世界各國的網(wǎng)絡(luò )可以看成是一個(gè)大型局域網(wǎng)，海底和陸上光纜將它們連接成為互聯(lián)網(wǎng)，光纜是Internet 的“中樞神經(jīng)”，而美國幾乎是Internet 的“大腦”。美國作為Internet 的發(fā)源地，存放著(zhù)很多的Web和IM（如MSN）等服務(wù)器，全球解析域名的13個(gè)根服務(wù)器就有9個(gè)在美國，登錄多數 .com 、.net 網(wǎng)站或發(fā)電子郵件，數據幾乎都要到美國繞一圈才能到達目的地。連接“中樞神經(jīng)”和“大腦”的是海底光纜系統，它分為岸上設備和水下設備兩大部分。岸上設備將語(yǔ)音、圖象、數據等通信業(yè)務(wù)打包傳輸。水下設備負責通信信號的處理、發(fā)送和接收。水下設備分為海底光纜、中繼器和“分支單元”三部分：海底光纜是其中最重要的也是最脆弱的部分。

　　海底光纜系統作為一種高質(zhì)量、低成本、大容量的傳輸手段日益受到人們的青睞，特別是使用EDFA（摻餌光纖放大器）作為中繼器的光直接放大多中繼技術(shù)，使傳輸容量從560Mb／s一舉提高7倍，已開(kāi)發(fā)了每纖可傳輸5Gb／s信號的海底光纜系統。

　　海底光纜是通信用的，一般鋪設于深海或者淺海，或者河道，不易于受損敷設在海底的通信光纜，稱(chēng)海底光纜。

　　海底光纜的典型結構

　　海底光纜的結構解析，見(jiàn)圖。

　　典型海底光纜的結構解析

　　1 聚乙烯層

　　2 聚酯樹(shù)酯或瀝青層

　　3 鋼絞線(xiàn)層

　　4 鋁制防水層

　　5 聚碳酸酯層

　　6 銅管或鋁管

　　7 石蠟，烷烴層

　　8 光纖束

　　海底光纜的設計要求

　　海底光纜設計必須保證光纖不受外力和環(huán)境影響，其基本要求是：能適應海底壓力、磨損、腐蝕、生物等環(huán)境；有合適的鎧裝層防止漁輪拖網(wǎng)、船錨及鯊魚(yú)的傷害；光纜斷裂時(shí)，盡可能減少海水滲入光纜內的長(cháng)度；能防止從外部滲透到光纜內的氫氣與防止內部產(chǎn)生的氫氣；具有一個(gè)低電阻的遠供電回路；能承受敷設與回收時(shí)的張力；使用壽命一般要求在25年以上。

　　深海（深度在1000米以上）海底光纜采用無(wú)鋼絲鎧裝結構，但光纜纜心的結構和加強構件（一般為中心鋼絲）必須能保護光纖，以防止海水的高壓力與敷設、回收時(shí)的高張力。為了防止鯊魚(yú)傷害，還應在鯊魚(yú)出沒(méi)海域的深海光纜護套上螺旋繞包二層鋼帶，并擠一層聚乙烯外護套。

　　淺海（水深在1000米以?xún)龋┖５坠饫|的纜心結構與深海光纜相同，但淺海光纜要有單層或雙層鋼絲鎧裝。鎧裝層數和鋼絲外徑要根據海纜路由的海底環(huán)境、水深、能否埋設、漁撈等情況而定。

　　為何難以修復

　　海底光纜通常埋在海床下1—2米深的地方，由于海床不是很規則，光纜有時(shí)候免不了會(huì )露出來(lái)。漁船下錨和使用拖網(wǎng)捕魚(yú)時(shí)都可能將光纜毀壞，因此，在海底有光纜通過(guò)的地方被劃作禁止拋錨區，不許船只停靠。這個(gè)原理和陸地上的光纜一樣，我們經(jīng)常在路上看到這樣的標志“地下有光纜，禁止施工”。海底光纜需要保護，也需加強技術(shù)提高海纜自身的抗拉性。

　　修復工作的第一步是找到斷點(diǎn)。海纜工程師可以通過(guò)電話(huà)和互聯(lián)網(wǎng)中斷情況找到斷點(diǎn)的大概位置。岸上終點(diǎn)站可以發(fā)射光脈沖，正常的光纖可以一直在海中傳輸這些脈沖，但是如果光纖在哪里斷了，脈沖就會(huì )從那一點(diǎn)彈回，岸上終點(diǎn)站這樣就可以找到斷點(diǎn)。之后就需要船只運來(lái)新的光纜進(jìn)行修補，但第一步是要把斷的光纖撈上來(lái)。

