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可绕地球22圈,90万公里海底光缆是如何建成的?

海底光缆是互联网的“中枢神经”,它承载了全球90%以上的国际语音和数据传输,没有它,互联网只是一个局域网。要知道全球的海底光缆总长达90万公里,可绕地球22圈。


全球海底光缆分布

视频 ▼



现实中的光缆



海底光缆


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、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、石蜡、碳酸树脂也会防止氢气危害到光纤。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。


▎如何铺设深海区的海底光缆?



将光缆的一端固定在岸上,船慢慢向外海开动,一边把光缆或电缆沉入海底,一边利用下沉到海底的挖掘机进行敷设。



这里提到两个重要的设备:船(光缆船)、海底挖掘机。


1.架设跨洋光缆需要使用光缆船。铺设时要把一大卷光缆放在船上,目前最先进的光缆铺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。



2.光缆铺设船的另一个部分是海底的挖掘机,它一开始将放在岸上,并连接光缆的固定端。它的作用有点像耕田的犁,对于光缆来说,它就是让光缆沉入海底的配重物。



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,在地形崎岖的海底,需要机器人不断探测最佳路径,防止岩石损坏光缆。


目前最先进的光缆铺设船可以载重2000公里的光缆,并以200公里/天的速度铺设。


海底光缆敷设船展示

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这艘船由ABB公司建造,可以敷设和修复交直流电缆和光缆。


▎海底电缆损坏如何修复?


即使铺设得再完美光缆也很容易被损坏,有时船舶经过或者锚会误触光缆,大型的鱼类也会不小心破坏光缆外壳。2006年台湾的地震引起多处光缆损坏,甚至敌军也会蓄意破坏光缆。



修复这些光缆不是一件容易的事,因为很小的损坏都会导致光缆瘫痪。而要在几万公里的光缆上找到一个小缺口需要耗费许多人力物力。



从深达几百米甚至几千米的海床上找到直径不到10厘米的问题光缆,就如同大海捞针,而修复后再续接的难度也非常大。


找到故障点,修复的原理如下面这张动图


修复光缆首先需要通过两端光缆发射信号确定受损大致位置,然后派出机器人精准定位并切断这段光缆,最后再将备用的光缆连接上去。但连接过程将在水面上完成,光缆会被拖曳船提到水面上,并由工程师连接修复,再放入海底。



1858年英国架设世界第一条海底电缆时中国正处在被鸦片熏的乌烟瘴气,直到1988年中国才铺设了第一条海底电缆,时隔三十年中国的海底光缆技术已居世界前列。



目前中国自行研制的第二代海底光缆已经开始建造并铺设,美国和日本去年才开始使用同类型的光缆。而中国的海底光缆核心指标拉丝技术的速度也是达到了2800m/min,比美国的2000m/min还要快。同时华为即将修建一条连接南美洲和非洲的长达6000km的海底光缆,打破了美国厂商在海底光缆市场的垄断。