的火箭於美國西部時間3月27日4點30分升空，谷歌計劃將在今年發射60顆衛星」，這個消息也僅僅出現在中文媒體，歐美媒體鮮有此事的相關報道。因此，筆者推測，所謂「谷歌發射6衛星，推進全球免費無線網絡（Wifi）覆蓋計劃」很有可能是假新聞。
不過，雖然谷歌發射6顆衛星的消息有可能是假新聞，但是全球免費無線網絡（Wifi）覆蓋計劃確有其事。
2014年，據《華爾街日報》報道，谷歌計劃花費超過10億美元來部署數百個近地軌道衛星，為全球偏遠地區的居民提供網際網路接入服務。該衛星WIFI項目負責人是格雷格·維勒——雷格·維勒是O3b Networks公司創始人，O3b Networks公司是一家全球衛星服務提供商，以租用衛星的方式，為新興市場的電信運營商、網際網路服務提供商、企業及政府客戶運營新一代衛星網絡。在2014年O3b Networks公司曾就計劃以12顆在中地球軌道的衛星提供網絡服務，並計劃於2018年向太空發射648顆衛星，以提供更快速、範圍更廣的網際網路接入服務。
在2014年O3b Networks公司曾就著手以12顆在中地球軌道的衛星提供網絡服務
可以說，谷歌衛星通信方面是缺乏技術積累的，要推進全球免費無線網絡（Wifi）覆蓋計劃，恐怕很大程度上要仰仗雷格·維勒等專業人才。不過，谷歌和雷格·維勒相處的並不好，雷格·維勒在上任數月後就離職，而全球免費無線網絡（Wifi）覆蓋計劃進度也異常緩慢，不排除該計劃已經處於殭屍狀態。
什麼是香農定理
筆者認為，即便谷歌將全球免費無線網絡（Wifi）覆蓋計劃做成，也很難達到當年宣稱的水平，原因在於香農定理。
1924年，奈奎斯特針對無噪聲的理想信道，提出了奈奎斯特定理，並指出當所有其他條件相同時，信道帶寬加倍則數據傳輸速率也加倍。但實際上無噪聲的情況是不存在的，因此奈奎斯特定理只能用來計算理論值。
1948年，香農針對存在噪聲的情況，基於奈奎斯特的技術成果，明確了在有隨機噪聲干擾的情況計算信道最大數據傳輸速率。
香農定理用數學公式來表示則是：
C=W*log2*(1+S/N)
其中C是可得到的傳輸速度（空口速率），W是帶寬（一般信道都有一個最高的信號頻率和最低的信號頻率，只有在這兩個頻率之間的信號才能通過這個信道，這兩個頻率的差值就叫做這個信道的帶寬。比如最高頻率是900Mhz，最低頻率是880Mhz，那麼帶寬就是20Mhz），S是平均信號功率，N是平均噪聲功率，S/N也就是信噪比。
也就是說信息傳輸速度與帶寬和信噪比成正比，但是由於帶寬非常寶貴，資源有限，且功率不可能無限大，因此信息傳輸速度會有一個上限。
恰恰是香農定理的客觀存在，導致谷歌的衛星WIFI不可能具有普適性，只能小範圍使用；現有的手機也無法接入衛星WIFI。
普通手機無法接入衛星WIFI
谷歌全球免費無線網絡本質上是把WIFI熱點裝到近軌衛星和無人機上，並用180顆衛星完成全球覆蓋。
但是WIFI技術源於計算機網絡技術，本來就是基於近距離通信場景設計的，在實際使用中，如果距離足夠近，在有限功率的情況下能夠取得比較好的信噪比（發射功率不變前提下，距離近可以降低信號衰減）。但是如果在功率有限的情況下，且距離較遠，比如海平面和近軌人造衛星的距離，那麼，信噪比就會很糟糕，而根據香農定理，就不可能實現可靠的傳輸，而這也是為什麼WIFI覆蓋範圍非常有限的根源。
