连接美洲和亚洲之间容量最大的海底光缆预计今年完工

2016 年，谷歌和 Facebook 宣布合作，联手铺设一条连接洛杉矶和香港、长约 12,875 公里的超高速海底光纤电缆，传输速率可达 144 Tbps。

这个项目就是“太平洋光电缆网络”（PacificLightCableNetwork），预计 2018 年完工。

这条超高速海底光缆建成后，将成为连接美洲大陆和亚洲大陆之间容量最大的通信电缆，其容载量较当前光缆翻了一番。

现在越来越多的大公司开始联手铺设海底光缆，为啥？当然是需求驱动了，这是一块“肥肉”。

通俗来说，只要您在上网，就会用到光纤。这些头发丝般粗细的石英玻璃光导纤维影响着几十亿人的生活。

海底光缆是用来设立国家之间的电信传输的，已经成为当代国际通信的重要手段，承担了 90% 的国际通信业务，是全球信息通信的主要载体。

谷歌和 Facebook 铺设这一海底光缆，目的就是为太平洋对岸的亚洲客户提供更快、更可靠的访问服务。此外，谷歌和 Facebook 在满足自己的需求后，或将剩余空间对外租赁。

随着科技巨头们对互联网流量需求逐步增长，大公司之间展开合作、共同开发海底光缆项目日渐增多。

拿中国来说，中国海底光缆公开统计数据为 3 个入口（上海，青岛，汕头），6 条光缆（光缆的入口有重复）。作为对比，香港有11条，台湾 9 条，韩国 11 条，日本 11 个入口 15 条光缆。

而 Facebook 和谷歌之间，它们的服务器相互传输着海量数据，因而它们迫切需要建立自己的连接，而不是通过租赁第三方线缆完成这些数据传输。

比如 Facebook 与微软合作，正在建立一条穿越大西洋的海底光缆。对于谷歌而言，这将是其参与建设的第六条高速光缆项目。

海底光缆与人们的日常生活息息相关，如果发生海底地震这样的自然灾害，互联网会大面积瘫痪，这意味着你玩不了王者农药，也玩不了跳一跳了。

举个例子，2006 年 12 月 26 日 20 点 25 分，我国台湾省南部海域发生 7.2 级海底地震，造成该海域 13 条国际海底光缆受损，致使我国至欧洲大部分地区和南亚部分地区的语音通信接通率随即明显下降。

这一震还使得欧洲、南亚地区的数据专线大量中断；互联网大面积拥塞、瘫痪，雅虎、MSN 等国际网站无法访问，1,500 万 MSN 用户长期无法登陆，1 亿多中国网民一个多月无法正常上网，日本、韩国、新加坡等地网民也受到影响。5 艘海缆维修船经过一个月努力，才将断裂的海缆修复。

海底光缆铺设史

人们什么时候开始在海底铺设光缆的呢？1986 年，美国 ATT 公司在西班牙加那利群岛和相邻的特内里弗岛之间，铺设了世界第一条商用海底光缆，全长 120 公里。

1988 年，美国与英国、法国之间铺设了世界第一条跨大西洋海底光缆（TAT-8）系统，全长 6,700 公里，含有 3 对光纤，每对的传输速率为 280Mb/s，中继站距离为 67 公里。这标志着海底光缆时代的到来。

1989 年，跨越太平洋全长 13,200 公里的（TPC－3）海底光缆也建设成功，从此，海底光缆就在跨洋洲际海缆领域取代了同轴电缆。

太平洋海底光缆——世界首条海底高速直达光缆

铺设 1,000 公里的同轴电缆大约需要 500 吨铜，改用光缆只需几吨石英玻璃材料就可以了。与昂贵的铜材相比，沙石中就含有石英，几乎取之不尽。

此外一根头发般细小的光纤，其传输的信息量相当于一捆饭桌般粗细的铜线。一对金属电话线至多只能同时传送一千多路电话，而一对细如蛛丝的光导纤维理论上可以同时接通一百亿路电话！

