Kể từ khi ra đời trong phòng thí nghiệm của ARPANET nửa thế kỷ trước, Internet đã phát triển để tạo ra một hệ thống liên lạc toàn cầu thực sự kết nối mọi người trên khắp thế giới. Hai thập kỷ qua đã chứng kiến số lượng người dùng tăng từ 40 triệu lên khoảng 3 tỷ, với một tỷ được bổ sung trong 4-5 năm qua. Sự tăng trưởng theo cấp số nhân này được thúc đẩy chủ yếu bởi ba yếu tố: mạng toàn cầu mạnh mẽ và linh hoạt, sự phát triển của máy tính mạnh và rẻ hơn được thúc đẩy bởi đường cong Kurzweil và hệ sinh thái các dịch vụ liên quan do các công ty mới tạo ra nhờ hiệu ứng mạng.
Lưu ý của biên tập viên:
Tác giả khách mời Vignan Velivela quan tâm đến vũ trụ song song, truy cập internet, ô tô điện và năng lượng sạch. Theo dõi anh ấy @vignanv8
Hơn 4 tỷ người vẫn chưa được kết nối với Internet. Người dùng ngày nay chủ yếu là người thành thị vì phần lớn các khoản đầu tư của ngành viễn thông là giải quyết vấn đề về dung lượng và độ phức tạp trong khi không đầu tư đủ vào truy cập chặng cuối. Trường hợp tại điểm, Hoa Kỳ . Hơn 10 triệu người không có quyền truy cập và 17% dân số (bao gồm hơn một nửa người Mỹ ở nông thôn) không có quyền truy cập băng thông rộng chất lượng. Vấn đề không chỉ đơn thuần là kinh tế (thu nhập nông thôn thấp hơn, vốn đầu tư cao hơn) như thường được lập luận, mà còn do những hạn chế về công nghệ. Ở một quốc gia đang phát triển như Ấn Độ, vấn đề này càng trầm trọng hơn do thiếu cơ sở hạ tầng hỗ trợ đáng tin cậy (như điện lưới).
Bản đồ băng thông rộng di động Hoa Kỳ. Nguồn: Báo cáo tiến độ băng thông rộng 2015, US FCC
Để giải quyết vấn đề kết nối chặng cuối, chúng ta phải thiết kế một mạng có tính đến người dùng cuối. Điện thoại thông minh ngày nay cung cấp điểm truy cập Internet thấp nhất (-35 Android) và hơn một tỷ trong số chúng được sản xuất hàng năm. Để đưa bốn tỷ người tiếp theo sử dụng Internet trong vài năm tới, mạng không dây (3G/LTE/WiFi) sẽ đóng vai trò là mạng truy cập chính.
Chính phủ và các chuyên gia về Internet đã và đang theo đuổi nhiều cách tiếp cận để giải quyết vấn đề này.
Google với Dự án Loon đang tạo ra một mạng lưới khinh khí cầu tầm cao trên toàn thế giới sẽ kết nối trực tiếp với điện thoại thông minh của người dùng thông qua 3G và LTE. Những quả bóng bay này có lợi thế về chiều cao, nghĩa là mỗi quả bóng bay có thể bao phủ diện tích 5000 km vuông không giống như tháp di động có diện tích khoảng 5-10 km vuông. Giờ đây, những quả bóng bay này có thể giao tiếp với nhau trong khoảng cách 80 km và theo chuỗi 10 quả, nghĩa là không cần đầu tư nhiều vào đường trục viễn thông và trạm mặt đất. Mặc dù những quả bóng bay này rất khó điều hướng vì chúng chỉ dựa vào gió ở tầng bình lưu, nhưng đây là một bài toán thú vị để giải quyết. Vì Google đang hoàn thiện WiFi cho chuyển giao di động với Project Fi, nên vai trò mới của nó là MVNO (mạng ảo), bóng bay và máy bay không người lái (Titan) có thể đóng một vai trò quan trọng trong thành công khi chuyển vùng của Google.
Facebook thông qua phòng thí nghiệm Kết nối của họ đang phát triển máy bay không người lái tầng bình lưu sử dụng kết hợp các liên kết laser và vô tuyến để kết nối với máy thu mặt đất, đồng thời tạo ra một mạng lưới đường trục dựa trên máy bay không người lái. Máy bay không người lái của Facebook vẫn đang trong giai đoạn tạo mẫu và chi tiết về mô hình phân phối của chúng vẫn chưa có sẵn trên phạm vi công cộng.