因此，若要實現全球免費無線網絡，就必須提升下行功率（衛星信號到手機）和上行功率（手機信號到衛星），雖然下行功率相對好解決，但上行功率——要讓手機發射的上行功率能被人造衛星接受，這又是一項新的挑戰——普通手機的功率和天線根本無法法滿足必須的上行功率門檻，像北斗通信終端這種能夠實現向人造衛星發簡訊的通信終端，其天線根本塞不進以輕薄為主打要求的手機中。
根據香農定理，若要提高傳輸速度，要麼提升頻譜帶寬（公式中的W），要麼提升信噪比（公式中的S/N）。但是頻譜資源是非常寶貴，且非常有限的，加上功率不可能無限制增強，必然導致信噪比也是受限制的。
因此，根據香農定理，無線傳輸速度也會有一個上限，而有限的資源面臨龐大的用戶，自然會導致WIFI信號用的人一多就卡，甚至會出現無法接入的情況——在機場、賓館、大禮堂等公共場所，經常遭遇公共WIFI始終難以接入，或雖然接入，但堪稱龜速的情況。同樣的情況也會出現在蜂窩通信中，而這也是無線通信不適合大數據量傳輸的根本原因。
實際上，全球免費無線網絡（Wifi）覆蓋計劃僅僅是聽起來很美，受制於帶寬、功率、噪音和客觀技術水平，加上香農定理這一客觀自然規律，衛星WIFI的通信能力非常有限，根本無法滿足全球60億人的通信需求。目前，衛星WIFI根本不可能滿足普適性的要求——不要說北京、上海這樣3000萬人口的城市，就是一座幾十萬人口的小城市也足以讓衛星WIFI癱瘓。
雖然WIFI、LTE等被媒體炒得火熱，但有線通信才是數據傳輸的大動脈，所謂5G通信也是「有線+無線」的形式實現數據的高速傳輸。
從實踐上看，現有的衛星通信根本不可能像LTE那樣滿足廣大人民群眾的通信需求。
以摩托羅拉當年悲劇的銥星計劃、Outernet和歐洲商用衛星通信為例。
銥星移動通信系統採用66顆功率為1200瓦衛星，等於是將地面蜂窩行動電話系統搬到衛星上。受之前提到過的客觀條件的限制，當初的銥星移動通信系統最多只能滿足50萬用戶的語音通信（僅僅是語音通話）。但在實際操作中，實際用戶遠遠達不到這個數字，用戶少就意味著收益低，加上巨大的研發費用和系統建設費用（銥星系統耗資達50多億美元，每年光系統的維護費就要幾億美元），使銥星背上了沉重的債務負擔，最終不得不申請破產，由美國軍方當了接盤俠。
Outernet僅僅是一個計劃，相比於谷歌的衛星WIFI，進度更為緩慢——目前還沒有一顆用於這個計劃的衛星被送上天，甚至連測試都沒開始。該項目的官網資料顯示：Outernet初衷是用來為那些偏遠、落後、無法上網的地區，提供一種「廣播式」網絡覆蓋，而且功能僅僅限於收聽，信息傳遞是單向的——有點類似於把廣播電台放到衛星上，而手機相當於一個收音機。筆者猜測，Outernet之所以只能收聽，而不能上傳，很有可能就是之前提到的普通手機的功率和天線無法接入衛星。
雖然歐盟為部分地區提供了衛星上網服務，但依然無法提供普適性服務，一旦面向全民開放，十有八九會導致衛星通信網絡癱瘓。
綜上所述，無論是從理論上，還是實踐上講，谷歌的全球免費無線網絡（Wifi）覆蓋要實現報道中所宣稱的「向全球提供無盲區、無死角的免費無線網絡服務，任何人不管身處高山、大漠、極地還是海洋，只要手持一部價值不過數十美元的中繼轉發器，即可上網」，以現階段的技術水平而言，其可行性非常低，是忽悠的成分也非常大。
不過谷歌也並非完全是忽悠，至少在地廣人稀的場景能得到應用，特別是在南極、北極、撒哈拉沙漠等地區會取得比較好的用戶體驗。
谷歌頻頻亮相黑科技的根源