据不完全统计，从 1987 年到 2001 年，全世界大大小小总共建设了 170 多个海底光缆系统，总长近亿公里，大约有 130 余个国家通过海底光缆联网。

目前，全世界超过 90% 的通信流量都由海底光缆承担，我们前面提到的香港到洛杉矶海底光缆速度可达 144T（1T 等于 1024G），这是一个惊人的数据！

海缆通信技术的变迁

海底线缆通信已有一百多年历史，1850 年盎格鲁法国电报公司开始在英法之间铺设了世界第一条海底电缆，只能发送莫尔斯电报密码。

1852 年海底电报公司第一次用缆线将伦敦和巴黎联系起来。1866 年英国在美英两国之间铺设跨大西洋海底电缆（The Atlantic Cable）取得成功，实现了欧美大陆之间跨大西洋的电报通讯。

1876 年，贝尔发明电话后，海底电缆具备了新的功能，各国大规模铺设海底电缆的步伐加快了。1902 年环球海底通信电缆建成。

中国第一条海底电缆是清朝时期台湾首任巡抚刘铭传，在 1886 年铺设通联台湾全岛以及大陆的水路电线，主要作为发送电报用途。

到 1888 年共完成架设两条水线，一条是福州川石岛与台湾沪尾（淡水）之间的 177 海里水线，主要是提供台湾府向清廷通报台湾的天灾、治安、财经，并提供商务通讯使用。

另外一条为台南安平通往澎湖的 53 海里水线。福建外海川石岛的大陆登陆点依旧存在，但是台湾淡水的具体登陆点已经不可考。

同陆地电缆相比，海底电缆有很多优越性：一是铺设不需要挖坑道或用支架支撑，因而投资少，建设速度快。

二是除了登陆地段以外，电缆大多在一定深度的海底，不受风浪等自然环境的破坏和人类生产活动的干扰，所以，电缆安全稳定，抗干扰能力强，保密性能好。

英国物理学家丁达尔和光反射试验示意图

光纤通信改变世界

光导纤维的出现使海缆通信取得跨越式发展。光，也许是最平常却最不平常的东西。它时刻在人身旁，却又一直无法捕捉称量。

1870 年的一天，英国物理学家丁达尔（John Tyndall）在皇家学会演讲厅讲述光的全反射原理时，做了一个简单的实验：他在装满水的桶壁上钻个孔，然后用灯从桶上边把水照亮，结果人们看到光线顺着流出的水柱而弯曲。

1955 年，英国伦敦帝国学院的卡帕（Narinder Kapany）博士根据光的折射原理，发明了用玻璃制成了极细的光导纤维。

其后不断有科学家尝试利用玻璃纤维来传递信息，但由于光线在长距离传输过程中衰减损耗耗率过高而难以实现。

直到上世纪 60 年代，英国华裔科学家高锟博士和研究小组，在详细研究了玻璃介质的传输损耗后，提出制造光纤的玻璃纯度是降低光能损耗的关键，而熔炼石英正是可以制造高纯度玻璃的材质。

他预言通过加强原材料提纯，加入适当的掺杂剂，只要把光纤的衰耗系数降低到每公里 20 分贝以下就可用于通信。

而当时世界上用于工业和医学方面的光纤材料，衰耗系数高达每公里 1,000 分贝！高锟的设想被认为是可望不可及的。为此，他不得不担当起一个“布道者”的角色，四处拜访玻璃工厂，宣扬他的理论。

四年后的 1970 年，美国康宁玻璃（Corning Glass）根据高锟的设想，花费 3,000 万美元用改进型化学气相沉积法（MCVD法）制造出当时世界上第一根超低耗光纤，得到 30 米光纤样品，首次迈过了“20分贝/公里”门槛。

