海底光纜 又名：海底電纜

　　海底電纜，又稱海底通訊電纜，是用絕緣材料包裹的導線，鋪設在海底。首批海底通訊電纜提供電報通訊，后來開始引入電話通訊，以及互聯網通訊。現代的電纜還使用了光纖技術，并且設立更先進的電話通訊、互聯網與私人數據通訊，被稱為海底光纜。

　　截至2005年時，除南極洲之外，海底電纜已經覆蓋可聯通地球上所有洲。

簡述

　　海底光纜根據不同的海洋環(huán)境和水深，可分為深海光纜和淺海光纜，相應地在光纜結構上表現為單層鎧裝層和雙層鎧裝層。在產品型號表示方法上用DK表示單層鎧裝，用SK表示雙層鎧裝。規(guī)格由光纖數量和類別表示。

作用

　　世界各國的網絡可以看成是一個大型局域網，海底和陸上光纜將它們連接成為互聯網，光纜是Internet 的“中樞神經”，而美國幾乎是Internet 的“大腦”。美國作為Internet 的發(fā)源地，存放著很多的Web和IM（如MSN）等服務器，全球解析域名的13個根服務器就有10個在美國，登錄多數 .com 、.net 網站或發(fā)電子郵件，數據幾乎都要到美國繞一圈才能到達目的地。連接“中樞神經”和“大腦”的是海底光纜系統(tǒng)，它分為岸上設備和水下設備兩大部分。岸上設備將語音、圖象、數據等通信業(yè)務打包傳輸。水下設備負責通信信號的處理、發(fā)送和接收。水下設備分為海底光纜、中繼器和“分支單元”三部分：海底光纜是其中最重要的也是最脆弱的部分。

　　互聯網服務現在本身就弱，運營商與用戶簽約時本來就沒有就速率進行過詳細約定。當海纜斷了之后，首先要照顧的是專門的租用業(yè)務，其次是話音業(yè)務和數據業(yè)務，再次才能排上互聯網。

　　海纜現在是分區(qū)維護的，出于安全目的，海纜平時也需維護。如果有人把海纜撈出來，加進光纖，就可以偷走信息。如果發(fā)生戰(zhàn)爭，也可能有人破壞光纜。但是，不管怎么說，海纜是現在通信的最好解決辦法，別的方法如衛(wèi)星、微波可以作為補充，但是現在看來無法取代海纜，因為它們的信道有限。能讓廣大用戶以便宜的方式進行溝通的方式，非海纜莫屬。

優(yōu)勢

　　海底光纜是用絕緣外皮包裹的導線束鋪設在海底，分海底通信光纜和海底光力光纜。前者主要用于通訊業(yè)務，后者主要用于水下傳輸大功率光能。與人造衛(wèi)星相比，海底光纜有很多優(yōu)勢：海水可防止外界光磁波的干擾，所以海纜的信噪比較高；海底光纜通信中感受不到時間延遲；海底光纜的設計壽命為持續(xù)工作25年，而人造衛(wèi)星一般在10到15年內就會燃料用盡。

材質

　　海底光纜的結構要求堅固、材料輕，但不能用輕金屬鋁，因為鋁和海水會發(fā)生電化學反應而產生氫氣，氫分子會擴散到光纖的玻璃材料中，使光纖的損耗變大。因此海底光纜既要防止內部產生氫氣，同時還要防止氫氣從外部滲入光纜。為此，在90年代初期，研制開發(fā)出一種涂碳或涂鈦層的光纖，能阻止氫的滲透和防止化學腐蝕。光纖接頭也要求是高強度的，要求接續(xù)保持原有光纖的強度和原有光纖的表面不受損傷。

興起歷史

　　海底光纜通信已有一百多年歷史，1850年盎格魯-法國電報公司開始在英法之間鋪設了世界第一條海底電纜，只能發(fā)送莫爾斯電報密碼。1852年海底電報公司第一次用纜線將倫敦和巴黎聯系起來。1866年英國在美英兩國之間鋪設跨大西洋海底電纜(The Atlantic Cable)取得成功，實現了歐美大陸之間跨大西洋的電報通訊。1876年，貝爾發(fā)明電話后，海底電纜具備了新的功能，各國大規(guī)模鋪設海底電纜的步伐加快了。1902年環(huán)球海底通信電纜建成。

