連接美洲和亞洲之間容量最大的海底光纜預計今年完工

2016 年，穀歌和 Facebook 頒布發表合作，聯手鋪設一條毗連洛杉磯和噴鼻港、長約 12,875 公裏的超高速海底光纖電纜，傳輸速度可達 144 Tbps。

這個項目就是“承平洋光電纜收集”（PacificLightCableNetwork），估計 2018 年落成。

這條超高速海底光纜建當作後，將當作為毗連美洲年夜陸和亞洲年夜陸之間容量最年夜的通信電纜，其容載量較當前光纜翻了一番。

此刻越來越多的年夜公司起頭聯手鋪設海底光纜，為啥？當然是需求驅動了，這是一塊“肥肉”。

通俗來說，隻要您在上彀，就會用到光纖。這些頭發絲般粗細的石英玻璃光導纖維影響著幾十億人的糊口。

海底光纜是用來設立國度之間的電信傳輸的，已經當作為今世國際通信的主要手段，承擔了 90% 的國際通信營業，是全球信息通信的本家兒要載體。

穀歌和 Facebook 鋪設這一海底光纜，目標就是為承平洋對岸的亞洲客戶供給更快、更靠得住的拜候辦事。此外，穀歌和 Facebook 在知足本身的需求後，或將殘剩空間對外租賃。

跟著科技巨子們對互聯網流量需求慢慢增加，年夜公司之間睜開合作、配合開辟海底光纜項目日漸增多。

拿中國來說，中國海底光纜公開統計數據為 3 個進口（上海，青島，汕頭），6 條光纜（光纜的進口有反複）。作為對比，噴鼻港有11條，台灣 9 條，韓國 11 條，日本 11 個進口 15 條光纜。

而 Facebook 和穀歌之間，它們的辦事器彼此傳輸著海量數據，因而它們火急需要成立本身的毗連，而不是經由過程租賃第三方線纜完當作這些數據傳輸。

好比 Facebook 與微軟合作，正在成立一條穿越年夜西洋的海底光纜。對於穀歌而言，這將是其介入扶植的第六條高速光纜項目。

海底光纜與人們的日常糊口互相關注，若是發生海底地動如許的天然災難，互聯網會年夜麵積癱瘓，這意味著你玩不了王者農藥，也玩不了跳一跳了。

舉個例子，2006 年 12 月 26 日 20 點 25 分，我國台灣省南部海域發生 7.2 級海底地動，造當作該海域 13 條國際海底光纜受損，致使我國至歐洲年夜部門地域和南亞部門地域的語音通信接通率隨即較著下降。

這一震還使得歐洲、南亞地域的數據專線年夜量間斷；互聯網年夜麵積擁塞、癱瘓，雅虎、MSN 等國際網站無法拜候，1,500 萬 MSN 用戶持久無法登岸，1 億多中國網平易近一個多月無法正常上彀，日本、韓國、新加坡等地網平易近也受到影響。5 艘海纜維修船顛末一個月盡力，才將斷裂的海纜修複。

海底光纜鋪設史

人們什麼時辰起頭在海底鋪設光纜的呢？1986 年，美國 ATT 公司在西班牙加那利群島和相鄰的特裏麵弗島之間，鋪設了宿世界第一條商用海底光纜，全長 120 公裏。

1988 年，美國與英國、法國之間鋪設了宿世界第一條跨年夜西洋海底光纜（TAT-8）係統，全長 6,700 公裏，含有 3 對光纖，每對的傳輸速度為 280Mb/s，中繼站距離為 67 公裏。這標記著海底光纜時代的到來。

1989 年，跨越承平洋全長 13,200 公裏的（TPC－3）海底光纜也扶植當作功，從此，海底光纜就在跨洋洲際海纜範疇代替了同軸電纜。

承平洋海底光纜——宿世界首條海底高速直達光纜

鋪設 1,000 公裏的同軸電纜年夜約需要 500 噸銅，改用光纜隻需幾噸石英玻璃材料就可以了。與昂貴的銅材比擬，沙石中就含有石英，幾乎取之不盡。

此外一根頭發般藐小的光纖，其傳輸的信息量半斤八兩於一捆飯桌般粗細的銅線。一對金屬德律風線至多隻能同時傳送一千多路德律風，而一對細如蛛絲的光導纖維理論上可以同時接通一百億路德律風！

