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在浩瀚無垠的海洋深處，隱藏著一條條連接世界的“神經(jīng)中樞”——海底光纜。它承擔(dān)了全球99%的跨洲通信和數(shù)據(jù)流量，是名副其實(shí)的國際通信主動(dòng)脈。目前，全球現(xiàn)有超過430根海底光纜，總長度超過130萬公里，繞地球35周！大多數(shù)國際數(shù)據(jù)都是通過這條海底的信息高速公路進(jìn)行傳輸?shù)摹？梢哉f，沒有海底光纜，互聯(lián)網(wǎng)只是一個(gè)局域網(wǎng)，世界各地的人們無法緊密連接在一起。
這些深埋于海底的光纜，在地球的各個(gè)角落默默無聞地傳遞著海量的信息。其建設(shè)不僅關(guān)乎國家間的信息交流，更直接影響到每一個(gè)人的網(wǎng)絡(luò)使用體驗(yàn)，是現(xiàn)代社會(huì)不可或缺的重要基礎(chǔ)設(shè)施。
那么到底什么是海纜？又如何在廣闊的海洋深處敷設(shè)海纜呢？
海底光纜是什么？
我國早期海底電纜橫截面（來源：中國電信博物館）
01 海底電纜 VS 海底光纜
1850年，英國和法國之間成功鋪設(shè)了世界第一條電報(bào)水線，全長46千米的電纜用絕緣材料包裹導(dǎo)線敷設(shè)在海底，實(shí)現(xiàn)了英國與歐洲大陸的直接連接，開啟了人類海底電纜通信新時(shí)代。遺憾的是，這條水線很快就因其技術(shù)的不完善和人為破壞而中斷。不過，這并未阻止海底電纜技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。1851年，英國改用鎧裝電纜并成功應(yīng)用，此后各國相繼鋪設(shè)了許多短距離的海纜。到20世紀(jì)70年代初期，世界各國之間主要依靠衛(wèi)星和海底電纜進(jìn)行通信。
隨著光通信技術(shù)的發(fā)展，容量更大、傳輸更快的光纜逐步取代了同軸電纜。海纜也因此被稱為海底光纜。1988 年，美國與英國、法國之間敷設(shè)了世界第一條跨大西洋海底光纜（TAT-8）系統(tǒng)，全長6700公里，含有3對光纖，每對的傳輸速率為 280Mb/s，標(biāo)志著海底光纜時(shí)代的到來。
中日海底電纜埋設(shè)施工現(xiàn)場
1990年，由我國郵電部電信總局、日本KDD公司和美國AT&T三方簽約共同建設(shè)的國際通信工程——中日海底光纜，從中國上海南匯至日本九州宮崎，經(jīng)歷兩年8個(gè)月建設(shè)后，于1993年12月15日正式建成并投入運(yùn)營。中國海底光纜之路由此起步。
02 海底光纜如何防腐？
作為全球跨海間通信的最主要方式，海底光纜和我們家用光纖寬帶線類似，也是靠光纖高速穩(wěn)定地傳輸數(shù)據(jù)。與衛(wèi)星通信相比，它具有帶寬大、速度快、成本低等顯著優(yōu)勢。
然而，海底光纜所處的環(huán)境極為復(fù)雜且嚴(yán)苛。長期浸泡在高濃度的海水中，光纜極易遭受海水的腐蝕。更為嚴(yán)重的是，氫分子會(huì)滲透進(jìn)光纖的玻璃材料中，導(dǎo)致光纖的傳輸損耗顯著增加。因此，海底光纜不僅需要防止內(nèi)部產(chǎn)生氫氣，還必須有效阻止外部氫氣的滲入。
為了實(shí)現(xiàn)這一保護(hù)目標(biāo)，光纖外圍被層層包裹著保護(hù)結(jié)構(gòu)，典型結(jié)構(gòu)包括：絕緣的聚乙烯層、聚酯樹脂薄膜帶或?yàn)r青層、堅(jiān)固的鋼絞線層、防水的鋁制層、聚碳酸酯層、銅管或鋁管（這些金屬管在通電時(shí)可以為光纜中繼器供電，電壓通常超過1萬伏），以及石蠟和烷烴層。而所有這些保護(hù)層的最內(nèi)部，才是負(fù)責(zé)核心光信號傳輸?shù)墓饫w。
03 海底電纜的組成
海底光纜分為岸上設(shè)備和水下設(shè)備兩大部分，岸上設(shè)備負(fù)責(zé)將語音、圖像以及數(shù)據(jù)等通信業(yè)務(wù)打包傳輸，水下設(shè)備則主要負(fù)責(zé)通信信號的處理、發(fā)送和接收。
中日海纜增音機(jī)（中國電信博物館館藏）
中間吊起的設(shè)備就是“中繼器”，神似“增音機(jī)”
水下設(shè)備包括海底光纖、中繼器和分支單元。其中，中繼器（信號放大器）是為了實(shí)現(xiàn)長距離傳輸，水下分支單元能夠確保光纜分支或合路過程中的信號質(zhì)量不受影響，而海底光纖則是最重要且最為脆弱的部分，整體的設(shè)計(jì)壽命為25年，每隔一個(gè)周期就需要進(jìn)行更換。
海底光纜如何敷設(shè)?
