當(dāng)你借助網(wǎng)絡(luò)與大洋彼岸的朋友視頻連線；當(dāng)你鼠標(biāo)輕點(diǎn)，瀏覽網(wǎng)頁開心海淘……你可曾想過，這些信息是如何“跨過千山萬水”來到你的眼前？或許你會仰望星空，為在太空中翱翔的衛(wèi)星點(diǎn)贊。可你知道嗎，真正讓我們享受便利數(shù)字生活的，不是衛(wèi)星，而是默默無聞的海底光纜（以下簡稱海纜）。
它們又被稱為海底通訊電纜，分布在大洋海底，宛如一條條“血管”。受數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)增長預(yù)期影響，全球海纜布局競爭日益激烈，一些跨國互聯(lián)網(wǎng)公司也開始在這一領(lǐng)域跑馬圈“海”。
前不久，中國信息通信研究院發(fā)布的《中國國際光纜互聯(lián)互通白皮書》（以下簡稱《白皮書》）就指出，當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)巨頭已成為全球跨洋海纜的重要參與力量，目前互聯(lián)網(wǎng)巨頭參與投資建設(shè)的國際海纜已經(jīng)超過15條。
抗干擾、壽命長，肩負(fù)國際通信重任
調(diào)查顯示，目前全球鋪設(shè)的海纜已超過448條，總長度超過120萬公里，承載著世界95%以上的國際數(shù)據(jù)通信流量，是名副其實的數(shù)據(jù)“主動脈”。
“網(wǎng)絡(luò)傳輸主要包括光纜、微波、衛(wèi)星等方式，其中光纜是目前最主要的傳輸方式，絕大部分的國際數(shù)據(jù)需要通過海底通信光纜傳輸。”南開大學(xué)信息技術(shù)科學(xué)學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師吳虹對科技日報記者說，光纜和通信衛(wèi)星同于上世紀(jì)60年代問世，衛(wèi)星存在一大劣勢，即地面收發(fā)信號時需要穿過太空和大氣層，因此耗時較長；而光纜能以接近光速的速度傳輸數(shù)據(jù)。
海纜以光纖為主要傳輸介質(zhì)，用絕緣外皮包裹的導(dǎo)線束鋪設(shè)于海底，三芯海纜可防止外界光磁波的干擾，所以海纜信噪比較高，通信基本感受不到時延。海纜的設(shè)計壽命為25年，比人造衛(wèi)星壽命要長很多。
“雖然衛(wèi)星通信成本在不斷下降，但容量相對有限，當(dāng)前和在未來一段時間，海纜仍是國際互聯(lián)互通的‘主角兒’。”中國信息通信研究院產(chǎn)業(yè)與規(guī)劃研究所副總工程師牟春波說，作為超大量傳輸系統(tǒng)，海纜有其特殊的應(yīng)用場合，例如海島間、海島與大陸間通信，只有海纜能提供低成本、超大容量的傳輸系統(tǒng)，而通信衛(wèi)星在成本和容量上都無法與海纜系統(tǒng)相比。
此外，海纜也是國際通信的重要手段。“海纜大部分是走國際公共海域，協(xié)調(diào)難度小；而構(gòu)建聯(lián)通多國的陸地光纜系統(tǒng)協(xié)調(diào)難度大，需要各國在過境電路價格、建設(shè)和運(yùn)維標(biāo)準(zhǔn)等方面達(dá)成一致。目前建設(shè)跨多國陸地光纜傳輸系統(tǒng)還沒有太多成功案例，海纜在未來一段時間仍將是國際通信最主要的承載方式。”牟春波告訴科技日報記者，目前世界上除40多個內(nèi)陸國家之外，其余的200多個國家地區(qū)全都是通過海纜實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息傳遞。
“但海纜傳輸系統(tǒng)相對陸地來說建設(shè)難度大，建設(shè)周期長、成本高，因此海纜傳輸系統(tǒng)相對陸地光纜系統(tǒng)會優(yōu)先采用最先進(jìn)的光纖傳輸技術(shù)。目前一根海纜的傳輸容量可達(dá)80＊100G，甚至更高。”牟春波說。
要求高、略嬌氣，需特殊“裝束”保護(hù)
海洋深不可測，冰冷的洋流下隱藏著幾千米深的海溝……在如此復(fù)雜的水下環(huán)境，海纜是怎么被埋進(jìn)去的？
牟春波解釋道，海纜傳輸系統(tǒng)被埋設(shè)在海洋中，特殊的工作環(huán)境也決定了海纜系統(tǒng)的特性，對它的要求不同于陸地光纜系統(tǒng)。例如，長距離海纜系統(tǒng)需要遠(yuǎn)端供電以保證水下中繼器正常工作；海纜需要加強(qiáng)安全保護(hù)措施；水下中繼器、分支單元、接頭盒等設(shè)施要承受很大壓力，對密閉性、安全可靠性等要求都非常高。
實際上，人類在海底鋪設(shè)海纜的歷史已有100多年了。早在1850年，英國和法國就在英吉利海峽鋪設(shè)了歷史上第一條海纜。
“與百年前的銅芯海纜比，目前普遍應(yīng)用的海纜光纖都設(shè)在U形槽塑料骨架中，槽內(nèi)填滿油膏或彈性塑料體形成的纖芯。纖芯周圍用高強(qiáng)度的鋼絲繞包，在繞包過程中要把所有縫隙都用防水材料填滿，再在鋼絲周圍繞包一層銅帶并焊接搭縫，使鋼絲和銅管形成一個抗壓和抗拉的聯(lián)合體。”牟春波介紹說，遠(yuǎn)程供電對海纜系統(tǒng)而言十分重要，海纜用的數(shù)字中繼器比在陸地用的模擬中繼器用電量要大好幾倍，同時對可靠性的要求較高，不能斷電。因此在有鯊魚出沒的地區(qū)，海纜的外面通常還要加上兩層鋼帶繞包并再加一層聚乙烯外護(hù)套，保護(hù)光纖、防止斷裂以及被咬壞。
