深析全球海底光纜發(fā)展及我國海纜分布概況

　　ICCSZ訊 比互聯(lián)網(wǎng)還早100年的海底通信

　　讓我們將時(shí)間回撥到上世紀50年代，那時(shí)候，不同計算機用戶(hù)和通信網(wǎng)絡(luò )之間進(jìn)行常規通信的需求開(kāi)始萌發(fā)，這也促使了分散網(wǎng)絡(luò )、排隊論和數據包交換等研究相繼出現;隨后，ARPAnet(阿帕網(wǎng))于60年代問(wèn)世，并于1973年擴展成為互聯(lián)網(wǎng);之后一年，ARPA的羅伯特·卡恩和斯坦福的溫登·澤夫提出了TCP/IP協(xié)議，終于定義了在電腦網(wǎng)絡(luò )之間傳送報文的方法...，互聯(lián)網(wǎng)大發(fā)展的序幕由此拉開(kāi)！

　　全球互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展史可追溯到上個(gè)世紀50年代，那么我國又是何時(shí)接入(國際)互聯(lián)網(wǎng)的呢?對此，業(yè)界較為認可的時(shí)間點(diǎn)是1994年4月，中國與國際的64K Internet信道開(kāi)通(借助國際衛星信道接入)，這也被認為是中國“走向世界”的一個(gè)轉折點(diǎn)。然而不得不說(shuō)的是，這次我們與世界的溝通，還僅僅是“窄帶”溝通，能做的也僅僅是讓國內的幾百名科學(xué)家“體驗”收發(fā)電子郵件...

　　那么今天我們所享受到的互聯(lián)網(wǎng)“寬帶”溝通又是如何實(shí)現的呢?答案就是海底光纜。其實(shí)所謂的全球互聯(lián)網(wǎng)，就是世界各國的網(wǎng)絡(luò )相互聯(lián)接而組成的超大型局域網(wǎng)，其中實(shí)現洲際間的聯(lián)接靠的是衛星通信和海底光纜。不過(guò)考慮到衛星通信帶寬有限且價(jià)格不菲，因此全球90%以上的國際數據都是通過(guò)海底光纜進(jìn)行傳輸的，也就是說(shuō)，基本上是海底光纜構建了今天的全球“寬帶”互聯(lián)網(wǎng)！

　　比互聯(lián)網(wǎng)早100年的海底通信 兩大發(fā)明引領(lǐng)兩次變革

　　說(shuō)起海底通信，其歷史比互聯(lián)網(wǎng)還要早100年，只不過(guò)當時(shí)的海底通信還是借助電纜來(lái)實(shí)現的——1850年盎格魯-法國電報公司開(kāi)始在英法之間鋪設了世界第一條海底電纜，當時(shí)只能發(fā)送莫爾斯電報密碼;而到了1866年，英國在美英兩國之間鋪設全成了跨大西洋海底電纜(The Atlantic Cable)的成功鋪設，首次實(shí)現了歐美大陸之間跨大西洋的電報通訊。隨后，貝爾于1876年發(fā)明了電話(huà)，人們對于實(shí)現全球溝通的夢(mèng)想越發(fā)強烈，這也加速了全球海底電纜的建設——1902年環(huán)球海底通信電纜建成。

　　而說(shuō)起我國的第一條海底電纜，則可追溯到清朝時(shí)期，當時(shí)的臺灣首任巡撫劉銘傳為實(shí)現兩岸的電報通信，于1886年開(kāi)始鋪設通聯(lián)臺灣全島以及大陸的水路電線(xiàn)，并于1888年建成，其中一條是福州川石島與臺灣滬尾(淡水)之間的水路電線(xiàn)(全場(chǎng)177海里)，另外一條為臺南安平通往澎湖的水路電線(xiàn)(全長(cháng)53海里)。

　　當然，人類(lèi)的夢(mèng)想是永無(wú)止境的!進(jìn)入20世紀50年代，隨著(zhù)互聯(lián)網(wǎng)開(kāi)始嶄露頭角，人們對于海底通信的通話(huà)質(zhì)量、以及數據傳輸速度有了更高的要求。而就在這時(shí)，世界上第一臺激光器問(wèn)世了(1960年)，人們開(kāi)始嘗試借助激光實(shí)現在光導纖維中傳輸數據信息。隨后進(jìn)入20世紀70、80年代，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)開(kāi)始在全球的發(fā)達國家中興起，而海底電纜的不足(帶寬有線(xiàn)、傳輸穩定性差等等)也開(kāi)始逐步凸顯，因此，具備傳輸距離長(cháng)、容量大等特性的光纖(即海底光纜)被寄予了厚望!