由于海底環(huán)境的復(fù)雜性和不確定性，光纜在鋪設(shè)過程中需要克服水深、海流、海底地形等多種因素的影響，因光纖脆弱，對鋪設(shè)和維修要求很高，所以，海底光纜工程被世界公認(rèn)為是最復(fù)雜且困難的大型工程之一。
淺海區(qū)域光纜敷設(shè)場景
跨洋光纜架設(shè)是一個(gè)復(fù)雜而精細(xì)的過程，首先需要使用專門的光纜鋪設(shè)船，在鋪設(shè)時(shí)要把光纜放在船上。在淺海區(qū)域作業(yè)時(shí)，光纜敷設(shè)船會(huì)停留在距離海岸數(shù)公里的位置，然后通過岸上牽引機(jī)的牽引，將放置在浮包上的光纜緩緩向岸邊牽引。隨后，拆除浮包，使光纜沉至海底。
“郵電 1 號”海纜敷設(shè)船（1976年七〇八所專門為敷設(shè)我國第一條國際海底電纜而自行設(shè)計(jì)建造敷設(shè)船）
而在深海區(qū)域，敷設(shè)船會(huì)先利用水下檢測器和水下遙控車進(jìn)行水下勘察和調(diào)整，以確保光纜能夠避開海底不平整、有巖石的地方。完成路線勘察后，光纜的一端會(huì)被固定在岸上，然后光纖鋪設(shè)船慢慢向外海出發(fā)。在敷設(shè)過程中，光纜會(huì)被沉入海底，同時(shí)利用下沉到海底的挖掘機(jī)（埋設(shè)犁）進(jìn)行敷設(shè)。這臺挖掘機(jī)由敷設(shè)船拖曳前行，它首先用高壓水柱沖開海底的泥沙，形成2—3米的光纜溝，然后通過光纜孔鋪設(shè)光纜，最后利用潮流將光纜溝兩側(cè)的泥沙覆蓋在光纜上。
海纜敷設(shè)場景（示意圖）
簡單來說，光纜敷設(shè)船負(fù)責(zé)放纜線，而挖掘機(jī)（埋設(shè)犁）則負(fù)責(zé)將光纜敷設(shè)到海底。在這個(gè)過程中，必須避開珊瑚礁、沉船以及各種生物棲息地和其他常見障礙物，因此需要機(jī)器人不斷探測最佳路徑。同時(shí)，敷設(shè)船還需要特別注意航行速度和光纜釋放速度的控制，以精確控制光纜的入水角度和敷設(shè)張力，從而避免由于彎曲半徑過小或張力過大而損傷光纜中脆弱的光纖。
海淀光纜斷了之后如何修復(fù)？
與敷設(shè)海底光纜相比，其維修工作的難度可謂“有過之而無不及”。通常情況下，海底光纜都是鋪設(shè)在極深的海域，那里的壓力遠(yuǎn)超地面上的30倍。在這樣極端的環(huán)境條件下，直接進(jìn)行人工維修幾乎是不可能完成的任務(wù)。
來源：央視新聞
一般來說，海底光纜故障的處理需要經(jīng)過以下步驟：
01 維修人員會(huì)使用光時(shí)域反射儀來定位故障的大致位置。隨后，他們會(huì)派遣潛水機(jī)器人潛入海底，找到受損海底光纜的精確位置。一旦找到，機(jī)器人會(huì)切斷故障位置，并將剩余的兩端拖回修理船進(jìn)行修復(fù)。
02 維修人員會(huì)用備用的海底光纜連接受損光纜的兩個(gè)斷點(diǎn)，并進(jìn)行嚴(yán)格的測試，以確保修復(fù)工作的質(zhì)量。
03 修復(fù)好的光纜被重新放回海底，恢復(fù)通信服務(wù)。
在全球網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)據(jù)化、智能化迅猛發(fā)展的背景下，無論是跨越大洋連接不同國家，還是為偏遠(yuǎn)地區(qū)提供通信服務(wù)，海底光纜都扮演著至關(guān)重要的角色，在全球通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中居于不可或缺的地位。我國現(xiàn)已成為世界上少數(shù)擁有完整海纜產(chǎn)業(yè)鏈的國家，深度參與國際海纜建設(shè)。
未來，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和合作的深入，海底光纜將更加穩(wěn)固地連接世界的每一個(gè)角落，為人類的溝通與發(fā)展貢獻(xiàn)更大的力量。我國也將以更加堅(jiān)定的步伐逐夢深海，走在全球海底光纜事業(yè)的最前沿！
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