華為海洋網(wǎng)絡(luò)有限公司（以下簡稱華為海洋）是世界排名前四的海纜施工單位，該公司負(fù)責(zé)人告訴科技日報記者，海纜由于長期被浸泡在高濃度海水中，所以極易受到海水腐蝕。此外，氫分子會擴(kuò)散到光纖的玻璃材料中，加大光纖的損耗。因此海纜既要防止內(nèi)部產(chǎn)生氫氣，同時還要防止氫氣從外部滲入光纜。“與陸地光纜比，海纜工作環(huán)境復(fù)雜惡劣，因此每隔一段距離會有一個中繼器用來修復(fù)和加強(qiáng)信號。”上述華為海洋負(fù)責(zé)人說，這也是海纜比較“嬌氣”的一個原因。
該負(fù)責(zé)人還表示，鋪設(shè)時，要先將海纜裝到施工專用的敷設(shè)船上，然后船慢慢開動的同時把光纜平鋪沉入海底。
“敷設(shè)船上的纜線埋設(shè)機(jī)有點(diǎn)像干農(nóng)活兒的犁，隨著海纜敷設(shè)船拖曳前進(jìn)，其底部有幾排噴水孔，作業(yè)時每個孔同時向海底噴射出高壓水柱，將海底泥沙沖開，形成光纜溝。該設(shè)備上有一導(dǎo)纜孔，專業(yè)人員可借助此孔把光纜送到纜溝底部。過去，常常借海流讓砂自然覆蓋在溝上面，以省去埋纜線的時間。而現(xiàn)在，通常會用水下機(jī)器人沖一個溝，然后將海纜放進(jìn)去再埋上泥土。”上述負(fù)責(zé)人說。
參與者少、數(shù)量有限，我國海纜建設(shè)滯后
直徑只有成人大拇指粗的海纜每秒可傳輸100TB甚至更多數(shù)據(jù)，它們就像分布在海底的“血管”，搭建起世界互聯(lián)網(wǎng)和通信網(wǎng)絡(luò)。
海纜規(guī)模、通達(dá)方向等決定了一國在國際網(wǎng)絡(luò)中的地位，美國、英國、日本等國都是在國際海纜數(shù)量排名靠前的國家。隨著各國對國際海纜建設(shè)的重視，國際海纜建設(shè)還將進(jìn)一步繁榮。
《白皮書》中提到，在互聯(lián)網(wǎng)巨頭的支持下，美國擁有全世界最豐富的互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容，成為了全球內(nèi)容的中心。不僅如此，近年來，谷歌、臉書等互聯(lián)網(wǎng)巨頭也把目光聚焦到海纜身上，成為國際海纜建設(shè)中一股重要的新生力量。
早在2017年9月底，臉書與微軟合作的跨大西洋通信光纜Marea就已完工，全長6600公里，其中數(shù)據(jù)傳輸速度高達(dá)每秒160TB，相當(dāng)于一秒鐘能傳輸5000多部高清電影。“互聯(lián)網(wǎng)巨頭們參與海纜建設(shè)，主要是為滿足自有云計算等業(yè)務(wù)全球布局的需求，減少整體成本，提高數(shù)據(jù)信息交互便捷性。”吳虹分析道，由于海纜建設(shè)和運(yùn)營成本較高，未來只有少數(shù)互聯(lián)網(wǎng)巨頭才有能力參與海纜建設(shè)。
“這可是一個有錢人的游戲。”吳虹開玩笑說，目前，我國只有三家基礎(chǔ)電信企業(yè)能參與國際海纜建設(shè)，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)沒有相關(guān)業(yè)務(wù)許可。我國登陸海纜數(shù)量較少，與我國網(wǎng)絡(luò)大國地位不相符。
說起中國海纜現(xiàn)狀，牟春波顯得格外焦急。他說，全球海纜業(yè)是一個高度封閉和壟斷型市場，過去幾十年包括連接到我國在內(nèi)的全球海纜系統(tǒng)基本上都由美國泰科、法國阿爾卡特朗訊、日本NEC這三家主導(dǎo)。經(jīng)過10年奮起直追，以華為海洋為首的中國公司迅速崛起，目前華為海洋在淺海架設(shè)的無中繼海纜數(shù)量居世界第一，但受接入地點(diǎn)、政策審批等因素制約，在較為高端的長距離海底中繼系統(tǒng)方面，目前中國自主建設(shè)的海纜還較少。
數(shù)據(jù)顯示，未來兩年海纜的市場估值將保持在19億美元上下。“海纜行業(yè)將迎來發(fā)展的黃金時期，除區(qū)域數(shù)據(jù)中心、云計算、4K/8K視頻、5G及物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)興起因素的推動外，各國政策的支持以及互聯(lián)網(wǎng)巨頭的加入也會讓海纜業(yè)務(wù)進(jìn)入爆發(fā)期。”牟春波說。
“在即將到來的5G時代，全球數(shù)據(jù)交換量將會激增，我們相信海纜系統(tǒng)會朝著更加大容量、高靈活性和高可靠性的方向發(fā)展。”吳虹說。
(責(zé)編：趙超、楊波)
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