　　中國第一條海底電纜是清朝時期臺灣首任巡撫劉銘傳，在1886年鋪設通聯臺灣全島以及大陸的水路電線，主要作為發(fā)送電報用途。到1888年共完成架設 兩條水線，一條是福州川石島與臺灣滬尾（淡水）之間的177海里水線，主要是提供臺灣府向清廷通報臺灣的天災、治安、財經，并提供商務通訊使用；另外一條 為臺南安平通往澎湖的53海里水線。福建外海川石島的大陸登陸點依舊存在，但是臺灣淡水的具體登陸點已經不可考。

　　同陸地光纜相比，海底光纜有很多優(yōu)越性：一是鋪設不需要挖坑道或用支架支撐，因而投資少，建設速度快；二是除了登陸地段以外，電纜大多在一定深度的海底，不受風浪等自然環(huán)境的破壞和人類生產活動的干擾，所以，電纜安全穩(wěn)定，抗干擾能力強，保密性能好。

商業(yè)電纜

　　全世界第一條海底電纜是1850年在英國和法國之間鋪設，由 John Watkins Brett 's 盎格魯-法國電報公司（Anglo-French Telegraph Company）開設一條穿越英吉利海峽的電纜，品質粗劣，沒有其他任何保障。1851年11月13日，受保護的核心，即真正的電纜，被架設起來，1852年，大不列顛及愛爾蘭被連接在一起。1852年海底電報公司第一次將纜線聯系倫敦到巴黎。1853年，英格蘭由一個電纜橫跨北海，被加入到荷蘭。

電報電纜

　　1858年賽勒斯由西場（Cyrus West Field），他們說服英國工業(yè)家基金第一次嘗試在打下一個跨大西洋的電報電纜。從一開始，并在運作中，只有1個月。這項技術一直存在不少問題。科學家們試圖在1865年和1866年不斷嘗試更新的技術，大東電報局則用更為先進的技術，并產生了世界上第一個成功的跨大西洋電纜。1870年在印度又完成這項技術。

　　1863年電纜從孟買連結到阿拉伯半島。

海底電纜

　　1902年至1903年，海底電纜從美國大陸連接夏威夷，1902年連接關島，1903年連接菲律賓。1902年加拿大，澳大利亞，新西蘭和斐濟也完成連線。

中國大陸

　　中國大陸的第一條海底電纜是在1988年完成：

　　福建至臺灣

　　福州川石島與臺灣（淡水）之間，長177海里。（已停用）

中國臺灣

　　臺灣的第一條海底電纜是在1987年完成：

　　臺灣至日本：臺灣淡水與日本長崎之間。（已停用）

　　臺南至澎湖：

　　清代臺灣臺南安平通往澎湖，長53海里。

　　國際電纜登陸點：

　　宜蘭頭城：電纜從宜蘭縣頭城鎮(zhèn)連結，美、日、東北亞、東南亞、澳、紐、菲律賓等地。

　　屏東枋山：電纜從屏東縣枋山鄉(xiāng)連結中國大陸、琉球、日本、韓國、關島，以迄美國西海岸的加州和奧勒岡州。

發(fā)展歷史

　　1988年，在美國與英國、法國之間敷設了越洋的海底光纜（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，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）也建設成功，從此，海底光纜就在跨越海洋的洲際海纜領域取代了同軸電纜，遠洋洲際間不再敷設海底電纜。

　　即使是如此嚴密的防護，在80年代末還是發(fā)現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。

　　海纜系統(tǒng)的遠程供電十分重要，海底電纜沿線的中繼器，要靠登陸局遠程供電工作。海底光纜用的數字中繼器功能多，比海底電纜的模擬中繼器的用電量要大好幾倍，供電要求有很高的可靠性，不能中斷。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和再加一層聚乙烯外護套。 進入90年代，海底光纜已經和衛(wèi)星通信成為當代洲際通信的主要手段。我國自1989年開始到1998年底已經先后參與了18條國際海底光纜的建設與投資。其中第一個在中國登陸的國際海底光纜系統(tǒng)是1993年12月建成的中國——日本（C-J）海底光纜系統(tǒng)。1996年2月中韓海底光纜建成開通，分別在我國青島和韓國泰安登陸，全長549公里；1997年11月，我國參與建設的全球海底光纜系統(tǒng)（FLAG）建成并投入運營，這是第一條在我國登陸的洲際光纜系統(tǒng)，分別在英國、埃及、印度、泰國、日本等12個國家和地區(qū)登陸，全長27000多公里，其中中國段為622公里；