　　業(yè)內人士介紹說(shuō)，如果光纜在水下不足2000米的深處，可以使用機器人打撈光纜，一般位于水深約3000米至4000米海域，只能使用一種抓鉤，抓鉤收放一次就需要12個(gè)小時(shí)以上。將斷掉的光纜撈到船上后需要在中間加纜，這一點(diǎn)也很難的，至少耗費 16小時(shí)的時(shí)間，這個(gè)工作是由專(zhuān)業(yè)性很強的技師來(lái)完成的，這次這么大的事故，需要的技師很多，而這種活不是隨便就能做的。另外，這次故障點(diǎn)位于海纜密集區域，斷點(diǎn)不止一個(gè)，海纜還可能互相交錯，打撈時(shí)要注意不破壞其他光纜系統，所以任務(wù)很艱巨。

　　難以取代的海底光纜

　　互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)現在本身就弱，運營(yíng)商與用戶(hù)簽約時(shí)本來(lái)就沒(méi)有就速率進(jìn)行過(guò)詳細約定。當海纜斷了之后，首先要照顧的是專(zhuān)門(mén)的租用業(yè)務(wù)，其次是話(huà)音業(yè)務(wù)和數據業(yè)務(wù)，再次才能排上互聯(lián)網(wǎng)。

　　專(zhuān)家稱(chēng)，海纜現在是分區維護的，出于安全目的，海纜平時(shí)也需維護。如果有人把海纜撈出來(lái)，加進(jìn)光纖，就可以偷走信息。如果發(fā)生戰爭，也可能有人破壞光纜。但是，不管怎么說(shuō)，海纜是現在通信的最好解決辦法，別的方法如衛星、微波可以作為補充，但是現在看來(lái)無(wú)法取代海纜，因為它們的信道有限。能讓廣大用戶(hù)以便宜的方式進(jìn)行溝通的方式，非海纜莫屬。

　　海底光纜

　　海底光纜，似乎是個(gè)很遙遠的名詞：藍色的海洋下面，一根電纜孤零零的在海底延伸，也許還有各色的魚(yú)兒在它旁邊游弋。那些處在深深海底的電纜，跟我們的生活有多大關(guān)系呢？事實(shí)上，在它出現故障之前，很多人沒(méi)有意識到它的存在。

　　但是，一場(chǎng)地震讓人們正視海底光纜的重要性。

　　2006年12月26日晚上，在8分鐘內臺灣南部沿海地區至少發(fā)生兩起6級以上的地震。次日凌晨起，北京、重慶、武漢等多地網(wǎng)通、電信用戶(hù)反映，無(wú)法正常訪(fǎng)問(wèn)國外網(wǎng)站，包括雅虎在內的多家國際知名網(wǎng)站均無(wú)法正常訪(fǎng)問(wèn)，MSN等IM也無(wú)法正常登陸。從網(wǎng)站獲知臺灣地震導致msn不能使用時(shí)，很多朋友都很驚詫?zhuān)踔烈詾槭菒焊恪２贿^(guò)中國電信集團公關(guān)處人士證實(shí)了這一消息。

　　中國電信稱(chēng)，中美海纜、亞太1號、亞太2號海纜、FLAG海纜、亞歐海纜、FNAL海纜等多條國際海底通信光纜發(fā)生中斷，中斷點(diǎn)在臺灣以南15公里的海域，這造成附近國家和地區的國際和地區性通信受到嚴重影響。

　　中國大陸至臺灣地區、美國、歐洲等方向國際港澳臺通信線(xiàn)路受此影響也大量中斷，從而導致國內用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)國際互聯(lián)網(wǎng)受阻，并使整個(gè)亞洲的商業(yè)交易陷入混亂。

　　隨后，中國信息產(chǎn)業(yè)部和相關(guān)電信運營(yíng)商中國電信、中國網(wǎng)通啟動(dòng)了應急預案，勘查因臺灣地震造成的國際海光纜受損情況，并積極修復，采取措施保障通信。據說(shuō)，一個(gè)光纜故障點(diǎn)平均的修復金額為70萬(wàn)~80萬(wàn)美元，預計此次徹底修復海纜所需花費將達幾百萬(wàn)美元。

