海底光纜

王曉蘭

那些處在深深海底的電纜，跟我們的生活有多大關(guān)系呢？事實上，在它出現(xiàn)故障之前，很多人沒有意識到它的存在。

海底光纜，似乎是個很遙遠的名詞：藍色的海洋下面，一根電纜孤零零的在海底延伸，也許還有各色的魚兒在它旁邊游弋。那些處在深深海底的電纜，跟我們的生活有多大關(guān)系呢？事實上，在它出現(xiàn)故障之前，很多人沒有意識到它的存在。

但是，一場地震讓人們正視海底光纜的重要性。

2006年12月26日晚上，在8分鐘內(nèi)臺灣南部沿海地區(qū)至少發(fā)生兩起6級以上的地震。次日凌晨起，北京、重慶、武漢等多地網(wǎng)通、電信用戶反映，無法正常訪問國外網(wǎng)站，包括雅虎在內(nèi)的多家國際知名網(wǎng)站均無法正常訪問，MSN等IM也無法正常登陸。乍從網(wǎng)站獲知臺灣地震導(dǎo)致msn不能使用時，很多朋友都很驚詫，甚至以為是惡搞。不過中國電信集團公關(guān)處人士證實了這一消息。

中國電信稱，中美海纜、亞太1號、亞太2號海纜、FLAG海纜、亞歐海纜、FNAL海纜等多條國際海底通信光纜發(fā)生中斷，中斷點在臺灣以南15公里的海域，這造成附近國家和地區(qū)的國際和地區(qū)性通信受到嚴重影響。

中國大陸至臺灣地區(qū)、美國、歐洲等方向國際港澳臺通信線路受此影響也大量中斷，從而導(dǎo)致國內(nèi)用戶訪問國際互聯(lián)網(wǎng)受阻，并使整個亞洲的商業(yè)交易陷入混亂。

隨后，中國信息產(chǎn)業(yè)部和相關(guān)電信運營商中國電信、中國網(wǎng)通啟動了應(yīng)急預(yù)案，勘查因臺灣地震造成的國際海光纜受損情況，并積極修復(fù)，采取措施保障通信。據(jù)說，一個光纜故障點平均的修復(fù)金額為70萬~80萬美元，預(yù)計此次徹底修復(fù)海纜所需花費將達幾百萬美元。

這次光纜事件勾起了大眾的好奇心，什么是海底光纜？它長什么樣子，怎樣鋪設(shè)？萬一斷裂，怎樣維修？

光纜是一種目前比較理想的通信介質(zhì)，它是鋪設(shè)信息高速公路的主干道。光纜是用硅石構(gòu)成的很多細絲，其外面用一種折射率低的物質(zhì)包起來而組成的特殊"電纜"。它與普通電纜不同，光纜是用光信號而不是用電信號來傳輸信息的。一般不受外界電場和磁場的干擾，不受帶寬限制，可以實現(xiàn)高達數(shù)千兆/秒(1000 Mbps以上)的傳輸速率，而且它的尺寸小、重量輕，傳送距離遠，可以達到數(shù)千公里。

與人造衛(wèi)星相比，海底光纜有很多優(yōu)勢：海水可防止外界電磁波的干擾，所以海纜的信噪比較低；海底光纜通信中感受不到時間延遲；海底光纜的設(shè)計壽命為持續(xù)工作25年，而人造衛(wèi)星一般在10到15年內(nèi)就會燃料用盡。

全世界第一條海底電纜是1850年在英國和法國之間鋪設(shè)。不過，第一條海底光纜卻是在1985年問世。

自此，海底光纜的建設(shè)在全世界的得到了蓬勃的發(fā)展。海底光纜以其大容量、高可靠性、優(yōu)異的傳輸質(zhì)量等優(yōu)勢，在通信領(lǐng)域，尤其是國際通信中起到重要的作用。

1988年，在美國與英國、法國之間敷設(shè)了越洋的海底光纜(TAT-8)系統(tǒng)，全長6700公里。這條光纜含有3對光纖，每對的傳輸速率為280Mb／s，中繼站距離為67公里。這是第一條跨越大西洋的通信海底光纜，這標志著海底光纜時代的到來。1989年，跨越太平洋的海底光纜(全長13200公里)也建設(shè)成功，從此，海底光纜就在跨越海洋的洲際海纜領(lǐng)域取代了同軸電纜，遠洋洲際間不再鋪設(shè)海底電纜。

據(jù)不完全統(tǒng)計，截止到20世紀末，世界總共建設(shè)了大大小小的海底光纜系統(tǒng)170多個，大約有130余個國家通過海底光纜聯(lián)網(wǎng)。

光纖的傳輸容量大，中繼站間的距離長，適用于海底長距離的通信。用于海底光纜的光纖比陸地光纜所用的光纖有更高的要求；要求低損耗、高強度、制造長度長，要求能經(jīng)受強大的壓力和拉力。

按照這些特定的要求，海底光纜的基本結(jié)構(gòu)是將經(jīng)過一次或兩次涂層處理后的光纖螺旋地繞包在中心，加強構(gòu)件(用鋼絲制成)的周圍。并放在專制的不銹鋼管中。該管外繞高強度拱形結(jié)構(gòu)的鋼絲。鋼絲層又包上銅管，又使得光纜鋪設(shè)時不發(fā)生微／宏彎。最后擠塑外護套。