　　1988年，美英法之間的首個(gè)越洋海底光纜(TAT-8)系統建成，該海底光纜全長(cháng)6700公里，含有3對光纖，每對的傳輸速率高達280Mb/s，速度遠超海底電纜，這也標志著(zhù)海底光纜時(shí)代正式到來(lái)。隨后一年，跨越太平洋的海底光纜(全長(cháng)13200公里)也建設成功，從此，洲際間的海底通信全部由光纜取代了同軸電纜;同年，我國也開(kāi)始步入海底光纜時(shí)代。

　　全球海底光纜及我國海底光纜分布

　　全球海底光纜概況

　　隨著(zhù)互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，全球海淀光纜的建設也在不斷提速，目前全球已投入使用的海底光纜超過(guò)230條，實(shí)現了除南極洲之外的六個(gè)大洲的聯(lián)接;此外還有十余條正在建設的海底光纜;而想要清晰、全面地了解全球海底光纜的分布，可參考TeleGeography提供的2015全球海底光纜布局圖。

TeleGeography提供的2015全球海底光纜布局圖

　　我國海底光纜概況：4個(gè)入口和8條光纜

　　我國于1989年開(kāi)始投入到全球海底光纜的投資與建設中來(lái)，并于1993年實(shí)現了首條國際海底光纜的登陸(中日之間C-J海底光纜系統);隨后在1997年，我國參與建設的全球海底光纜系統(FLAG)建成并投入運營(yíng)，這也是第一條在我國登陸的洲際海底光纜;而時(shí)間來(lái)到2000年，隨著(zhù)亞歐海底光纜上海登陸站的開(kāi)通，我國實(shí)現了與亞歐33個(gè)國家和地區的聯(lián)接，也標志著(zhù)我國海底通信達到了新的高度。

　　那么截止到目前為止，我國與全球聯(lián)接的海底光纜究竟有幾條呢?登陸站又有幾個(gè)呢?答案是4個(gè)入口(登陸站)和8條海底光纜(不包含香港、臺灣)，下面具體介紹一下：

　　首先是登陸點(diǎn)方面，目前我國的登陸站設立在三個(gè)城市的四個(gè)地區，分別是山東青島登陸站(隸屬中國聯(lián)通)、上海崇明登陸站(隸屬中國電信)、上海南匯登陸站(隸屬中國聯(lián)通)和廣東汕頭登陸站(隸屬中國電信)。

　　在海底光纜方面，首先從亞太區域開(kāi)始介紹：

亞太2號海底光纜(藍色)

　　亞太2號海底光纜(Asia-Pacific Cable Network - 2，即APCN2)，全長(cháng)1.9萬(wàn)公里，采用4對纖芯, 每對64*10Gbps DWDM光纖技術(shù)，設計容量達2.56Tbps/s，主要連接中國、日本、韓國、新加坡、馬來(lái)西亞等地區，其中大陸地區的登陸站為上海和汕頭。

東亞海底光纜系統(左)和城市到城市海底光纜(右)

　　東亞海底光纜系統和城市到城市海底光纜(East Asia Crossing/City-to-City Cable System，即EAC/C2C)，全長(cháng)3.68萬(wàn)公里，采用4對纖芯，每對64*10Gbps DWDM光纖技術(shù)(EAC)和8對纖芯，每對96*10Gbps DWDM光纖技術(shù)，設計容量達2.56Tbps/s(EAC)和7.68Tbps/s(C2C)，主要連接了中國大陸、香港、日本、韓國、臺灣、新加坡和菲律賓等地區，其中大陸地區的登陸站為青島和上海。

　　中日海底光纜(China-Japan Fiber Optic Submarine Cable System，即C-J)，全長(cháng)1300公里，采用PDH System光纖技術(shù)，光纖容量為560Mbps，主要用于中國和日本間的國際長(cháng)途電話(huà)業(yè)務(wù)和數字電路業(yè)務(wù)，其中大陸地區的登陸站為上海。

東南亞及日本海底光纜

　　東南亞及日本海底光纜(South-East Asia Japan Cable System，即SJC)，主要聯(lián)接東南亞及日本的8個(gè)國家和地區，全長(cháng)1.07萬(wàn)公里，采用6對纖芯，64*40Gbps DWDM光纖技術(shù)，光纖容量高達15Tbps，其中大陸地區的登陸站為汕頭。