这一突破，引起世界通信界的震动，发达国家开始投入巨大力量研究光纤通信。之后技术不断进步，1972 年光纤衰耗降到 4 分贝/公里，到 1990 年康宁研制的光纤衰耗降到 0.14 分贝/公里，这已经接近石英光纤的理论衰耗极限值 0.1 分贝/公里。

正是光纤制造技术和光电器件制造技术的飞速发展，以及大规模、超大规模集成电路技术和微处理机技术的发展，带动了光纤通信系统从小容量到大容量、从短距离到长距离、从低水平到高水平、从旧体制（PDH）到新体制（SDH）的迅猛发展。

进入 90 年代，海底光缆已经和卫星通信成为当代洲际通信的主要手段。目前，世界各国的网络可以看成是一个大型局域网，海底和陆上光缆将世界各国的网络连接成为国际互联网，光缆是互联网的“中枢神经”，而美国几乎是互联网的“大脑”。

美国作为 Internet 的发源地，存放着很多的 Web 和 IM（如MSN）等服务器，全球解析域名的 13 台根服务器就有 9 台在美国，各国用户登录 .com 、.net 网站或发电子邮件，数据几乎都要到美国的根服务器上绕一圈才能到达目的地。

连接“中枢神经”和“大脑”的是海底光缆系统，它分为岸上设备和水下设备两大部分。岸上设备将语音、图象、数据等通信业务打包传输。

水下设备分为海底光缆、中继器和“分支单元”三部分，负责通信信号的处理、发送和接收。海底光缆是其中最重要的也是最脆弱的部分。

中国光纤通信发展史

我国光通信起步较早，1969 年，邮电部想靠大气传送光信号来实行军用通信，邮电部武汉邮电科学研究院（当时是武汉邮电学院）接受任务，便开始光纤通信研究。

当时光纤通信技术在欧美发达国家也才刚刚起步。我国处于封闭状态，一切都要靠自己摸索。就研制光纤来说，原料提纯、熔炼车床、拉丝机，还包括光纤的测试仪表和接续工具也全都要自己开发。

1976 年上半年，武汉邮电学院讲师赵梓森和同事们拉制出了我国第一根 200 米光纤样品。1979 年，他和同事们拉制出了我国第一条实用光纤，每公里衰耗为 4 分贝。

上世纪70年代，赵梓森(左二)与同事在自制的光纤熔炼车床前

到 80 年代中期，我国光纤通信的速率已达到 144Mb/s，可传送 1,980 路电话，超过同轴电缆载波。于是光纤通信在传输干线上全面取代同轴电缆。

到 2000 年时，我国光缆干线总长度达到 120 万公里，其中中国电信约占 70% 份额，其余约 30% 份额由中国联通、网通等公司拥有。

随着时间的推移和技术的进步，互联网、云计算、大数据等业务的飞速发展，到 2016 年，全国新建光缆线路 554 万公里，光缆线路总长度达 3,041 万公里。我国要实现的电网“最后一公里”用户接入网光纤工程其实就是电力光纤到户。

自 1989 年开始到 1998 年底，我国先后参与了 18 条国际海底光缆的建设与投资。

其中第一个在中国登陆的国际海底光缆系统是 1993 年 12 月建成的中国——日本（C-J）海底光缆系统，从上海南汇至日本九州宫崎，全长 1,252 公里，通信总容量达 7,560 条通话电路，相当于建于 1976 年的中日海底同轴电缆的 15 倍以上。

1996 年 2 月中韩海底光缆建成开通，分别在中国青岛和韩国泰安登陆、全长 549 公里；

1997 年 11 月，中国参与建设的球海底光缆系统（FLAG）建成并投入运营，这是第一条在我国登陆的洲际光缆系统，分别在英国、埃及、印度、泰国、日本等 12 个国家和地区登陆，全长 27,000 多公里，其中中国段为 622 公里。

中美海底光缆

中美海底光缆系统是连接亚洲和北美洲的中美海底光缆系统，也是世界重要的国际光缆之一，由世界 23 个电信机构共同出资建造，全长约 30,000 公里，共有 9 个登陆站，中国的登陆站分别为上海崇明和广东汕头。

