科普丨海底光缆

Posted 2022-05-30

据报道，谷歌正在为其Dunant海底光缆提供带宽突破，这条连接美国和法国的海底光缆谷歌完全私有，预计将于2020年第三季度投入使用。
那么海底光缆是什么样的，与普通光缆有什么不同，又是如何铺设的呢？现在为您介绍。
目前全世界上95-99%的国际数据传输都是通过海底光缆完成的，它的可靠性、快捷性及广泛应用使得跨洋通信转瞬实现，保障了国际贸易，促进了世界沟通。据统计全球正在工作的海底光缆长度总和超过了70万英里。

海底光缆

与陆地光缆一样，中间是头发丝大小的纤芯，不过，海底光缆需更为加强的铠装保护。从外到内分为：聚乙烯层、聚酯树脂、钢绞线层、铝制防水层、碳酸树脂层、铜管或铝管、石蜡、烷烃层，最后才到光纤。

这么多层的保护都是为了防止海水的腐蚀，外层的聚合物层是为了防止海水和加固钢缆反应产生氢气，即使外层真的被腐蚀，内层的铜管、碳酸树脂也会防止氢气危害到光纤。除了海水腐蚀之外，海底光缆还要承受海底压力，以及自然灾害（地震、海啸等）、人为因素（渔民打捞作业）的重重考验。但不管这个机制设计得多么好，光纤还是会损坏的，一般来说，光缆的寿命是25年。

根据光缆放置位置，它的厚度可能会有所不同，薄的光缆用在浅海，而厚的光缆则用在深海。
深海(深度在1000米以上)海底光缆采用无钢丝铠装结构，但光缆缆心的结构和加强构件(一般为中心钢丝)必须能保护光纤，以防止海水的高压力与敷设、回收时的高张力。为了防止鲨鱼伤害，还应在鲨鱼出没海域的深海光缆护套上螺旋绕包二层钢带，并挤一层聚乙烯外护套。

浅海(水深在1000米以内)海底光缆的缆心结构与深海光缆相同，但浅海光缆要有单层或双层钢丝铠装。铠装层数和钢丝外径要根据海缆路由的海底环境、水深、能否埋设、渔捞等情况而定。

海底光缆系统由两部分组成：水下设备和岸上设备。
水下设备主要包括光缆、光放大器/中继器和水下分支单元。
岸上设备主要包括光缆终端设备、远供电源设备、线路监测设备、网络管理设备和海洋接地装置等设备。

光缆终端设备负责两端信号处理、发送和接收；
检测设备就是告警监控和故障定位；
中继器（信号放大器）是为了实现长距离传输；
远供电源设备通过海底光缆上的远供导体，向海底中继器馈电。
海底光缆铺设是一个实施严格且耗时的过程。
在铺设时需要确保定位系统不会因为火灾或溢水而损坏，所以架设跨洋光缆需要使用光缆铺设船。铺设时要把一大卷光缆放在船上。
浅海区域光缆敷设船停留在距离海岸数公里的位置，通过岸上牵引机的牵引，将放置在浮包上的光缆向岸边牵引，然后拆除浮包，使光缆沉至海底。

深海区域敷设船先使用水下检测器搭配水下遥控车，进行水下监视和调整，以避开海底不平整、有岩石的地方。
光缆铺设船的另一个部分是挖掘机，从登陆站点开始，将光缆的一端固定在岸上，光纤铺设船慢慢向外海出发，一边把光缆沉入海底，一边利用下沉到海底的挖掘机进行敷设。

挖掘机将由船拖曳前进，并完成三个工作。
第一是利用高压水柱冲开海底的泥沙，并形成光缆沟；第二是通过光缆孔铺设光缆；第三是埋线，将两侧的泥沙覆盖在光缆上。

简单来说光缆铺设船就是放缆线的，而挖掘机才是真正铺设光缆的。但是跨洋光缆比较粗，柔韧性也比较差，所以船的前进速度要严格控制。
另外，铺设过程必须避开珊瑚礁、沉船以及各种生物栖息地和其它常见障碍物，所以需要机器人不断探测最佳路径。

海底光缆如何修复？
海缆断裂一般有两大原因。一是地震、海啸等不可抗力，二是人为原因。一旦断缆，不仅在国际通信上造成巨大影响，由其造成的损失更是无法估算。

修复五步
第一步：通过两端光缆发射信号确定受损大致位置；
第二步：派出水下机器人精准定位并切断这段光缆，将光缆拖到船上；
第三步：由工程师连接修复；
第四步：新的海底光缆连接完成后，还需经过反复测试，以确保通讯及数据传输正常
第五步：由水下机器人将修复的海底光缆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。

目前中国大陆的海底光缆连接点只有三个。第一个是青岛，第二个是上海，第三个是汕头。