Một phương pháp khác là sử dụng Khoảng trắng để cung cấp các dịch vụ băng thông rộng, đặc biệt. trong những vùng nông thôn. Khoảng trắng là quang phổ miễn phí và không được sử dụng đang tăng lên khi việc phát sóng truyền hình chuyển từ truyền tín hiệu tương tự sang truyền dẫn kỹ thuật số. Quá trình truyền xảy ra trên phổ UHF, nghĩa là các tháp có thể được đặt cách nhau ở khoảng cách xa hơn (10km). Nhưng người dùng điện thoại/máy tính bảng không thể (chưa) kết nối trực tiếp và phải dựa vào các trung tâm WiFi có thể nhận các tín hiệu này. Google và Microsoft (Sáng kiến 4Afrika) là hai trong số các công ty lớn đang thử nghiệm công nghệ này với trọng tâm là Châu Phi.
1945 Đề xuất của Arthur C. Clarke về truyền thông vệ tinh địa tĩnh. Nguồn: lakdiva.org
Một cách tiếp cận mới đầy hứa hẹn để kết nối là các chòm sao vệ tinh nhỏ được đề xuất của SpaceX, OneWeb, LeoSat và Yaliny. Các vệ tinh này sẽ ở độ cao quỹ đạo trái đất thấp (khoảng 1000-1200 km), nghĩa là độ trễ kết nối của chúng sẽ tương tự như độ trễ của cáp quang (<30 mili giây). Các dịch vụ Internet vệ tinh hiện tại có độ trễ cao (>300ms) do vị trí của các vệ tinh ở xa (Địa tĩnh — 35786km).
Mặc dù không phải tất cả các ứng dụng Internet đều cần độ trễ thấp, nhưng nó rất quan trọng đối với các dịch vụ liên lạc như VoIP, nhắn tin và các dịch vụ giao dịch như ngân hàng. Ngoài ra, các vệ tinh sẽ cần ít bước nhảy hơn để kết nối với CDN quốc tế so với các mạng dựa trên cáp quang, nghĩa là các quốc gia ở Châu Phi nơi hầu hết các kết nối cáp quang vẫn có độ trễ rất cao giờ đây có thể được cung cấp dịch vụ với các kết nối nhanh hơn.
Ở đầu thu, OneWeb và SpaceX đang phát triển các bộ thu phát năng lượng mặt trời, chi phí thấp (100-300 USD) sẽ cung cấp kết nối 3G, LTE và WiFi cho các cộng đồng địa phương.
CubeSats của Phòng thí nghiệm Hành tinh được triển khai từ ISS để chụp ảnh Trái đất. Nguồn: Steve Jurvetson/Flickr
OneWeb có kích thước chòm sao là 648 vệ tinh với thông lượng kết hợp là 10Tbps. Mỗi vệ tinh OneWeb có thể bao phủ một khu vực xấp xỉ. 800.000 km vuông. và mỗi bộ thu phát có thể cung cấp dịch vụ với tốc độ lên tới 50Mbps. SpaceX có một kế hoạch đầy tham vọng hơn là phóng khoảng 4000 vệ tinh bắt đầu từ năm 2019 đến năm 2030, chủ yếu để phục vụ thị trường đường trục quốc tế hiện đang hoạt động trên mạng lưới cáp biển mang hơn 95% lưu lượng quốc tế. Yaliny đang phát triển một bộ thu phát vệ tinh cầm tay sẽ kết nối với người dùng và cung cấp dữ liệu không giới hạn với giá 10 USD mỗi tháng. LeoSat chủ yếu nhắm mục tiêu đến các khách hàng doanh nghiệp như Telecom backhaul, Defense, Oil&Gas và sẽ cung cấp băng thông cao tới 1,2 Gbps.