其他登陆方还有日本、韩国、美国和中国台湾。该工程于 1997 年 12 月开工建设，其中北线于 l999 年 12 月初全部建成，并于 2000 年 1 月 19 日正式投入使用，是亚洲各国连通美国的主要电信线路。

中美海底光缆共有 4 对光纤组成，形成具有自逾功能的环型网络结构，并以分支方式连接亚洲其他地区，系统容量为 8x2.5Gb/s，最长再生距离 11,000 公里。

亚欧海底光缆

亚欧海底光缆指 SEA-ME-WE3（东南亚－中东－西欧，简称SMW3）系统，西起德国 Norden，经英吉利海峡登陆英国和法国，经地中海连接西班牙、意大利等国，通过红海进入印度洋到达新加坡后分为两路，南线连接澳大利亚，北线连接中国，最后通达日本、韩国。

全长约 4 万公里，连接 33 个国家和地区，共计 39 个登陆站，于 1999 年 12 月开通，总投资 15 亿美元，其中中国电信投资 3,900 万美元。

亚太2号海底光缆

亚太2号（APCN2）国际海底光缆，全长 1.9 万公里，连接中国、日本、韩国、新加坡、马来西亚等国家和地区。

初期投资为 14 亿美元，由中国电信、日本 KDDI、NTT、日本电信、韩国电信、香港电讯、中华电信、新加坡电信、马来西亚电信、澳大利亚电信、中国联通等 26 家亚洲、欧洲和美洲的国际通信公司发起投资建设。

采用环形结构方案，4 对光纤，每对光纤的传输速率为每秒 80G，这一系统还采用 64 波密集波分复用技术，初期开通容量为每秒 80G，终期可扩容至每秒 2,560G。

2000 年 8 月开始海上施工。2001 年底陆续开通电路，并继续进行扩容。系统分别在中国的上海崇明、广东汕头、台湾、香港以及日本、韩国、新加坡、马来西亚和菲律宾登陆。

跨太平洋直达光缆系统

2006 年 12 月，由中国网通、中国电信、中国联通、台湾中华电信、韩国电信和美国 Verizon 等中美韩六大网络运营商在北京签署协议，共同出资 5 亿美元修建世界首条海底高速直达光纤电缆——跨太平洋直达光缆系统（Trans-Pacific Express简称TPE）。

这条长度超过 2.6 万公里的中美之间第二条海底光缆，带宽容量达 5.12T（5,242G），将可同时处理相当于 6,200 万个通话的数据量，是第一条中美海底光缆的 60 多倍。

该海缆不再绕道日本，从中国山东青岛、上海崇明、台湾淡水，韩国巨济和美国俄勒冈州 Nedonna 登陆，网络总线路长度约 26,000 公里。

2007 年 10 月 22 日开工建设。该光缆可以容纳 1,920 万人同时通话，或者相当于同时传递 16 万路高清电视信号。

TPE 是首个直通中美的新一代海底光缆系统，2008 年 7 月建成的 TPE 海缆显著提高跨太平洋传输带宽，为 2008 年奥运会提供高清电视信号传送等广泛的带宽服务。

海底光缆结构

海底光缆系统由置于海底的光中继器和光缆构成。光纤要耐相当于几百至一千大气压的水压，耐磨耐腐蚀，耐受数千至 1 万伏的高电压，铺设时还要承受数吨的张力，有铠装层防止渔轮拖网、船锚及鲨鱼的伤害。

光缆断裂时，尽可能减少海水渗入光缆内的长度，能防止从外部渗透到光缆内的氢气与防止内部产生的氢气，使用寿命要求在 25 年以上。

海底中继器为光放大中继链路，由放大光信号的掺铒光纤（EDF）及相应的泵浦激光源构成，链路结构极其简单。除此之外，在陆地站点还设置了高压供电的电源装置和接受光信号的末端装置等。