　　2000年9月14日，隨著亞歐海底光纜上海登陸站的開通，由中國電信集團公司參與建設、連接亞歐海底33個國家和地區(qū)的亞歐海底光纜系統(tǒng)，經過三年多的建設正式開通。它的建成標志著我國國際通信水平又邁上一個新臺階。

　　亞歐海底光纜系統(tǒng)西起英國，經地中海連接法國、意大利等國，通過紅海進入印度洋到新加坡，然后再向東，經馬來西亞、菲律賓、越南等到達中國，最后通達日本、韓國。它全長約3.8萬公里，連接33個國家和地區(qū)，共計39個登陸站。亞歐海底光纜系統(tǒng)在我國上海、汕頭各設1個登陸站。

中國現狀

特征

　　海底光纜作為當代國際通信的重要手段，承擔了90%的國際通信業(yè)務，是全球信息通信的主要載體。也是我國光纖企業(yè)新的高利潤增長點。

　　我國海纜建設模式與國際仍有差距

　　海底光纜工程是一項復雜的系統(tǒng)工程，其建設一般包括海纜路由選擇、海纜工程線路設計、海纜敷設、系統(tǒng)建設、系統(tǒng)驗收等。這一市場長期被歐美與日本企業(yè)占據。我國目前也僅有華為海洋力爭打造成為海底光通信系統(tǒng)綜合提供商，具備承擔國際海底光通信系統(tǒng)建設的能力。

　　同時，我國海纜系統(tǒng)建設最大的問題便是海纜系統(tǒng)集成問題。目前，國際市場采用通信設備總包商、光纜制造企業(yè)及施工單位共同合作的海纜建設模式，而我國海纜建設采用條塊化分割模式，由設計院與運營商進行前期論證和線路設計，由海纜制造企業(yè)提供海纜與附件，由海纜施工單位敷設，再由業(yè)主或運營商進行系統(tǒng)集成。這種模式不利于整合系統(tǒng)集成能力，不利于形成一到兩家實力雄厚的海纜系統(tǒng)集成商，更不利于中國海纜系統(tǒng)走向國際。

　　海纜技術不斷突破，我國企業(yè)面臨“走出去”困局

　　海底光纜的生產技術主要有海纜專用光纖制造、海纜專用激光焊接不銹鋼管光單元制造、內層鋼絲鎧裝、無縫銅管制造、絕緣層擠制、外層鋼絲鎧裝、外被層PP繩與瀝青制造。

　　但國際幾大通信設備總包商、光纜制造企業(yè)及施工單位共同合作形成了戰(zhàn)略聯盟，并已形成了壟斷，從而提高了市場競爭門檻，抑制了其它國家海纜企業(yè)的發(fā)展。同時，我國深海光纜的技術、設備以及設計施工能力仍然存在不足、缺乏行業(yè)整合、資本市場缺乏信心等原因導致我國深海光纜系統(tǒng)得不到國際運營商的認可和信任。我國海纜“走出去”需要我國運營商積極參與國內海底光纜產業(yè)鏈的培養(yǎng)，與海底光纜制造企業(yè)、設備總包商、施工維護單位等通力合作，形成海纜綜合系統(tǒng)總包商，共同帶動國內海光纜產業(yè)健康發(fā)展，全力進軍國際市場。

　　淺海雖有斬獲，深海仍被鉗制

　　國際深海光纜每年的鋪設量就達到近萬公里的規(guī)模。中國已參與十八條國際海底光纜的建設與投資，其中有八條在中國大陸登陸。然而，深海光纜的提供一直為跨國公司所壟斷，對國際深海光纜通信干線，中國企業(yè)仍受到鉗制，至今未能涉及。