　　這次光纜事件勾起了大眾的好奇心，什么是海底光纜？它長(cháng)什么樣子，怎樣鋪設？萬(wàn)一斷裂，怎樣維修？

　　光纜是一種目前比較理想的通信介質(zhì)，它是鋪設信息高速公路的主干道。光纜是用硅石構成的很多細絲，其外面用一種折射率低的物質(zhì)包起來(lái)而組成的特殊"電纜"。它與普通電纜不同，光纜是用光信號而不是用電信號來(lái)傳輸信息的。一般不受外界電場(chǎng)和磁場(chǎng)的干擾，不受帶寬限制，可以實(shí)現高達數千兆/秒(1000 Mbps以上)的傳輸速率，而且它的尺寸小、重量輕，傳送距離遠，可以達到數千公里。

　　與人造衛星相比，海底光纜有很多優(yōu)勢：海水可防止外界電磁波的干擾，所以海纜的信噪比較低；海底光纜通信中感受不到時(shí)間延遲；海底光纜的設計壽命為持續工作25年，而人造衛星一般在10到15年內就會(huì )燃料用盡。

　　全世界第一條海底電纜是1850年在英國和法國之間鋪設。不過(guò)，第一條海底光纜卻是在1985年問(wèn)世。

　　自此，海底光纜的建設在全世界的得到了蓬勃的發(fā)展。海底光纜以其大容量、高可靠性、優(yōu)異的傳輸質(zhì)量等優(yōu)勢，在通信領(lǐng)域，尤其是國際通信中起到重要的作用。

　　1988年，在美國與英國、法國之間敷設了越洋的海底光纜(TAT-8)系統，全長(cháng)6700公里。這條光纜含有3對光纖，每對的傳輸速率為280Mb／s，中繼站距離為67公里。這是第一條跨越大西洋的通信海底光纜，這標志著(zhù)海底光纜時(shí)代的到來(lái)。 1989年，跨越太平洋的海底光纜(全長(cháng)13200公里)也建設成功，從此，海底光纜就在跨越海洋的洲際海纜領(lǐng)域取代了同軸電纜，遠洋洲際間不再鋪設海底電纜。

　　據不完全統計，截止到20世紀末，世界總共建設了大大小小的海底光纜系統170多個(gè)，大約有130余個(gè)國家通過(guò)海底光纜聯(lián)網(wǎng)。

　　光纖的傳輸容量大，中繼站間的距離長(cháng)，適用于海底長(cháng)距離的通信。用于海底光纜的光纖比陸地光纜所用的光纖有更高的要求；要求低損耗、高強度、制造長(cháng)度長(cháng)，要求能經(jīng)受強大的壓力和拉力。

　　按照這些特定的要求，海底光纜的基本結構是將經(jīng)過(guò)一次或兩次涂層處理后的光纖螺旋地繞包在中心，加強構件(用鋼絲制成)的周?chē)２⒎旁趯?zhuān)制的不銹鋼管中。該管外繞高強度拱形結構的鋼絲。鋼絲層又包上銅管，又使得光纜鋪設時(shí)不發(fā)生微／宏彎。最后擠塑外護套。

　　深海光纜的結構要求更高，光纖設在螺旋形的U形槽塑料骨架中，槽內填滿(mǎn)油膏或彈性塑料體形成纖芯。纖芯周?chē)酶邚姸鹊匿摻z繞包，在繞包過(guò)程中要把所有縫隙都用防水材料填滿(mǎn)，再在鋼絲周?chē)@包一層銅帶并焊接搭縫，使鋼絲和銅管形成一個(gè)抗壓和抗拉的聯(lián)合體，這個(gè)銅管還是傳送遠供電流的導體。在鋼絲和銅管的外面還要再加一層聚乙烯護套。這樣嚴密多層的結構是為了保護光纖、防止斷裂以及防止海水的侵入，同時(shí)也是為了在敷設和回收修理時(shí)可以承受巨大的張力和壓力。即使是如此嚴密的防護，在80年代末還是發(fā)現過(guò)深海光纜的聚乙烯絕緣體被鯊魚(yú)咬壞造成供電故障的實(shí)例。因此在有鯊魚(yú)出沒(méi)的地區，在海底光纜的外面還要加上鋼帶繞包兩層后，再加一層聚乙烯外護套。