　　再來(lái)看看連接東南亞->中東->歐洲等地區的海底光纜，共有兩條：

環(huán)球海底光纜

　　環(huán)球海底光纜(Fiber-Optic Link Around the Globe，即FLAG)，這是世界上第一條同時(shí)連接亞洲、中東和歐洲的大型國際海底光纜系統，全長(cháng)27000公里，采用2對纖芯，每對5Gbps DWDM光纖技術(shù)，光纖容量高達10Gbps，其中大陸地區的登陸站為上海。

亞歐海底光纜

　　亞歐海底光纜(South-East Asia - Middle East - Western Europe 3，即SEA-ME-WE 3)，是目前世界上耗資最大、長(cháng)度最長(cháng)(3.9萬(wàn)公里)、途經(jīng)國家和地區最多的海底光纜，采用2對纖芯，每對48*10 Gbps DWDM光纖技術(shù)，光纖容量為960Gbps，其中大陸地區的登陸站為上海和汕頭。

　　最后介紹一下聯(lián)接北美的兩條海底光纜：

中美海底光纜

　　中美海底光纜(China-US CN or CUCN)，主要連接亞洲和北美洲，全長(cháng)30.8萬(wàn)公里，采用4對纖芯，每對8*2.488Gbps SDH over DWDM光纖技術(shù)，光纖容量為80Gbps，其中大陸地區的登陸站為上海和汕頭。

中美直達海底光纜

　　中美直達海底光纜 (Trans-Pacific Express，即TPE)，是世界首條海底高速(跨太平洋)直達光纖電纜，全長(cháng)2.6萬(wàn)公里，采用8對纖芯，64*10Gbps DWDM光纖技術(shù)，光纖容量為5.12Tbps，其中大陸地區的登陸站為上海和青島。

　　數量雖少 安全性高

　　通過(guò)上述介紹不難看出，無(wú)論是登陸站數量，還是海底光纜數量，我國(大陸地區)相比歐美發(fā)達國家均相對較少，但其帶來(lái)的好處是顯而易見(jiàn)的——加強網(wǎng)絡(luò )安全防護。要知道，海底光纜同樣會(huì )帶來(lái)網(wǎng)絡(luò )安全威脅，而我國只有四個(gè)登陸站允許入境，這就為安全防護提供了極大地便利，即只需加強這四個(gè)“入口”的安全防護能力，即可抵御外來(lái)的網(wǎng)絡(luò )安全威脅。

　　沒(méi)那么簡(jiǎn)單：海底光纜的設計與鋪設

　　海底光纜的設計：防腐蝕、防滲透、還要防鯊魚(yú)

　　相比同軸電纜，光纖的優(yōu)勢相當明顯，但其本身卻是相當脆弱的，因此這就對保護光纖的海底光纜外圍保護結構提出了更高的要求。具體來(lái)說(shuō)，海底光纜的設計必須保證內部光纖不受外力和環(huán)境的影響，其基本要求包括適應海底壓力，耐磨損、不易腐蝕等等;同時(shí)還要防止內部產(chǎn)生氫氣(因此不能用鋁)及外部氫氣入侵(防氣體滲入);此外，其還要有合適的鎧裝層防止漁輪拖網(wǎng)、船錨及鯊魚(yú)的傷害。而當光纜斷裂時(shí)，還要盡可能的減少海水滲入光纜內的長(cháng)度;同時(shí)能承受敷設與回收時(shí)的張力;最后也是最重要的一點(diǎn)，海底光纜的使用壽命一般要求在25年以上。

海底光纜的結構(圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò ))

　　基于上述需求，當前海底光纜的設計結構通常是將經(jīng)過(guò)一次或兩次涂層處理后的光纖螺旋地繞包在中心，然后將加強構件(用鋼絲制成)包在周?chē)?直徑通常是69毫米)。具體來(lái)說(shuō)包含：聚乙烯層、聚酯樹(shù)酯或瀝青層、鋼絞線(xiàn)層、鋁制防水層、聚碳酸酯層、銅管或鋁管、石蠟，烷烴層、光纖束等等。

　　鋪設過(guò)程：從依靠潮流到依靠機器人

　　海底光纜的鋪設工程被世界各國公認為最復雜且困難的大型工程之一，這就不難理解為什么海底光纜壽命要求達到25年以上，因為鋪設一次十分的麻煩!下面就具體介紹一下海底光纜的鋪設過(guò)程：

法國電信的光纜敷設船及水下機器人

　　海底光纜的鋪設過(guò)程可以分為兩個(gè)部分，即淺海區域鋪設和深海區域鋪設，其中在深海區域還要經(jīng)歷勘查清理、海纜敷設和沖埋保護三個(gè)階段。而完成海底光纜的鋪設，主要依靠的是光纜敷設船及水下機器人，其中光纜敷設船要特別注意航行速度、光纜釋放速度，以控制光纜的入水角度以及敷設張力，避免由于彎曲半徑過(guò)小或張力過(guò)大而損傷光纜中脆弱的光纖。