典型海底光缆的结构包括：1 绝缘聚乙烯层、2 聚酯树酯或沥青层、3 钢绞线层、4 铝制防水层、5 聚碳酸酯层、6 铜管或铝管、7 石蜡，烷烃层、8 光纤束。

海底光缆施工方法

海底光缆的铺设和维修都异常困难，被世界各国公认为复杂困难的大型工程。在浅海，如水深小于 200 米的海域缆线采用埋设，而在深海则采用敷设。

光缆铺设船进行海上施工，为防止人为破坏，海底光缆的具体位置需要保密

水力喷射式埋设是主要的埋设方法。埋设设备的底部有几排喷水孔，平行分布于两侧，作业时，每个孔同时向海底喷射出高压水柱，将海底泥沙冲开，形成海缆沟。

设备上部有一导缆孔，用来引导电缆（光缆）到海缆沟底部，由潮流将冲沟自动填平。埋设设备由施工船拖曳前进，并通过工作电缆作出各种指令。敷缆机一般没有水下埋设设备，靠海缆自重敷设在海底表面。

遥控潜水器进行海底电缆铺设

怎样修复海底光缆

海底光缆修复异常复杂，一旦光缆出现问题，单是茫茫大海中，准确找到海底光缆，再从 3,000 米至 4,000 米深的海床上打捞起直径不到 10 厘米的海底光缆，不亚于大海捞针。

排除维修船行驶的时间和海浪、天气等因素影响，修复步骤都需要经历查找断点、打捞光缆、修补光纤、重新包裹、重新放置这几步。

第一步查找断点，常用方法是在从海底光缆岸端的终站或始站将光缆取下，用机器向光纤中输入光脉冲，光脉冲遇到光纤断裂面会产生特殊反射光，再根据时间、折射率等计算，就可确定断点的具体位置。

然后进行第二步打捞，如果光缆在水下不足 2,000 米的深处，可以派出遥控机器人潜下水，通过扫描检测，找到破损海底光缆的精确位置。

机器人将浅埋在泥中的海底光缆挖出，用电缆剪刀将其切断。船上放下绳子，由机器人系在海底光缆一头，然后将其拉出海面。同时，机器人在切断处安置无线发射应答器。

深海遥控机器人

如果光缆位于水深约 3,000 米至 6,000 米海域，只能使用一种抓钩，抓钩收放一次就需要 12 个小时以上。

海底光缆沟挖掘机

海底光缆本来是平铺的，三四千米深的光缆从海底拉起来，牵扯范围能达到方圆几千米，所以一定要慢、要稳。海缆还可能互相交错，打捞时要注意不破坏其他光缆系统，所以任务很艰巨。

第三步用相同办法将另一段光缆也拉出海面。和检修电话线路一样，船上的仪器分别接上光缆两端，通过两个方向的海底光缆登陆站，检测出光缆受阻断的部位究竟在哪一端。之后，收回较长一部分有阻断部位的海底光缆，剪下。另一段装上浮标，暂时任其漂在海上。

第四步是最复杂的修复光缆，毁损的光缆捞到船上后需要替换掉。光纤是一种可以传送光线而外形微细的玻璃纤维，由石英制成，每根直径仅 125 微米，大约只有一根头发丝粗细，要将两头完全平整对接，而且要一根一根地用光纤熔接机熔接。

海底线缆经常会结上厚厚的海底衍生物

第五步海底光缆修复好后，经反复测试，通讯正常，就抛入海水。这时，水下机器人又要上阵了：对修复的海底光缆进行"冲埋"，即用高压水枪将海底的淤泥冲出一条沟，将修复的海底光缆"安放"进去。

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标题：连接美洲和亚洲之间容量最大的海底光缆预计今年完工 网址：http://www.jrxk.cn/view/109076.html

发布媒体：好百科 作者：TechPunk