Airbus đã được trao hợp đồng xây dựng 900 vệ tinh của OneWeb. Nguồn: Airbus (Youtube)
Nhiều dự án Internet dựa trên vệ tinh đã được đề xuất vào những năm 90 nhưng cuối cùng đã thất bại do những hạn chế của công nghệ và sự phát triển nhanh chóng của các mạng mặt đất. Những cải tiến quan trọng trong thu nhỏ vệ tinh, ăng-ten mảng pha (điều khiển bằng điện tử) và bộ khuếch đại trạng thái rắn (GaN) đang làm cho các chòm sao này trở nên khả thi về mặt công nghệ và kinh tế. Ngoài ra, sự gia tăng tính khả dụng và giảm chi phí dịch vụ phóng các vệ tinh nhỏ do các công ty vũ trụ tư nhân cung cấp đang thúc đẩy các hoạt động mạo hiểm này. Việc phát triển các tên lửa có thể tái sử dụng nhanh chóng, như SpaceX Falcon 9R, sẽ cải thiện tính khả dụng và cắt giảm chi phí hơn nữa theo đơn đặt hàng lớn (10 đến 100 lần). Những liên doanh này cũng đã thu hút được sự quan tâm đáng kể của các nhà đầu tư với việc SpaceX huy động được 1 tỷ USD từ Google và Fidelity và OneWeb huy động được 500 triệu USD từ một nhóm các nhà đầu tư.
Hai vấn đề quan trọng nảy sinh trên mặt trận pháp lý là phân bổ phổ tần và quyền hạ cánh. OneWeb đã được ITU cấp giấy phép toàn cầu để hoạt động trong băng tần không phải Geo Ku nếu chúng đi vào hoạt động vào năm 2019. Nhưng vẫn chưa rõ làm thế nào các chòm sao vệ tinh mới sẽ được phân bổ phổ tần như vậy trong khi hoạt động tương đối không bị nhiễu. Đơn xin phép của FCC Hoa Kỳ để thử nghiệm hai trong số các vệ tinh của SpaceX đã vấp phải sự phản đối từ Intelsat. Về vấn đề quyền hạ cánh, OneWeb sẽ hợp tác với các nhà khai thác viễn thông trong nước sử dụng các trạm mặt đất và cổng của họ để truyền Internet, do đó họ có thể không phải đối mặt với nhiều rào cản pháp lý trong nước. Tại thời điểm này, vẫn chưa rõ SpaceX sẽ cung cấp dịch vụ của họ cho người dùng cuối như thế nào. Yaliny có lẽ dễ bị chính phủ giám sát nhất vì chúng sẽ hoạt động dựa trên mạng lưới các trạm mặt đất quốc tế.
Ở Ấn Độ, thị trường viễn thông lớn thứ hai, tỷ lệ thâm nhập Internet được ước tính vẫn ở mức khoảng 20% mặc dù mật độ viễn thông ở nông thôn và thành thị lần lượt là 45% và 148%. Hơn 90% người dùng Internet Ấn Độ kết nối và 65% lưu lượng truy cập qua mạng không dây. Những con số này không khác biệt so với châu Phi cận Sahara vì các mạng viễn thông ở các quốc gia đang phát triển ngày nay chủ yếu được xây dựng cho thoại (2G) chứ không phải truyền dữ liệu. Mặc dù doanh thu trung bình trên mỗi người dùng (ARPU) ở khu vực nông thôn (,5) và thành thị (-2,5) có khác nhau, nhưng việc thiếu kết nối có thể được quy cho chủ yếu là do CapEx (đường truyền ngược tốn kém) và OpEx (năng lượng diesel ngoài lưới) cao của các công nghệ hiện có.
Chính phủ Ấn Độ đang phát triển BharatNet như một phần của chương trình Digital India, một phiên bản cải tiến và lớn hơn của Mạng cáp quang quốc gia (NOFN) có kế hoạch cung cấp kết nối cáp quang cho hầu hết 2,5 lac Gram Panchayats (làng có quy mô vừa phải). Chi phí dự kiến của dự án là 12 tỷ đô la với khoảng 75% chi phí dành cho việc lắp đặt cáp quang để kết nối các GP 2,26 lac. Trong số còn lại, 20 nghìn GP sẽ được kết nối không dây và 3000 qua Internet vệ tinh. Ở cấp thôn, WiFi cộng đồng sẽ được cung cấp cho các cơ sở địa phương như trường học, bưu điện, trung tâm y tế cùng với Internet cáp cho các hộ gia đình.
