连接世界的海底光缆

连接世界的海底光缆

那么今天我们所享受到的互联网“宽带”沟通又是如何实现的呢？答案就是海底光缆。其实所谓的全球互联网，就是世界各国的网络相互联接而组成的超大型局域网，其中实现洲际间的联接靠的是卫星通信和海底光缆。不过考虑到卫星通信带宽有限且价格不菲，因此全球90%以上的国际数据都是通过海底光缆进行传输的，也就是说，基本上是海底光缆构建了今天的全球“宽带”互联网！比互联网早100年的海底通信两大发明引领两次变革

说起海底通信，其历史比互联网还要早100年，只不过当时的海底通信还是借助电缆来实现的——1850年盎格鲁-法国电报公司开始在英法之间铺设了世界第一条海底电缆，当时只能发送莫尔斯电报密码；而到了1866年，英国在美英两国之间铺设全成了跨大西洋海底电缆(The Atlantic Cable)的成功铺设，首次实现了欧美大陆之间跨大西洋的电报通讯。随后，贝尔于1876年发明了电话，人们对于实现全球沟通的梦想越发强烈，这也加速了全球海底电缆的建设——1902年环球海底通信电缆建成。

而说起我国的第一条海底电缆，则可追溯到清朝时期，当时的台湾首任巡抚刘铭传为实现两岸的电报通信，于1886年开始铺设通联台湾全岛以及大陆的水路电线，并于1888年建成，其中一条是福州川石岛与台湾沪尾（淡水）之间的水路电线（全场177海里），另外一条为台南安平通往澎湖的水路电线（全长53海里）。

当然，人类的梦想是永无止境的！进入20世纪50年代，随着互联网开始崭露头角，人们对于海底通信的通话质量、以及数据传输速度有了更高的要求。而就在这时，世界上第一台激光器问世了（1960年），人们开始尝试借助激光

实现在光导纤维中传输数据信息。随后进入20世纪70、80年代，互联网已经开始在全球的发达国家中兴起，而海底电缆的不足（带宽有线、传输稳定性差等等）也开始逐步凸显，因此，具备传输距离长、容量大等特性的光纤（即海底光缆）被寄予了厚望！

1988年，美英法之间的首个越洋海底光缆（TAT-8）系统建成，该海底光缆全长6700公里，含有3对光纤，每对的传输速率高达280Mb/s，速度远超海底电缆，这也标志着海底光缆时代正式到来。随后一年，跨越太平洋的海底光缆（全长13200公里）也建设成功，从此，洲际间的海底通信全部由光缆取代了同轴电缆；同年，我国也开始步入海底光缆时代。

贰全球海底光缆及我国海底光缆分布

全球海底光缆概况

随着互联网的高速发展，全球海淀光缆的建设也在不断提速，目前全球已投入使用的海底光缆超过230条，实现了除南极洲之外的六个大洲的联接；此外还有十余条正在建设的海底光缆；而想要清晰、全面地了解全球海底光缆的分布，可参考TeleGeography提供的2015全球海底光缆布局图。

TeleGeography提供的2015全球海底光缆布局图

我国海底光缆概况：4个入口和8条光缆

我国于1989年开始投入到全球海底光缆的投资与建设中来，并于1993年实现了首条国际海底光缆的登陆（中日之间C-J海底光缆系统）；随后在1997年，我国参与建设的全球海底光缆系统（FLAG）建成并投入运营，这也是第一条在我国登陆的洲际海底光缆；而时间来到2000年，随着亚欧海底光缆上海登陆站的开通，我国实现了与亚欧33个国家和地区的联接，也标志着我国海底通信达到了新的高度。

亚太2号海底光缆（蓝色）

东亚海底光缆系统（左）和城市到城市海底光缆（右）

东南亚及日本海底光缆

环球海底光缆

亚欧海底光缆

中美海底光缆中美直达海底光缆

数量虽少安全性高

通过上述介绍不难看出，无论是登陆站数量，还是海底光缆数量，我国（大陆地区）相比欧美发达国家均相对较少，但其带来的好处是显而易见的——加强网络安全防护。要知道，海底光缆同样会带来网络安全威胁，而我国只有四个登陆站允许入境，这就为安全防护提供了极大地便利，即只需加强这四个“入口”的安全防护能力，即可抵御外来的网络安全威胁。

叁没那么简单：海底光缆的设计与铺设

海底光缆的设计：防腐蚀、防渗透、还要防鲨鱼

相比同轴电缆，光纤的优势相当明显，但其本身却是相当脆弱的，因此这就对保护光纤的海底光缆外围保护结构提出了更高的要求。具体来说，海底光缆的设计必须保证内部光纤不受外力和环境的影响，其基本要求包括适应海底压力，耐磨损、不易腐蚀等等；同时还要防止内部产生氢气（因此不能用铝）及外部氢气入侵（防气体渗入）；此外，其还要有合适的铠装层防止渔轮拖网、船锚及鲨鱼的伤害。而当光缆断裂时，还要尽可能的减少海水渗入光缆内的长度；同时能承受敷设与回收时的张力；最后也是最重要的一点，海底光缆的使用寿命一般要求在25年以上。

海底光缆的结构（图片来自网络）

法国电信的光缆敷设船及水下机器人（小图）

海底光缆铺设过程

如上图所示，这就是一次海底光缆的铺设过程，其中在浅海区域，敷设船停留在距离海岸数公里的位置，通过岸上牵引机的牵引，将放置在浮包上的光缆向岸边牵引，然后拆除浮包，使光缆沉至海底；而在深海区域，敷设船主要负责释放出光缆，然后由水下检测器搭配水下遥控车进行水下监视和调整，以避开海底不平整、有岩石的地方。随后，水下机器人开始进行三步工作：第一步，利用高压冲水在海底产生一条深约2米的沟槽；第二步将光缆放入沟槽之中；第三步，借助旁边的沙土将其覆盖好。

在这里特别需要说明的是，一条洲际海底光缆是难以一次完成铺设的，因为目前最先进的光缆敷设船也就只能搭载2000公里长的光缆（且目前的铺设速度仅能达到200公里/天），因此铺设要分段进行，而每一段的“光缆对接”，都需要在敷设船上完成，并需要极高的技术。

肆海底光缆修复：比铺设更加困难！

海底光缆修复：比铺设更加困难！

其实自诞生之日起，海底通信就面临着各种威胁和挑战，而一旦海缆（包括电缆和光缆）被破坏，通信就将被中断，造成的影响不言而喻。而说起海缆的中断，其中在上世纪七八十年代，它们极易遭到捕鱼船（拖网）、船锚的破坏，甚至还会被鲨鱼咬断。还好，随着相关法规（禁止在海缆上方区域停船抛锚）和海缆防护能力的提升，这些破坏海缆的情况开始显著减少。

不过还有一种破坏海缆的情况难以避免，那就是地震。例如在2006年台湾地区发生的强震，就造成了多条国际海底光缆受损、甚至中断，导致国内互联网用户无法正常访问国外网站；同样的，2011年日本地区发生的强震，也导致国内用户无法登录到美国网站。所以说，海底光缆的受损不可避免，因此修复海底光缆，就成为了必不可少的工作。