　　一次海底光纜的鋪設過(guò)程，其中在淺海區域，敷設船停留在距離海岸數公里的位置，通過(guò)岸上牽引機的牽引，將放置在浮包上的光纜向岸邊牽引，然后拆除浮包，使光纜沉至海底;而在深海區域，敷設船主要負責釋放出光纜，然后由水下檢測器搭配水下遙控車(chē)進(jìn)行水下監視和調整，以避開(kāi)海底不平整、有巖石的地方。隨后，水下機器人開(kāi)始進(jìn)行三步工作：第一步，利用高壓沖水在海底產(chǎn)生一條深約2米的溝槽;第二步將光纜放入溝槽之中;第三步，借助旁邊的沙土將其覆蓋好。

　　在這里特別需要說(shuō)明的是，一條洲際海底光纜是難以一次完成鋪設的，因為目前最先進(jìn)的光纜敷設船也就只能搭載2000公里長(cháng)的光纜(且目前的鋪設速度僅能達到200公里/天)，因此鋪設要分段進(jìn)行，而每一段的“光纜對接”，都需要在敷設船上完成，并需要極高的技術(shù)。

　　海底光纜修復：比鋪設更加困難!

　　其實(shí)自誕生之日起，海底通信就面臨著(zhù)各種威脅和挑戰，而一旦海纜(包括電纜和光纜)被破壞，通信就將被中斷，造成的影響不言而喻。而說(shuō)起海纜的中斷，其中在上世紀七八十年代，它們極易遭到捕魚(yú)船(拖網(wǎng))、船錨的破壞，甚至還會(huì )被鯊魚(yú)咬斷。還好，隨著(zhù)相關(guān)法規(禁止在海纜上方區域停船拋錨)和海纜防護能力的提升，這些破壞海纜的情況開(kāi)始顯著(zhù)減少。

　　不過(guò)還有一種破壞海纜的情況難以避免，那就是地震。例如在2006年臺灣地區發(fā)生的強震，就造成了多條國際海底光纜受損、甚至中斷，導致國內互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)無(wú)法正常訪(fǎng)問(wèn)國外網(wǎng)站;同樣的，2011年日本地區發(fā)生的強震，也導致國內用戶(hù)無(wú)法登錄到美國網(wǎng)站。所以說(shuō)，海底光纜的受損不可避免，因此修復海底光纜，就成為了必不可少的工作。

人工完成海底光纜探索及簡(jiǎn)單修復

　　而說(shuō)起海底光纜的修復，其難度甚至高于鋪設的過(guò)程。其中淺海域還可借助人工來(lái)完成探索及簡(jiǎn)單修復，而想要從深達幾百米甚至幾千米的海床上找到直徑不到10厘米的問(wèn)題光纜，就如同大海撈針。還好，隨著(zhù)定位技術(shù)的發(fā)展，這一修復過(guò)程開(kāi)始變得高效起來(lái)。下面就具體來(lái)談?wù)?A href="http://joq5k4q.cn/site/CN/Search.aspx?page=1&keywords=%e6%b5%b7%e5%ba%95%e5%85%89%e7%bc%86&column_id=ALL&station=%E5%85%A8%E9%83%A8" target="_blank">海底光纜的修復過(guò)程，大致可分為以下五步：

　　第一步，首先使用擴頻時(shí)域反射儀來(lái)定位大致的故障位置，然后借助水下機器人，通過(guò)掃描檢測，找到破損海底光纜的精確位置;

　　第二步，機器人將埋在海底的光纜挖出，然后用電纜剪刀將其切斷，并將其拉出水面;與此同時(shí)，機器人還會(huì )在切斷處安置無(wú)線(xiàn)信號收發(fā)器，以為后續修復連接做好準備;

　　第三步，通過(guò)剛才無(wú)線(xiàn)信號收發(fā)器提供的定位，將另一端的光纜也拉出水面。隨后借助船上的儀器分別接上光纜兩端，并與最近的登陸站進(jìn)行通信，以檢測出光纜受阻斷的部位究竟在哪一端，再將受損部分剪下;

光纖對接過(guò)程對技術(shù)要求極高

　　第四步，用新的光纜連接之前的兩個(gè)斷點(diǎn)，而整個(gè)對接過(guò)程對技術(shù)要求極高;

　　第五步，新的海底光纜連接完成后，還需經(jīng)過(guò)反復測試，以確保通訊及數據傳輸正常。隨后，讓海底光纜放入水中，再重新完成一次海底光纜的鋪設過(guò)程。