一直以來，一些美國公司會頻頻爆料一些宣稱會改變未來人類生活方式的黑科技，而且隨著爆料黑科技，該公司的股價也扶搖直上，至於該項目到底有多少實用性和可行性，以及今後項目的執行情況就消失在媒體視野後無人問津了。
比如馬斯克就依靠「太空X」、「太陽城」、「特斯拉」、「真空管快車」、「電動飛機」等一個又一個高科技概念，將自己包裝成「高鐵俠」，使一個善於資本運作的投機客儼然成為高科技的代表……然而在實踐中，這些高科技產品恐怕遠遠達不到馬斯克當初宣傳的水平——特斯拉電動車的電池有賴於日本松下公司，一輛電動車採用8000枚串聯的NCR18650鈷酸鋰電池。但該電池安全係數並不高，為此，特斯拉採取了「冷卻劑+保險絲+電池排列+底盤鋼板」等措施，但以特斯拉汽車在使用中的實際起火率來看，添加了保險絲和冷卻劑，加裝鋼板等防護措施並沒有起到很好的效果：
2013年10月1日，特斯拉Model S在路邊起火燃燒；
10月18日，特斯拉Model S在墨西哥高速行駛時失控，撞擊混凝土障礙物後又撞擊樹木，停止後發生起火、爆炸；
11月6日，特斯拉Model S在美國田納西州士麥那起火燃燒，田納西州公路巡邏隊稱，當天下午這輛電動汽車沖向拖車掛鉤，撞擊底盤後發生火災；
11月15日，特斯拉Model S車主把車停在了自家車庫裡充電，凌晨3點左右突然起火……
在2013年，特斯拉Model S總計賣出21000餘輛，相對於較小的總量，自燃機率著實不低。
雖然在技術上乏善可陳，但馬斯克在資本運作上可謂爐火純青——每逢其兜售高科技概念之時，其股價必然瘋漲，馬斯克則高位套現退場，就像他當年對Paypal所作的那樣。
無獨有偶，在經歷阿爾法狗對決李世石、全球免費無線網絡覆蓋計劃的洗禮後，想必很多國人也將谷歌視為高科技公司，但揭開谷歌絢麗的外衣，事實真相恐怕會讓很多小清新無法接受——谷歌2014年的收入來源主要為業務，年度660億美元的利潤收入中有90%為收入（其實百度很多飽受詬病的行徑都是學自谷歌）。
根據法國巨頭陽獅集團發布的《2015 全球三十強媒體主》報告，谷歌的收入比排名第二的迪士尼高出136%（2014年這一數字為115%）。其收入甚至超過了第二和第三名(有線電視運營商康卡斯特)收入總和。
谷歌之所以會頻頻爆料黑科技，其根源就在於股價，股價需要新聞炒作，而所謂「會改變未來人類生活方式的黑科技」則恰恰能吸引眼球，大幅抬升股價——正如阿爾法狗決戰李世石，在1月28日曝出了谷歌人工智慧圍棋擊敗歐洲冠軍，以及谷歌拿出100萬美元作為獎金挑戰李世石的消息後，當日谷歌股價漲幅4.42%，換算成市值漲了200億美元；在3月9日第一局打敗李世石後，谷歌股價從710美元漲到了750美元……
正是因此，像谷歌等一批公司，雖然會頻繁炒作高科技機率，也確實會投入真金白銀做研發，但科研成果轉化為實際產品和盈利能力的水平非常低——660億美元的利潤收入中有90%為收入，和Intel、微軟等真正腳踏實地、注重實業搞科研的科技公司形成鮮明對比。
其實，谷歌腦洞大開的科研項目還有很多，雖然不乏像阿爾法狗這樣取得階段性進展的項目，但最後不了了之的項目也多，國人完全沒必要對谷歌宣稱的每一項所謂「會改變未來人類生活方式的黑科技」太當一回事，更沒有必要聽風就是雨，對洋技術頂禮膜拜，為一些未經證實的消息「歡欣不已」。
不過人類的發明創新很多也出於各種偶然的嘗試，即便全球免費無線網絡（Wifi）覆蓋計劃最終流產，或建成後也只能在地廣人稀的地區使用，以及小範圍內使用，其敢於探索的勇氣確實值得肯定。