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你我今天能足不出户的在家里接收到来自全球的信息，基本都依赖于铺设在全球各地的海底光缆，这些光缆承载着 95%－99% 的国际数据通信。 这些密密麻麻的线条就是全世界海底光缆 海底通信最早出现在 1840 年代。当时正值工业革命，技术进步催生出古塔胶这种材料，用它包裹的金属电线可以布设在海底。1850 年盎在英法之间铺设了世界第一条海底电缆被用来发送莫尔斯电报密码。 后来，人们又开始筹划铺设跨大西洋电缆，将欧洲和北美链接起来。但是跨英吉利海峡电缆和跨大西洋电缆的铺设难度完全不同。 铺设英吉利海峡电缆，风平浪静的情况下一天就足够了；而跨越大西洋，以当时的轮船行驶速度差不多要航行三个多星期，期间的天气情况难以预料，稍有不慎就会造成光缆断裂。 并且单船难以承载电缆的重量。为此处于电缆两段的英美两国各自出动最大的军舰，装载一半跨洋电缆。经历数次失败后，1858 年 8 月，跨大西洋电缆铺成。英国女王向美国总统发出祝贺信。 英国女王写给美国总统的祝贺信。 1990 年代之后万维网出现，互联网向整个社会开放。此时大量铺设的海底电缆因为带宽有限、传输稳定性差等问题，已经无法满足互联网高速信息传播的要求。海底光缆的铺设数量和里程数也从这个时候开始快速增加。 海底光缆是如何铺设的？ 简单来说，海底光缆企业将光缆生产出来以后，会被转移到专用的敷设船上。与此同时，他们会通过计算机模拟和实地勘察，确定敷设路线。在设计线路时要尽量避免礁岩、已经铺设的光缆等障碍。实地勘探一般会先用船上声纳设备，遇到近海海底环境状况复杂、声纳不方便探测的时候，还需要派出潜水员查看。 海底光缆铺设视频 勘察、路线设计工作完成后，光缆就进入铺设环节。通常光缆铺设公司会将光缆放入专门的敷设船，然后出海。接近铺设位置后，敷设船再派出光缆埋设机，它底部有几排排水孔。工作的时候这些孔会射出高压水柱，以此在海底冲刷出一条沟槽，用来放置光缆。 目前最先进的光缆敷设船，可以载重两千公里的光缆，并以两百公里/天的速度铺设。 船上盘绕的光缆 在深海区域，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。 水下遥控车 完成路线勘察之后，就要进行光缆铺设。这个时候，挖掘机上场了。 这就是挖掘机，有点像耕地的犁。实际上，它就是个犁。 挖掘机由敷设船拖曳前进。除了作为光缆沉入海底的配重物之外，它的工作分为三步： 第一步，利用高压冲水在海底产生一条深约2米的沟槽； 第二步，通过光缆孔，将光缆放入沟槽之中； 第三步，借助旁边的泥沙将光缆覆盖好。 以此循环往复，越洋光缆铺设即告完成。 陆地，海底，家中光缆对比 不同于陆地，海底光缆面对的环境更加恶劣，所以我们为他加装了更多的保护措施。 一般来说，“铠装保护”包括下面这么几层： 典型海底光缆的结构解析 陆地，海底，家中光缆对比 局部放大图，海底光缆中间是头发丝大小的纤芯 海底光缆，看上去有点像输油管道 在海底的光缆不仅要接受长时间的海底盐水腐蚀，还需要受到高压，地震海啸等恶劣条件的摧残。另外，鲨鱼还没事就跑来咬咬。 一条鲨鱼咬向海底光缆。 即便有这么严实的保护，海底光缆仍然不能永久使用。它的使用寿命，一般来说只是25年。 海底光缆是如何工作的？ 海底光缆不仅仅是单纯的一根光纤，它实际上是一个复杂的传输系统。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等等。这些都很好理解。那中继器和远供电源设备是干嘛用的呢？ 众所周知，尽管光纤速度快、带宽足，但是信号传送距离有限。由于光存在衰耗，它不能无限制的传送下去。 所以，为了实现长距离传输，需要在中间加中继器（信号放大器）。而中继器，是需要用电的。所以，就要用到“远供电源设备”。 远程供电示意图 如上图所示，海底光缆系统在两端的陆地上配置了远供电源设备。它通过海底光缆上的远供导体，向海底中继器馈电，从而解决供电的问题。 这个供电采用的是高电压、低电流的直流供电，供电电流1安培左右，可供电电压可高达几千伏。 所以说，如果你看到海底光缆的话，最好离远一点。。。 吊着的那个，就是中继器 再看看岸上设备部分。 首先是远端电源设备，供电几千伏的电压的电源机房到底长什么样？ 上图左边蓝色的机柜就是远端供电设备 再去看看线路终端设备机房。 海底光缆上岸后，是从这里冒出地面，接入陆地终端设备的（如下图）。 这些黄色光缆接入到各种配线架。这些配线架实现对海底光缆线路的连接、分配和调度，并通过配线架连接到运营商的传输终端设备。 配线架机房 通过传输设备，再连接到各大数据中心。 也就是说，这里就是互联网的出/入海口。 目前，我们国家大陆地区海底光缆一共有3个登陆点，分别是青岛（2条光缆）、上海（6条光缆），还有汕头（3条光缆）。 海底光缆如何进行修理？？ 海底光缆的生存环境极其恶劣，时刻面对各种风险的威胁。一旦被破坏，相当于全球通信主动脉出问题，造成的影响不言而喻。 在2006年台湾地区发生的强震，就造成了多条国际海底光缆受损、甚至中断，导致国内互联网用户无法正常访问国外网站。同样的，2011年日本地区发生的强震，也导致国内用户无法登录到美国网站。 台湾地震导致光缆损坏 所以说，海底光缆的受损不可避免。修复海底光缆，也是维护单位的必备技能。 海底光缆的修复过程，大致可分为以下五步： 第一步，首先使用光时域反射仪（OTDR）来定位大致的故障位置，然后借助水下机器人，通过扫描检测，找到破损海底光缆的精确位置。 光时域反射仪（OTDR） OTDR使用时域反射原理，先收发一整套信号，断裂位置会对信号有反射，将该回收的反射信号与应用数学算法计算得出的信号形状以及时间作比较，从而定位出光纤破损的具体位置。 |