分布

　　海底光纜是國際互聯網的骨架。光纜的多少，代表一國與互聯網的聯系是否緊密。

　　有人利用微軟的Bing地圖，以及wikipedia的數據，做出了一幅互動式的世界海底光纜分布圖。

　　中國大陸的海底光纜連接點只有三個，因此非常容易對出入境的信息進行控制。

　　第一個是青島（2條光纜）。

　　第二個是上海（6條光纜）。

　　第三個是汕頭（3條光纜）。

　　由于光纜之間存在重合，所以實際上，中國大陸與Internet的所有通道，就是3個入口6條光纜。

　　1. APCN2（亞太二號）海底光纜

　　帶寬：2.56Tbps

　　長度：19000km

　　經過地區(qū)：中國大陸、香港、臺灣、日本、韓國、馬來西亞、菲律賓。

　　入境地點：汕頭，上海。

　　2. CUCN（中美）海底光纜

　　帶寬：2.2Tbps

　　長度：30000km

　　經過地區(qū)：中國大陸，臺灣，日本，韓國，美國。

　　入境地點：汕頭，上海。

　　3. SEA-ME-WE 3（亞歐）海底光纜

　　帶寬：960Gbps

　　長度：39000km

　　經過地區(qū)：東亞，東南亞，中東，西歐。

　　入境地點：汕頭，上海。

　　4. EAC-C2C海底光纜

　　帶寬：10.24Tbps

　　長度：36800km

　　經過地區(qū)：亞太地區(qū)

　　入境地點：上海，青島

　　5. FLAG海底光纜

　　帶寬：10Gbps

　　長度：27000km

　　經過地區(qū)：西歐，中東，南亞，東亞

　　入境地點：上海

　　6. Trans-Pacific Express（TPE，泛太平洋）海底光纜

　　帶寬：5.12Tbps

　　長度：17700km

　　經過地區(qū)：中國大陸，臺灣，韓國，美國

　　入境地點：上海，青島

　　作為比較，臺灣有9條光纜，香港和韓國各有11條光纜，而日本至少有11個入口15條光纜。

工程開發(fā)

典型結構

　　海底光纜的結構解析，見右圖。 深海光纜的結構比較復雜：光纖設在U形槽塑料骨架中，槽內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合體。在鋼絲和銅管的外面還要再加一層聚乙烯護套。這樣嚴密多層的結構是為了保護光纖、防止斷裂以及防止海水的侵入。在有鯊魚出沒的地區(qū)，在海纜外面還要再加一層聚乙烯護套。

　　1聚乙烯層

　　2聚酯樹酯或瀝青層

　　3鋼絞線層

　　4 鋁制防水層

　　5聚碳酸酯層

　　6 銅管或鋁管

　　7石蠟，烷烴層

　　8光纖束

設計要求

　　海底光纜設計必須保證光纖不受外力和環(huán)境影響，其基本要求是：能適應海底壓力、磨損、腐蝕、生物等環(huán)境；有合適的鎧裝層防止?jié)O輪拖網、船錨及鯊魚的傷害；光纜斷裂時，盡可能減少海水滲入光纜內的長度；能防止從外部滲透到光纜內的氫氣與防止內部產生的氫氣；具有一個低電阻的遠供電回路；能承受敷設與回收時的張力；使用壽命一般要求在25年以上。

　　深海（深度在1000米以上）海底光纜采用無鋼絲鎧裝結構，但光纜纜心的結構和加強構件（一般為中心鋼絲）必須能保護光纖，以防止海水的高壓力與敷設、回收時的高張力。為了防止鯊魚傷害，還應在鯊魚出沒海域的深海光纜護套上螺旋繞包二層鋼帶，并擠一層聚乙烯外護套。

　　淺海（水深在1000米以內）海底光纜的纜心結構與深海光纜相同，但淺海光纜要有單層或雙層鋼絲鎧裝。鎧裝層數和鋼絲外徑要根據海纜路由的海底環(huán)境、水深、能否埋設、漁撈等情況而定。