據不完全統計，從 1987 年到 2001 年，全宿世界年夜巨細小總共扶植了 170 多個海底光纜係統，總長近億公裏，年夜約有 130 餘個國度經由過程海底光纜聯網。

今朝，全宿世界跨越 90% 的通信流量都由海底光纜承擔，我們前麵提到的噴鼻港到洛杉磯海底光纜速度可達 144T（1T 等於 1024G），這是一個驚人的數據！

海纜通信手藝的變遷

海底線纜通信已有一百多年汗青，1850 年盎格魯法國電報公司起頭在英法之間鋪設了宿世界第一條海底電纜，隻能發送莫爾斯電報暗碼。

1852 年海底電報公司第一次用纜線將倫敦和巴黎聯係起來。1866 年英國在美英兩國之間鋪設跨年夜西洋海底電纜（The Atlantic Cable）取得當作功，實現了歐美年夜陸之間跨年夜西洋的電報通信。

1876 年，貝爾發現德律風後，海底電纜具備了新的功能，列國年夜規模鋪設海底電纜的程序加速了。1902 年舉世海底通信電纜建當作。

中國第一條海底電纜是清朝期間台灣首任巡撫劉銘傳，在 1886 年鋪設通聯台灣全島以及年夜陸的水路電線，本家兒要作為發送電報用途。

到 1888 年共完當作架設兩條水線，一條是福州川石島與台灣滬從頭至尾（淡水）之間的 177 海裏水線，本家兒如果供給台灣府標的目的清廷傳遞台灣的天災、治安、財經，並供給商務通信利用。

別的一條為台南安平通往澎湖的 53 海裏水線。福建外海川石島的年夜陸登岸點依舊存在，可是台灣淡水的具體登岸點已經不成考。

同陸地電纜比擬，海底電纜有良多優勝性：一是鋪設不需要挖坑道或用支架支撐，因而投資少，扶植速度快。

二是除了登岸地段以外，電纜年夜多在必然深度的海底，不受風波等天然情況的粉碎和人類出產勾當的幹擾，所以，電纜平安不變，抗幹擾能力強，保密機能好。

英國物理學家丁達爾和光反射試驗示意圖

光纖通信改變宿世界

光導纖維的呈現使海纜通信取得跨越式成長。光，也許是最泛泛卻最不服常的工具。它時刻在人身旁，卻又一向無法捕獲稱量。

1870 年的一天，英國物理學家丁達爾（John Tyndall）在皇家學會演講廳講述光的全反射道理時，做了一個簡單的嚐試：他在裝滿水的桶壁上鑽個孔，然後用燈從桶上邊把水照亮，成果人們看到光線順著流出的水柱而彎曲。

1955 年，英國倫敦帝國粹院的卡帕（Narinder Kapany）博士按照光的折射道理，發現了用玻璃製當作了極細的光導纖維。

厥後不竭有科學家測驗考試操縱玻璃纖維來傳遞信息，但因為光線在長距離傳輸過程中衰減損耗耗率過高而難以實現。

直到上宿世紀 60 年月，英國華裔科學家高錕博士和研究小組，在具體研究了玻璃介質的傳輸損耗後，提出製造光纖的玻璃純度是降低光能損耗的關頭，而熔煉石英恰是可以製造高純度玻璃的材質。

他預言經由過程增強原材料提純，插手恰當的摻雜劑，隻要把光纖的衰耗係數降低到每公裏 20 分貝以下就可用於通信。

而那時宿世界上用於工業和醫學方麵的光纖材料，衰耗係數高達每公裏 1,000 分貝！高錕的設想被認為是可望不成及的。為此，他不得不擔任起一個“傳教者”的腳色，四處拜訪玻璃工場，鼓吹他的理論。

四年後的 1970 年，美國康寧玻璃（Corning Glass）按照高錕的設想，破費 3,000 萬美元用改良型化學氣相沉積法（MCVD法）製造出那時宿世界上第一根超低耗光纖，獲得 30 米光纖樣品，初次邁過了“20分貝/公裏”門檻。

