2020-07-01 海底电缆，真正的通信高速公路

海底电缆，真正的通信高速公路

by AK蜗牛
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数以百计的海底电缆位于世界各地的海床上，沟通了全球，增长了国际贸易。海底光缆，已经成为全球必不可少的资源，使Internet可以到达地球的各个角落。相对于无线技术和卫星通讯，海缆通讯具有在数据传输方面有天然强大的可靠性和高速。因此吸引了私人和公共资本在海底电缆的持续投入。

海底电缆的历史

人类首次通过海底电缆进行连接的可以追溯到1852年，当时英国和法国之间通过英吉利海峡铺设了电信网络，连接两国的电报网络。真正的跨洋电缆安装是在两年以后，由于大西洋电报公司（Atlantic Telegraph Company）在加拿大的纽芬兰岛和爱尔兰之间铺设了用于电报传输的电缆。然而，由于当时的技术问题，直到1866年才实现第一次稳定的跨大西洋连接，远早于1956年电话线的安装。
另一个里程碑是光纤的出现。电信工程师官方协会（COIT）董事会成员兼技术开发和培训负责人MarianoMartínez和Noelia Miranda表示，现代海底电缆由光纤制成，并基于纯玻璃纤维的特性光线通过内部反射传播。他们说：“由于整个电缆上存在光损耗，需要使用中继器增强光信号的强度。”

海底电缆的安全

最大的技术难点之一是在水下恶劣环境下的材料耐久性。现代海底电缆平均使用年限为25年。为了确保光纤的使用寿命，光纤由一系列保护内部的同心层保护。这些通信层层由铜和聚乙烯制成。它们还具有钢绞线保护层，以便能够在海床上提供机械牵引力和阻力。如果电缆需要传输电力（中继器需要），还需要专用管道，以防止接触水造成危险。
一旦确定了电缆的源和目的地，就会进行测深调查，设计海缆通过的路线，即“对海床进行3D分析，以确定电缆所处的最小湍流路径，确保损坏的可能性最小。”
大家知道，海底不是平坦的表面，而是具有凹陷，岩石，山脉等。因此在规划电缆的最终通过路径时要避开渔区和断层，并在尽可能的情况下，选择在沙地上铺设电缆，而不是岩石平面。渔船和运输事故以及锚的使用也是潜在危险，有时电缆甚至会被鲨鱼咬伤而损坏。
地震也会损坏海底电缆。 2006年发生在台湾附近的一处（7.0级）地震，导致八根电缆中断，严重影响了中国的通信。如今，随海缆还放置了地震传感器，一旦海底发生地震，警告可以迅速传输，为保障城市安全提供预警。
为了监控海底电缆，并防止捕鱼和运输业引起的中断，登陆点Cable landing Station（海底电缆在此处着陆），在确保海缆的正常运行方面起着至关重要的作用。登陆点与网络中心一起工作，实时监控整个海缆系统。
如果电缆损坏，需要使用船只，在海面进行维修。 COIT工程师强调说：“受损的末端由潜艇机器人找回，然后在特殊的船上修复，连接或解决受损的问题。”
除了电缆的物理安全性外，还有三项国际条约对海缆提供法律保护依据。包括允许在领海以外放置，维护和修理长达12海里海底电缆，以及国家有义务对故意或过失损坏海底电缆的责任人进行刑事和民事处罚。

国际合作

海底电缆主要属于大型电信公司，以及一些大型本地和国有公司也有股份，所以叫做财团电缆（Consortium Cables），是一些公司如微软，Facebook和Google之间协议的产物。

近期的一些国际海缆项目：

Google宣布打算投资三条新的海底电缆，连接世界五大洲。居里(Curie)，一条连接智利和洛杉矶的私人电缆；Havfrue，一条财团电缆，将链接美国与丹麦和爱尔兰；Hong-Kong-Guam cable system, 另一条财团海缆，连接亚洲的通讯中心。
Bella项目，第一条直接连接欧洲和南美的电缆。目前该电缆已经连接到美国，然后从美国连接到南美。欧盟委员会投资2650万欧元，成为了Bella项目的最大投资者，Bella项将在葡萄牙阿连特茹和巴西福塔莱萨之间的大西洋下铺设10,000公里长的电缆。
在西班牙，北部铺设了另一条电缆：Marea，该项目由Telxius，Facebook和Microsoft推动，连接到弗吉尼亚海滩（美国东海 Sopelana Bizkaia），世界最大的海缆数据中心的集中地，“从而使两个被大西洋隔开的人可以在不到一秒钟的时间内进行通信。”

未来展望

无论私人公司和公共机构，对投资海缆都有极大的热情。截止2020年初的统计，全球总共铺设了378条海底电缆，总长度为120万公里。短期内发展速度将会加快。根据DE-CIX委托的《电讯报》报告，在未来三年中，将有多达74套海缆系统投入使用，总长超过30万公里，总投资超过88亿美元
这些海底光缆非常重要，Noelia Miranda和MarianoMartínez认为，尽管通信卫星满足了部分通信需求（尤其是电视和Internet），但是海底光缆才是真正的Internet高速公路：“ 99％通讯是跨洋通信，这种方式，可以比卫星网络速度快八倍。”
并且海缆与卫星不同，它们不受风暴和旋风等大气现象的影响，并且它们穿越的路径更短。例如，东京和洛杉矶之间的直线距离约为9000公里，光缆的传播路径通常会超过36,000公里，而使用通过卫星传送的Internet数据则必须先到达卫星，然后再向下返回，导致使行程加倍（超过72,000公里）。
此外，COIT专家表示“按照以往经验，未来技术和设备的发展，将使容量增加一倍到四倍。”
思科预测2024年的数据流量将增长24％，因此他们也提倡更加大力发展海洋观测，以及改善电缆技术。

世界各地的海底电缆

图片来自2020年6月TeleGeography Submarine Cable Map