　　盡管如此，由于大量的網(wǎng)絡(luò )通信需求都被寄望于幾條小小的光纜時(shí)，這使得它們在危機到來(lái)時(shí)表現得異常脆弱。首先，它們經(jīng)過(guò)的水域往往是重要的海路運輸通道或漁船作業(yè)海域，2001年和2003年上海崇明島海域就發(fā)生過(guò)因漁船拖網(wǎng)、船只起錨而拉斷光纜的事件。其次，這些光纜所經(jīng)的地區剛好是世界上最活躍的地震多發(fā)地帶——環(huán)太平洋地震帶，地震往往造成光纜移位，甚至拉斷光纜。

　　如今，美國仍然是全球互聯(lián)網(wǎng)的中心地區，大量主要服務(wù)器和國際網(wǎng)站都在美國，這在客觀(guān)上導致國內網(wǎng)民的大量海外訪(fǎng)問(wèn)流量都是指向美國。而中美之間的光纜，幾乎都要經(jīng)過(guò)臺灣附近海域，此次地震就一次性造成6條以上的主要光纜中斷，中國用戶(hù)在訪(fǎng)問(wèn)美國服務(wù)器時(shí)，就不得不繞道歐洲或者澳洲，速度大受影響。

　　海底光纜的鋪設和維修都異常困難。海底電纜工程被世界各國公認為復雜困難的大型工程。在淺海，如水深小于200米的海域纜線(xiàn)采用埋設，而在深海則采用敷設。水力噴射式埋設是主要的埋設方法。埋設設備的底部有幾排噴水孔，平行分布于兩側，作業(yè)時(shí)，每個(gè)孔同時(shí)向海底噴射出高壓水柱，將海底泥沙沖開(kāi)，形成海纜溝；設備上部有一導纜孔，用來(lái)引導電纜（光纜）到海纜溝底部，由潮流將沖溝自動(dòng)填平。埋設設備由施工船拖曳前進(jìn)，并通過(guò)工作電纜作出各種指令。敷纜機一般沒(méi)有水下埋設設備，靠海纜自重敷設在海底表面。

　　一旦光纜出現問(wèn)題，在茫茫大海中，從深達幾百米甚至幾千米的海床上找到直徑不到10厘米的海纜，就如同大海撈針。再探測到光纜的斷裂點(diǎn)，并將之打撈上來(lái)，重新接續好放回海底，其技術(shù)難度可想而知。

　　海底光纜的具體修復過(guò)程如下

　　1、機器人潛下水后，通過(guò)掃描檢測，找到破損海底光纜的精確位置。

　　2、機器人將淺埋在泥中的海底光纜挖出，用電纜剪刀將其切斷。船上放下繩子，由機器人系在光纜一頭，然后將其拉出海面。同時(shí)，機器人在切斷處安置無(wú)線(xiàn)發(fā)射應答器。

　　3、用相同辦法將另一段光纜也拉出海面。和檢修電話(huà)線(xiàn)路一樣，船上的儀器分別接上光纜兩端，通過(guò)兩個(gè)方向的海底光纜登陸站，檢測出光纜受阻斷的部位究竟在哪一端。之后，收回較長(cháng)一部分有阻斷部位的海底光纜，剪下。另一段裝上浮標，暫時(shí)任其漂在海上。

　　4、接下來(lái)靠人工將備用海底光纜接上中美海底光纜的兩個(gè)斷點(diǎn)。連接光纜接頭，可是個(gè)"技術(shù)含量"極高的活，非一般人能夠勝任，必須是經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)的嚴格訓練、并拿到國際有關(guān)組織的執照后的人員，才能上崗操作。像這樣的"接頭工"，上海電信方面目前只有三四名。

　　5、備用海底光纜接上后，經(jīng)反復測試，通訊正常后，就拋入海水。這時(shí)，水下機器人又要"上陣"了：對修復的海底光纜進(jìn)行"沖埋"，即用高壓水槍將海底的淤泥沖出一條溝，將修復的海底光纜"安放"進(jìn)去。　同時(shí)，海上大風(fēng)大浪等惡劣天氣可能造成修復工作的緩慢。中國電信近日表示，如果一切順利，因為臺灣地震而受損的海底光纜將最快1月15日左右恢復到正常水平。而來(lái)自臺灣和香港的消息則稱(chēng)，海底光纜要到1月底才能完全修復。

文章標簽：海底光纜