跨越非洲宽带鸿沟

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即便在有互联网的地方，宽带价格对大多数人而言也过于昂贵。马拉维的移动宽带收费一般是每月每4千兆字节流量在14美元以上——将近人均收入的一半。1兆比特/秒专用线路的费用是850美元/月；相比之下，韩国首尔的平均价格仅不到30美元/月。同样，非洲其他地区也存在这样的费用过高情况。

非洲尝试过许多在农村部署宽带的方法，但没有一个完全令人满意。比如，许多项目都使用高增益天线，并通过增加无线设备的组网能力来调整和扩大Wi-Fi覆盖范围；网状网络则依靠软件通过最近的无线设备自动连接。而Wi-Fi使用的频率仅在视距内传输效率高，在树叶和楼宇之间的传播能力较差。

对农村地区来说，利用未使用的电视频谱可能会比Wi-Fi便宜得多。在相同功率下，空白电视频段信号的覆盖范围比高频Wi-Fi信号更广，所以需要的天线和基站数量就更少。理论计算显示，600兆赫的空白电视频段信号的覆盖范围是2.4千兆赫Wi-Fi信号的16倍。

有些人已将空白电视频段技术称为“超级Wi-Fi”或“白-Fi”（White-Fi），不过我们觉得这些名称具有误导性，因为这两项技术大不相同。空白电视频段使用的是甚高频（VHF）和超高频（UHF），它们都主要是为电视广播而预留出来的，只是在特定地区或特定时间没有使用。从模拟电视向数字电视的过渡开放了部分这样的频谱。对于空白电视频段网络，UHF比VHF更具吸引力，因为它的波长更短，意味着可以使用更小型的天线。空白频段的确切范围在各国都不相同；比如，在美国，空白电视频段覆盖范围是2~51频道，但频道3、4和37除外。而农村地区，特别是撒哈拉以南的非洲的农村地区，不乏未使用的电视频率，有时甚至整个UHF和VHF频段都可用。

目前，空白电视频段的主要支持者包括日本、新加坡、美国和英国。过去几年间，全球使用该技术提供无线宽带接入的试验有上百次。而非洲的可用电视频谱比世界任何其他地区都多，当然也是使用该技术获益最大的地区。

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2015年，当我们在姆兰杰中学开展这个项目的时候， 我们首先利用现成的频谱分析仪——一台由NutsAbout Nets公司（位于华盛顿州贝尔维尤）制造的价值120美元的射频探测器——对频谱进行扫描，通过在笔记本或台式机上运行我们自己的Linux shell脚本来开展频谱测量。我们的系统每3秒会捕获一次数据，对每个条目进行地理位置标注和时间戳标注，然后计算频谱的“占用情况”。通常，扫描之后会发现，在分配给该地区电视台的28个UHF频道中，只有7个在使用中——也就是说3/4的频段都未使用。根据这些结果，我们开发了一个基于规则的专家系统，融入了马拉维空白电视频段管理制度，并能自动将空白电视频段无线设备（由渥太华公司6Harmonics制造）切换到一个可用频道里。

2013年在松巴大学城开展的更早的试验里，我们使用了位于加州阿克塔的卡尔森无线技术公司的无线电设备。该项目由位于意大利里亚斯特的国际理论物理中心（ICTP）、马拉维通信监管局（MACRA）以及马拉维大学钱瑟勒学院物理系合作开展。试验使用的是宽带（470~790兆赫）全方向白频段天线，放置于钱瑟勒学院附近的一座无线电塔上。该网络包括4个站点，其中一个差不多有20公里远，创造了空白电视频段最长操作链路的纪录。然而我们并不确定我们的空白电视频段信号能传输多远，不过鉴于信号的功率限制和UHF与VHF频段天线的限制，可能永远都达不到几百公里。因此，接入光纤骨干网依然很重要。

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