這一衝破，引起宿世界通信界的震動，發財國度起頭投入龐大力量研究光纖通信。之後手藝不竭前進，1972 年光纖衰耗降到 4 分貝/公裏，到 1990 年康寧研製的光纖衰耗降到 0.14 分貝/公裏，這已經接近石英光纖的理論衰耗極限值 0.1 分貝/公裏。

恰是光纖製造手藝和光電器件製造手藝的飛速成長，以及年夜規模、超年夜規模集當作電路手藝和微處置機手藝的成長，帶動了光纖通信係統從小容量到年夜容量、從短距離到長距離、從低程度到高程度、從舊體係體例（PDH）到新體係體例（SDH）的迅猛成長。

進入 90 年月，海底光纜已經和衛星通信當作為今世洲際通信的本家兒要手段。今朝，宿世界列國的收集可以算作是一個年夜型局域網，海底和陸上光纜將宿世界列國的收集毗連當作為國際互聯網，光纜是互聯網的“中樞神經”，而美國幾乎是互聯網的“年夜腦”。

美國作為 Internet 的發源地，存放著良多的 Web 和 IM（如MSN）等辦事器，全球解析域名的 13 台根辦事器就有 9 台在美國，列國用戶登錄 .com 、.net 網站或發電子郵件，數據幾乎都要到美國的根辦事器上繞一圈才能達到目標地。

毗連“中樞神經”和“年夜腦”的是海底光纜係統，它分為岸上設備和水下設備兩年夜部門。岸上設備將語音、圖象、數據等通信營業打包傳輸。

水下設備分為海底光纜、中繼器和“分支單位”三部門，負責通信旌旗燈號的處置、發送和領受。海底光纜是此中最主要的也是最懦弱的部門。

中國光纖通信成長史

我國光通信起步較早，1969 年，郵電部想靠年夜氣傳送光旌旗燈號來實施軍用通信，郵電部武漢郵電科學研究院（那時是武漢郵電學院）接管使命，便起頭光纖通信研究。

那時光纖通信手藝在歐美發財國度也才方才起步。我國處於封鎖狀況，一切都要靠本身試探。就研製光纖來說，原料提純、熔煉車床、拉絲機，還包羅光纖的測試儀表和接續東西也全都要本身開辟。

1976 年上半年，武漢郵電學院講師趙梓森和同事們拉製出了我國第一根 200 米光纖樣品。1979 年，他和同事們拉製出了我國第一條適用光纖，每公裏衰耗為 4 分貝。

上宿世紀70年月，趙梓森(左二)與同事在便宜的光纖熔煉車床前

到 80 年月中期，我國光纖通信的速度已達到 144Mb/s，可傳送 1,980 路德律風，跨越同軸電纜載波。於是光纖通信在傳輸幹線上周全代替同軸電纜。

到 2000 年時，我國光纜幹線總長度達到 120 萬公裏，此中中國電信約占 70% 份額，其餘約 30% 份額由中國聯通、網通等公司擁有。

跟著時候的推移和手藝的前進，互聯網、雲計較、年夜數據等營業的飛速成長，到 2016 年，全國新建光纜線路 554 萬公裏，光纜線路總長度達 3,041 萬公裏。我國要實現的電網“最後一公裏”用戶接入網光纖工程其實就是電力光纖到戶。

自 1989 年起頭到 1998 年末，我國先後介入了 18 條國際海底光纜的扶植與投資。

此中第一個在中國登岸的國際海底光纜係統是 1993 年 12 月建當作的中國——日本（C-J）海底光纜係統，從上海南彙至日本九州宮崎，全長 1,252 公裏，通信總容量達 7,560 條通話電路，半斤八兩於建於 1976 年的中日海底同軸電纜的 15 倍以上。

1996 年 2 月中韓海底光纜建當作開通，別離在中國青島和韓國泰安登岸、全長 549 公裏；

1997 年 11 月，中國介入扶植的球海底光纜係統（FLAG）建當作並投入運營，這是第一條在我國登岸的洲際光纜係統，別離在英國、埃及、印度、泰國、日本等 12 個國度和地域登岸，全長 27,000 多公裏，此中中國段為 622 公裏。