　　看海底光纜的未來(lái)發(fā)展及創(chuàng )新價(jià)值

　　海底光纜正在迎來(lái)新一輪的建設熱潮

　　隨著(zhù)互聯(lián)網(wǎng)，特別是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的興起，在過(guò)去10年間，全球互聯(lián)網(wǎng)數據消費量呈爆炸性增長(cháng)趨勢。其中2013年互聯(lián)網(wǎng)流量達到人均5GB，而預計到2018年，這一數字將增至14GB。這種增長(cháng)無(wú)疑會(huì )帶來(lái)容量問(wèn)題，因此新建或升級海底光纜將是大勢所趨。

谷歌“FASTER”跨太平洋高速互聯(lián)網(wǎng)光纜

　　首先行動(dòng)的是谷歌，去年8月，谷歌宣布建設“FASTER”跨太平洋高速互聯(lián)網(wǎng)光纜，其將利用6對光纜和光纖技術(shù)來(lái)連接美國和日本，且最初的設計帶寬就將高達60Tbps(100Gb/s * 100波長(cháng) * 6對光纖)——是此前SJC海底光纜帶寬的4倍，預計將于2016年第二季度投入運營(yíng)。

　　而今年4月，中國大陸、中國臺灣、韓國、日本和美國的運營(yíng)商則共同啟動(dòng)了新跨太平洋國際海底光纜(New Cross Pacific，簡(jiǎn)稱(chēng)NCP)工程建設。據了解，該海底光纜全長(cháng)超過(guò)1.3萬(wàn)公里，通過(guò)采用最先進(jìn)的100G波分復用傳輸技術(shù)，設計容量超過(guò)80Tbps(比谷歌FASTER還快20Tbps)。預計將于2017年第四季度投入運營(yíng)，屆時(shí)，其將成為亞洲至北美之間傳輸容量最大、技術(shù)最先進(jìn)的海底光纜，并可為用戶(hù)提供更加優(yōu)質(zhì)可靠的通信服務(wù)。

　　海纜將步入融合時(shí)代 不只是傳輸與通信

　　目前來(lái)看，全球絕大多數的海底電纜和光纜是相互獨立鋪設的，但在不遠的將來(lái)，隨著(zhù)海上風(fēng)力發(fā)電、海上石油平臺等海上作業(yè)系統的全面發(fā)展，一根海纜要同時(shí)實(shí)現電力傳輸和遠程控制已成為必然趨勢，因此海底電纜和光纜也必將走向融合，即打造成為海底光電復合纜。

　　當然，未來(lái)海纜肩負的重任還不只是通信與數據傳輸，因為在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，其還可以搭載傳感器潛入深海海底，當海底發(fā)生地震(將引發(fā)海嘯)時(shí)，通過(guò)海纜上眾多傳感器收集的海底數據信息進(jìn)行大數據分析，這樣既可對海嘯壓力進(jìn)行檢測，又可提前評估潛在的威脅并發(fā)出警告，幫助沿海地區或相關(guān)政府防患于未然。

　　通信需多維度發(fā)展 才能贏(yíng)得未來(lái)

　　海底光纜雖然已經(jīng)成為構建全球“寬帶”互聯(lián)網(wǎng)的支柱，但對于政府及軍事機構而言，海底光纜的安全性還不足，例如在美蘇冷戰時(shí)期著(zhù)名的“常春藤之鈴”行動(dòng)，就是利用海底光纜實(shí)現了“監聽(tīng)”，而時(shí)至今日，竊聽(tīng)海底光纜甚至已成情報機構的一種“標準作業(yè)”。

　　此外還要關(guān)注的是，讓一個(gè)國家的互聯(lián)網(wǎng)癱瘓無(wú)需發(fā)動(dòng)網(wǎng)絡(luò )戰，僅需水下呼吸器和一把海纜剪刀。這種事兒看似有些天方夜譚，但其實(shí)在2013年的埃及就發(fā)生了人為破壞海底光纜的行為(穿潛水服剪斷海底光纜)，導致埃及的網(wǎng)速瞬間下降了60%。

衛星寬帶傳輸將是未來(lái)趨勢

　　綜上所述，想要在未來(lái)的全球互聯(lián)網(wǎng)中占據主導地位，僅靠建設海底光纜是遠遠不夠的，只有實(shí)現通信的多維度發(fā)展，例如嘗試空中網(wǎng)絡(luò )建設、以及加快衛星通信的發(fā)展等等，才能真正贏(yíng)得未來(lái)！