Chính phủ có thể thực hiện các bước chủ động để tăng cường năng lực và phạm vi tiếp cận của BharatNet bằng cách tuân theo các tiêu chuẩn mở trong việc tích hợp chúng với các dự án Internet tư nhân để đảm bảo khả năng tương tác. ISRO, cơ quan vũ trụ quốc gia của Ấn Độ, có thể phóng thêm các vệ tinh Địa tĩnh (như INSAT) để tăng thông lượng trên lãnh thổ của mình. Điều này sẽ cho phép chuyển hướng lưu lượng truy cập từ các hệ thống ở độ cao thấp cho các ứng dụng như video, tin tức và nội dung ít tương tác hơn mà không cần kết nối có độ trễ thấp. Các vệ tinh Địa tĩnh này cũng có thể được sử dụng để trao quyền cho các dịch vụ phát sóng do cộng đồng xác định như Outernet. Có thể khám phá các mô hình khác như xây dựng các nền tảng vệ tinh nhỏ trên quỹ đạo hình elip cao (như Molniya) để cải thiện hiệu suất trên các khu vực cụ thể.
Internet là phát minh quan trọng nhất của thế kỷ 20. Nó đã thay đổi cách mọi người giao tiếp, hợp tác, học hỏi và giao dịch trên toàn cầu. Các khả năng với phạm vi phủ sóng Internet phổ biến là vô tận. Hãy thảo luận về bốn lĩnh vực chính sẽ có tác động trực tiếp và tích cực: y tế, giáo dục, nông nghiệp và quản trị Internet.
Những đổi mới trong cảm biến và máy tính đang nhanh chóng thu nhỏ và giảm chi phí của các thiết bị chẩn đoán và mạng lưới phân phối dựa trên máy bay không người lái (Matternet) mới đang giúp thuốc dễ tiếp cận hơn, nghĩa là việc phát hiện sớm và hành động khắc phục nhanh chóng giờ đây có thể được phổ biến. Như Chris Anderson sẽ lập luận, đây là lợi ích hòa bình của cuộc chiến điện thoại thông minh.
Giáo dục sẽ phải đối mặt với sự gián đoạn tương tự khi các nhà giáo dục giỏi nhất trên thế giới có thể tiếp cận một lớp học ảo với hàng trăm nghìn học sinh đồng thời cá nhân hóa trải nghiệm học tập của họ. Mặc dù một số người có thể phản đối khái niệm máy móc dạy con người, nhưng đó là điều không thể tránh khỏi.
Nguồn: Một máy tính xách tay cho mỗi đứa trẻ / Flickr
Các vệ tinh nhỏ (như của Planet Labs, Skybox) đang dân chủ hóa hình ảnh vệ tinh, nghĩa là sản phẩm nông nghiệp, môi trường, thảm họa, v.v., giờ đây có thể được theo dõi gần thời gian thực. Các công cụ thông minh có thể được xây dựng cho nông dân trên khắp thế giới để đưa ra dự báo thời tiết và giá cả chính xác nhằm cải thiện năng suất và thu nhập của họ.
Nguồn: Phòng thí nghiệm hành tinh
Peter Diamandis mở đầu cuốn sách Sự phong phú bằng một câu chuyện về nhôm. Khi vua Xiêm đến thăm triều đình của Napoléon III, bản thân Napoléon được phục vụ bằng đồ dùng bằng vàng trong khi vị khách danh dự được phục vụ bằng đồ dùng bằng nhôm. Mặc dù là nguyên tố phổ biến thứ ba trên vỏ trái đất, nhưng nhôm là kim loại đắt nhất cho đến thế kỷ 19. Với việc phát minh ra điện phân, chúng ta có thể làm cho nhôm trở thành một trong những kim loại rẻ nhất và dễ tiếp cận nhất hiện nay. Xung đột về tính trung lập ròng nảy sinh chủ yếu do băng thông được coi là một nguồn tài nguyên khan hiếm. Đổi mới theo cấp số nhân có thể tạo ra sự phong phú thông qua sự kết hợp giữa điện thoại thông minh giá rẻ và kết nối toàn cầu cho phép chúng ta ngăn chặn xung đột như vậy.
Chưa bao giờ trong lịch sử nhân loại, chúng ta có thể mở rộng vòng tròn đồng cảm và phát triển ý thức tập thể bao trùm toàn nhân loại.
Đây có thể là cơ hội đầu tiên của chúng ta!