中美海底光纜

中美海底光纜係統是毗連亞洲和海說神聊美洲的中美海底光纜係統，也是宿世界主要的國際光纜之一，由宿世界 23 個電信機構配合出資建造，全長約 30,000 公裏，共有 9 個登岸站，中國的登岸站別離為上海崇明和廣東汕頭。

其他登岸方還有日本、韓國、美國和中國台灣。該工程於 1997 年 12 月開工扶植，此中海說神聊線於 l999 年 12 月初全數建當作，並於 2000 年 1 月 19 日正式投入利用，是亞洲列國連通美國的本家兒要電信線路。

中美海底光纜共有 4 對光纖構成，形當作具有自逾功能的環型收集布局，並以分支體例毗連亞洲其他地域，係統容量為 8x2.5Gb/s，最長再生距離 11,000 公裏。

亞歐海底光纜

亞歐海底光纜指 SEA-ME-WE3（東南亞－中東－西歐，簡稱SMW3）係統，西起德國 Norden，經英吉利海峽登岸英國和法國，經地中海毗連西班牙、意年夜利等國，經由過程紅海進入印度洋達到新加坡後分為兩路，南線毗連澳年夜利亞，海說神聊線毗連中國，最後靈通日本、韓國。

全長約 4 萬公裏，毗連 33 個國度和地域，共計 39 個登岸站，於 1999 年 12 月開通，總投資 15 億美元，此中中國電信投資 3,900 萬美元。

亞太2號海底光纜

亞太2號（APCN2）國際海底光纜，全長 1.9 萬公裏，毗連中國、日本、韓國、新加坡、馬來西亞等國度和地域。

初期投資為 14 億美元，由中國電信、日本 KDDI、NTT、日本電信、韓國電信、噴鼻港電訊、中華電信、新加坡電信、馬來西亞電信、澳年夜利亞電信、中國聯通等 26 家亞洲、歐洲和美洲的國際通信公司倡議投資扶植。

采用環形布局方案，4 對光纖，每對光纖的傳輸速度為每秒 80G，這一係統還采用 64 波密集波分複用手藝，初期開通容量為每秒 80G，終期可擴容至每秒 2,560G。

2000 年 8 月起頭海上施工。2001 年末陸續開通電路，並繼續進行擴容。係統別離在中國的上海崇明、廣東汕頭、台灣、噴鼻港以及日本、韓國、新加坡、馬來西亞和菲律賓登岸。

跨承平洋直達光纜係統

2006 年 12 月，由中國網通、中國電信、中國聯通、台灣中華電信、韓國電信和美國 Verizon 等中美韓六年夜收集運營商在海說神聊京簽訂和談，配合出資 5 億美元建築宿世界首條海底高速直達光纖電纜——跨承平洋直達光纜係統（Trans-Pacific Express簡稱TPE）。

這條長度跨越 2.6 萬公裏的中美之間第二條海底光纜，帶寬容量達 5.12T（5,242G），將可同時處置半斤八兩於 6,200 萬個通話的數據量，是第一條中美海底光纜的 60 多倍。

該海纜不再繞道日本，從中國山東青島、上海崇明、台灣淡水，韓國巨濟和美國俄勒岡州 Nedonna 登岸，收集總線路長度約 26,000 公裏。

2007 年 10 月 22 日開工扶植。該光纜可以容納 1,920 萬人同時通話，或者半斤八兩於同時傳遞 16 萬路高清電視旌旗燈號。

TPE 是首個縱貫中美的新一代海底光纜係統，2008 年 7 月建當作的 TPE 海纜顯著提高跨承平洋傳輸帶寬，為 2008 年奧運會供給高清電視旌旗燈號傳送等普遍的帶寬辦事。

海底光纜布局

海底光纜係統由置於海底的光中繼器和光纜組成。光纖要耐半斤八兩於幾百至一千年夜氣壓的水壓，耐磨耐侵蝕，耐受數千至 1 萬伏的高電壓，鋪設時還要承受數噸的張力，有鎧裝層防止漁輪拖網、船錨及鯊魚的危險。

