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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。它承擔了全球99%的跨洲通信和數(shù)據(jù)流量，是名副其實的國際通信主動脈。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行傳輸?shù)??？梢哉f，沒有海底光纜，互聯(lián)網(wǎng)只是一個局域網(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，在地球的各個角落默默無聞地傳遞著海量的信息。其建設不僅關乎國家間的信息交流，更直接影響到每一個人的網(wǎng)絡使用體驗，是現(xiàn)代社會不可或缺的重要基礎設施。
那么到底什么是海纜？又如何在廣闊的海洋深處敷設海纜呢？
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了世界第一條電報水線，全長46千米的電纜用絕緣材料包裹導線敷設在海底，實現(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代。遺憾的是，這條水線很快就因其技術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的進一步發(fā)展。1851年，英國改用鎧裝電纜并成功應用，此后各國相繼鋪設了許多短距離的海纜。到20世紀70年代初期，世界各國之間主要依靠衛(wèi)星和海底電纜進行通信。
隨著光通信技術的發(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，標志著海底光纜時代的到來。
中日海底電纜埋設施工現(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個月建設后，于1993年12月15日正式建成并投入運營。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)境極為復雜且嚴苛。長期浸泡在高濃度的海水中，光纜極易遭受海水的腐蝕。更為嚴重的是，氫分子會滲透進光纖的玻璃材料中，導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。
為了實現(xiàn)這一保護目標，光纖外圍被層層包裹著保護結構，典型結構包括：絕緣的聚乙烯層、聚酯樹脂薄膜帶或瀝青層、堅固的鋼絞線層、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。而所有這些保護層的最內(nèi)部，才是負責核心光信號傳輸?shù)墓饫w。
03 海底電纜的組成
海底光纜分為岸上設備和水下設備兩大部分，岸上設備負責將語音、圖像以及數(shù)據(jù)等通信業(yè)務打包傳輸，水下設備則主要負責通信信號的處理、發(fā)送和接收。
中日海纜增音機（中國電信博物館館藏）
中間吊起的設備就是“中繼器”，神似“增音機”
水下設備包括海底光纖、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，整體的設計壽命為25年，每隔一個周期就需要進行更換。
海底光纜如何敷設?
由于海底環(huán)境的復雜性和不確定性，光纜在鋪設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，對鋪設和維修要求很高，所以，海底光纜工程被世界公認為是最復雜且困難的大型工程之一。
淺海區(qū)域光纜敷設場景
跨洋光纜架設是一個復雜而精細的過程，首先需要使用專門的光纜鋪設船，在鋪設時要把光纜放在船上。在淺海區(qū)域作業(yè)時，光纜敷設船會停留在距離海岸數(shù)公里的位置，然后通過岸上牽引機的牽引，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”海纜敷設船（1976年七〇八所專門為敷設我國第一條國際海底電纜而自行設計建造敷設船）
而在深海區(qū)域，敷設船會先利用水下檢測器和水下遙控車進行水下勘察和調(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，光纜的一端會被固定在岸上，然后光纖鋪設船慢慢向外海出發(fā)。在敷設過程中，光纜會被沉入海底，同時利用下沉到海底的挖掘機（埋設犁）進行敷設。這臺挖掘機由敷設船拖曳前行，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光纜，最后利用潮流將光纜溝兩側的泥沙覆蓋在光纜上。
海纜敷設場景（示意圖）
簡單來說，光纜敷設船負責放纜線，而挖掘機（埋設犁）則負責將光纜敷設到海底。在這個過程中，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，因此需要機器人不斷探測最佳路徑。同時，敷設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？
與敷設海底光纜相比，其維修工作的難度可謂“有過之而無不及”。通常情況下，海底光纜都是鋪設在極深的海域，那里的壓力遠超地面上的30倍。在這樣極端的環(huán)境條件下，直接進行人工維修幾乎是不可能完成的任務。
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 維修人員會使用光時域反射儀來定位故障的大致位置。隨后，他們會派遣潛水機器人潛入海底，找到受損海底光纜的精確位置。一旦找到，機器人會切斷故障位置，并將剩余的兩端拖回修理船進行修復。
02 維修人員會用備用的海底光纜連接受損光纜的兩個斷點，并進行嚴格的測試，以確保修復工作的質(zhì)量。
03 修復好的光纜被重新放回海底，恢復通信服務。
在全球網(wǎng)絡化、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，還是為偏遠地區(qū)提供通信服務，海底光纜都扮演著至關重要的角色，在全球通信網(wǎng)絡系統(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。
未來，隨著技術的不斷進步和合作的深入，海底光纜將更加穩(wěn)固地連接世界的每一個角落，為人類的溝通與發(fā)展貢獻更大的力量。我國也將以更加堅定的步伐逐夢深海，走在全球海底光纜事業(yè)的最前沿！
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