深海光纜的結(jié)構(gòu)要求更高，光纖設(shè)在螺旋形的U形槽塑料骨架中，槽內(nèi)填滿油膏或彈性塑料體形成纖芯。纖芯周圍用高強度的鋼絲繞包，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，這個銅管還是傳送遠供電流的導(dǎo)體。在鋼絲和銅管的外面還要再加一層聚乙烯護套。這樣嚴密多層的結(jié)構(gòu)是為了保護光纖、防止斷裂以及防止海水的侵入，同時也是為了在敷設(shè)和回收修理時可以承受巨大的張力和壓力。即使是如此嚴密的防護，在80年代末還是發(fā)現(xiàn)過深海光纜的聚乙烯絕緣體被鯊魚咬壞造成供電故障的實例。因此在有鯊魚出沒的地區(qū)，在海底光纜的外面還要加上鋼帶繞包兩層后，再加一層聚乙烯外護套。

盡管如此，由于大量的網(wǎng)絡(luò)通信需求都被寄望于幾條小小的光纜時，這使得它們在危機到來時表現(xiàn)得異常脆弱。首先，它們經(jīng)過的水域往往是重要的海路運輸通道或漁船作業(yè)海域，2001年和2003年上海崇明島海域就發(fā)生過因漁船拖網(wǎng)、船只起錨而拉斷光纜的事件。其次，這些光纜所經(jīng)的地區(qū)剛好是世界上最活躍的地震多發(fā)地帶——環(huán)太平洋地震帶，地震往往造成光纜移位，甚至拉斷光纜。

如今，美國仍然是全球互聯(lián)網(wǎng)的中心地區(qū)，大量主要服務(wù)器和國際網(wǎng)站都在美國，這在客觀上導(dǎo)致國內(nèi)網(wǎng)民的大量海外訪問流量都是指向美國。而中美之間的光纜，幾乎都要經(jīng)過臺灣附近海域，此次地震就一次性造成6條以上的主要光纜中斷，中國用戶在訪問美國服務(wù)器時，就不得不繞道歐洲或者澳洲，速度大受影響。

海底光纜的鋪設(shè)和維修都異常困難。海底電纜工程被世界各國公認為復(fù)雜困難的大型工程。在淺海，如水深小于200米的海域纜線采用埋設(shè)，而在深海則采用敷設(shè)。水力噴射式埋設(shè)是主要的埋設(shè)方法。埋設(shè)設(shè)備的底部有幾排噴水孔，平行分布于兩側(cè)，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，形成海纜溝；設(shè)備上部有一導(dǎo)纜孔，用來引導(dǎo)電纜（光纜）到海纜溝底部，由潮流將沖溝自動填平。埋設(shè)設(shè)備由施工船拖曳前進，并通過工作電纜作出各種指令。敷纜機一般沒有水下埋設(shè)設(shè)備，靠海纜自重敷設(shè)在海底表面。

一旦光纜出現(xiàn)問題，在茫茫大海中，從深達幾百米甚至幾千米的海床上找到直徑不到10厘米的海纜，就如同大海撈針。再探測到光纜的斷裂點，并將之打撈上來，重新接續(xù)好放回海底，其技術(shù)難度可想而知。

海底光纜的具體修復(fù)過程如下

1、機器人潛下水后，通過掃描檢測，找到破損海底光纜的精確位置。

2、機器人將淺埋在泥中的海底光纜挖出，用電纜剪刀將其切斷。船上放下繩子，由機器人系在光纜一頭，然后將其拉出海面。同時，機器人在切斷處安置無線發(fā)射應(yīng)答器。

3、用相同辦法將另一段光纜也拉出海面。和檢修電話線路一樣，船上的儀器分別接上光纜兩端，通過兩個方向的海底光纜登陸站，檢測出光纜受阻斷的部位究竟在哪一端。之后，收回較長一部分有阻斷部位的海底光纜，剪下。另一段裝上浮標，暫時任其漂在海上。

4、接下來靠人工將備用海底光纜接上中美海底光纜的兩個斷點。連接光纜接頭，可是個"技術(shù)含量"極高的活，非一般人能夠勝任，必須是經(jīng)過專門的嚴格訓練、并拿到國際有關(guān)組織的執(zhí)照后的人員，才能上崗操作。像這樣的"接頭工"，上海電信方面目前只有三四名。

5、備用海底光纜接上后，經(jīng)反復(fù)測試，通訊正常后，就拋入海水。這時，水下機器人又要"上陣"了：對修復(fù)的海底光纜進行"沖埋"，即用高壓水槍將海底的淤泥沖出一條溝，將修復(fù)的海底光纜"安放"進去。

同時，海上大風大浪等惡劣天氣可能造成修復(fù)工作的緩慢。中國電信近日表示，如果一切順利，因為臺灣地震而受損的海底光纜將最快1月15日左右恢復(fù)到正常水平。而來自臺灣和香港的消息則稱，海底光纜要到1月底才能完全修復(fù)。