光纜斷裂時，盡可能削減海水滲入光纜內的長度，能防止從外部滲入到光纜內的氫氣與防止內部發生的氫氣，利用壽命要求在 25 年以上。

海底中繼器為光放年夜中繼鏈路，由放年夜光旌旗燈號的摻鉺光纖（EDF）及響應的泵浦激光源組成，鏈路布局極其簡單。除此之外，在陸地站點還設置了高壓供電的電源裝配和接管光旌旗燈號的結尾裝配等。

典型海底光纜的布局包羅：1 絕緣聚乙烯層、2 聚酯樹酯或瀝青層、3 鋼絞線層、4 鋁製防水層、5 聚碳酸酯層、6 銅管或鋁管、7 白臘，烷烴層、8 光纖束。

海底光纜施工方式

海底光纜的鋪設和維修都異常堅苦，被宿世界列國公認為複雜堅苦的年夜型工程。在淺海，如水深小於 200 米的海域纜線采用埋設，而在深海則采用敷設。

光纜鋪設船進行海上施工，為防止報酬粉碎，海底光纜的具體位置需要保密

水力噴射式埋設是本家兒要的埋設方式。埋設設備的底部有幾排噴水孔，平行分布於兩側，功課時，每個孔同時標的目的海底噴射出高壓水柱，將海底泥沙衝開，形當作海纜溝。

設備上部有一導纜孔，用來指導電纜（光纜）到海纜溝底部，由潮水將衝溝主動填平。埋設設備由施工船拖曳進步，並經由過程工作電纜作出各類指令。敷纜機一般沒有水下埋設設備，靠海纜自重敷設在海底概況。

遙控潛水器進行海底電纜鋪設

如何修複海底光纜

海底光纜修複異常複雜，一旦光纜呈現問題，單是茫茫年夜海中，精確找到海底光纜，再從 3,000 米至 4,000 米深的海床上打撈起直徑不到 10 厘米的海底光纜，不亞於年夜海撈針。

解除維修船行駛的時候和波浪、氣候等身分影響，修複步調都需要履曆查找斷點、打撈光纜、修補光纖、從頭包裹、從頭放置這幾步。

第一步查找斷點，常用方式是在從海底光纜岸端的終站或始站將光纜取下，用機械標的目的光纖中輸入光脈衝，光脈衝碰到光纖斷裂麵會發生特別反射光，再按照時候、折射率等計較，就可確定斷點的具體位置。

然後進行第二步打撈，若是光纜在水下不足 2,000 米的深處，可以派出遙控機械人潛下水，經由過程掃描檢測，找到破損海底光纜的切確位置。

機械人將淺埋在泥中的海底光纜挖出，用電纜鉸剪將其堵截。船上放下繩索，由機械人係在海底光纜一頭，然後將其拉出海麵。同時，機械人在堵截處安設無線發射應答器。

深海遙控機械人

若是光纜位於水深約 3,000 米至 6,000 米海域，隻能利用一種抓鉤，抓鉤收放一次就需要 12 個小時以上。

海底光纜溝挖掘機

海底光纜原本是平鋪的，三四千米深的光纜從海底拉起來，牽扯規模能達到方圓幾千米，所以必然要慢、要穩。海纜還可能互訂交錯，打撈時要注重不粉碎其他光纜係統，所以使命很艱難。

第三步用不異法子將另一段光纜也拉出海麵。和檢修德律風線路一樣，船上的儀器別離接上光纜兩頭，經由過程兩個偏向的海底光纜登岸站，檢測出光纜受阻斷的部位事實在哪一端。之後，收回較長一部門有阻斷部位的海底光纜，剪下。另一段裝上浮標，臨時任其漂在海上。

第四步是最複雜的修複光纜，毀損的光纜撈到船上後需要替代失落。光纖是一種可以傳送光線而外形微細的玻璃纖維，由石英製當作，每根直徑僅 125 微米，年夜約隻有一根頭發絲粗細，要將兩端完全平整對接，並且要一根一根地用光纖熔接機熔接。

海底線纜經常會結上厚厚的海底衍生物

第五步海底光纜修複好後，經頻頻測試，通信正常，就拋入海水。這時，水下機械人又要上陣了：對修複的海底光纜進行"衝埋"，即用高壓水槍將海底的淤泥衝出一條溝，將修複的海底光纜"安放"進去。

發表於 2018-01-06 00:00
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