鋪設

　　海底電纜工程被世界各國公認為復雜困難的大型工程。在淺海，如水深小于200米的海域纜線采用埋設，而在深海則采用敷設。水力噴射式埋設是主要的埋設方法。埋設設備的底部有幾排噴水孔，平行分布于兩側，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；設備上部有一導纜孔，用來引導電纜（光纜）到海纜溝底部，由潮流將沖溝自動填平。埋設設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設備，靠海纜自重敷設在海底表面。

　　船不斷往前開，然后用水下機器人沖一個溝，將光纜放入，然后再用水下機器人把泥沙沖回去，覆蓋光纜，然后不斷前進，當需要駁接時則在船上先接完成，然后密封，再繼續(xù)鋪設。目前的海底光纜全部都為光纖的，電纜的已經很少了，并且目前鋪設的全部都是埋進泥土里的了，就是用水下機器人沖一個溝然后放進去再埋上泥土。

　　水下機器人其實是利用一個高壓水泵，將水加壓到很高的壓力噴射出去，從而沖出溝槽來的。至于維護，這個沒有什么維護可言，通常不需要維護，只需要定期用水下機器人勘察是否光纜有露即可，如果有則將泥沙覆蓋上去。另外如果斷了，用衰減檢測儀測量就可以得到具體位置，然后去到那撈上來，進行駁接或者其他方式，通常都是將損壞的一段全部切掉，換上新的一段。

事故處理

斷裂原因

　　海纜斷裂一般有兩大原因。一是地震、海嘯等不可抗力，二是人為原因。一旦斷纜，不僅在國際通信上造成巨大影響，因此造成的損失更是無法估算。

損害

　　電纜往往容易遭到捕魚的拖網漁船，船錨破壞，甚至鯊魚咬斷。電纜有時也被敵軍部隊在戰(zhàn)時破壞。1929年紐芬蘭大地震，發(fā)生了一系列的跨大西洋電纜所引發(fā)大規(guī)模的海底崩塌。

　　一旦多條海底電纜同時受損（如遭地震破壞），有可能導致區(qū)域性互聯網和長途電話服務的中斷，造成難以估算的損失，例如2006年恒春地震正是一例。

　　修理深電纜，損壞的部分是帶到水面上修理。深水帶的電纜必須剪斷被破壞的部份，再帶到水面上修復，重新修復的部份會較原來的更長一些。

　　一些港口附近重要的電纜線，成立有專門修復電纜的修復艦。新斯科細亞哈利法克斯附近就有設立數家像 CS Cyrus West Field等修復公司。有些大型的電信業(yè)者如法國電信、日本電信電話等擁有自己的海纜船。

修復過程

　　海底光纜通常埋在海床下1—2米深的地方，由于海床不是很規(guī)則，光纜有時候免不了會露出來。漁船下錨和使用拖網捕魚時都可能將光纜毀壞，因此，在海底有光纜通過的地方被劃作禁止拋錨區(qū)，不許船只?？俊＿@個原理和陸地上的光纜一樣，我們經常在路上看到這樣的標志“地下有光纜，禁止施工”。海底光纜需要保護，也需加強技術提高海纜自身的抗拉性。

　　修復工作的第一步是找到斷點。海纜工程師可以通過電話和互聯網中斷情況找到斷點的大概位置。岸上終點站可以發(fā)射光脈沖，正常的光纖可以一直在海中傳輸這些脈沖，但是如果光纖在哪里斷了，脈沖就會從那一點彈回，岸上終點站這樣就可以找到斷點。之后就需要船只運來新的光纜進行修補，但第一步是要把斷的光纖撈上來。

　　如果光纜在水下不足2000米的深處，可以使用機器人打撈光纜，一般位于水深約3000米至4000米海域，只能使用一種抓鉤，抓鉤收放一次就需要12個小時以上。將斷掉的光纜撈到船上后需要在中間加纜，這個工作是由專業(yè)性很強的技師來完成的。

　　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海底光纜的兩個斷點。連接光纜接頭，可是個"技術含量"極高的活，非一般人能夠勝任，必須是經過專門的嚴格訓練、并拿到國際有關組織的執(zhí)照后的人員，才能上崗操作。

　　5、備用海底光纜接上后，經反復測試，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工作的緩慢。