海底光纜
| 海底光纜 |
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中文名稱： 海底光纜 別名： 海底通訊電纜 鋪設地點： 海底 作用： 國家之間的電信傳輸 設計壽命： 持續工作25年 |
海底光纜，Submarine (Undersea)Optical Fibre Cable，又稱海底通訊電纜，是用絕緣材料包裹的導線，鋪設在海底，用以設立國家之間的電信傳輸。
海底光纜系統主要用於連接光纜和Internet，它分為岸上設備和水下設備兩大部分，海底光纜即水下設備中最重要的也是最脆弱的部分。[1]
目錄
設備結構
海底光纜是用絕緣外皮包裹的導線束鋪設在海底，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工作25年，而人造衛星一般在10到15年內就會燃料用盡。
海底光纜的基本結構為:聚乙烯層、聚酯樹酯或瀝青層、鋼絞線層、鋁製防水層、聚碳酸酯層、銅管或鋁管、石蠟，烷烴層、光纖束等海底光纜系統主要用於連接光纜和Internet，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、數據等通信業務打包傳輸。水下設備負責通信信號的處理、發送和接收。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。
深海光纜的結構比較複雜: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並焊接搭縫，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，在海纜外面還要再加一層聚乙烯護套。
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，研製開發出一種塗碳或塗鈦層的光纖，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，要求接續保持原有光纖的強度和原有光纖的表面不受損傷。
技術原理
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 的發源地，存放着很多的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 網站或發電子郵件，數據幾乎都要到美國繞一圈才能到達目的地。
海纜現在是分區維護的，出於安全目的，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。如果發生戰爭，也可能有人破壞光纜。海纜是現在通信的最好解決辦法，別的方法如衛星、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。是能讓廣大用戶以便宜的方式進行溝通的方式。
海纜系統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，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。 即使是如此嚴密的防護，在80年代末還是發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。
發展歷史
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，只能發送莫爾斯電報密碼。
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繫倫敦到巴黎。1853年，英格蘭由一個電纜橫跨北海，被加入到荷蘭。第一次用纜線將倫敦和巴黎聯繫起來。
1858年賽勒斯由西場(Cyrus West Field)，他們說服英國工業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，並在運作中，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，並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。
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，貝爾發明電話後，海底電纜具備了新的功能，各國大規模鋪設海底電纜的步伐加快了。
中國第一條海底電纜是清朝時期台灣首任巡撫劉銘傳，在1886年鋪設通聯台灣全島以及大陸的水路電線，主要作為發送電報用途，即台南至澎湖電纜，由清代台灣台南安平通往澎湖，長53海里。
到1888年共完成架設 兩條水線，一條是福州川石島與台灣滬尾(淡水)之間的177海里水線，主要是提供台灣府向清廷通報台灣的天災、治安、財經，並提供商務通訊使用;另外一條 為台南安平通往澎湖的53海里水線。福建外海川石島的大陸登陸點依舊存在，但是台灣淡水的具體登陸點已經不可考。
1902年環球海底通信電纜建成。
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。
1987年，中國台灣第一條海底電纜完成，即台灣淡水與日本長崎之間。(已停用)
國際電纜登陸點有宜蘭頭城，即電纜從宜蘭縣頭城鎮連結，美、日、東北亞、東南亞、澳、紐、菲律賓等地。屏東枋山，即電纜從屏東縣枋山鄉連結中國大陸、琉球、日本、韓國、關島，以迄美國西海岸的加州和奧勒岡州。
1988年，中國大陸的第一條海底電纜是在1988年完成的，即福州川石島與台灣(淡水)之間，長177海里。(已停用)
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，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，標誌着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。
進入90年代，海底光纜已經和衛星通信成為當代洲際通信的主要手段。
1989年開始到1998年底，中國已經先後參與了18條國際海底光纜的建設與投資。
1993年12月，第一個在中國登陸的國際海底光纜系統是中國--日本(C-J)海底光纜系統。
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(FLAG)建成並投入運營，這是第一條在我國登陸的洲際光纜系統，分別在英國、埃及、印度、泰國、日本等12個國家和地區登陸，全長27000多公里，其中中國段為622公里。
2000年9月14日，隨着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個國家和地區的亞歐海底光纜系統，經過三年多的建設正式開通。它的建成標誌着我國國際通信水平又邁上一個新台階。
2014年8月12日，谷歌宣布，將與其他5家公司合作，建設價值3億美元的太平洋海底光纜系統，從而幫助亞洲用戶獲得更快的網速。這一名為"FASTER"的高速海底光纜將連接日本海岸線的兩處位置和美國西海岸城市，包括洛杉磯、舊金山、波特蘭和西雅圖。在該項目上與谷歌合作的五家公司包括中國移動、中國電信、法國Global Transit、日本KDDI和新加坡電信。在建設完成後，這一海底光纜的帶寬將達到60Tbps，是普通有線調製解調器帶寬的約1000萬倍。
谷歌還支持了另一個連接美國和日本的跨太平洋海底光纜系統UNITY。這一系統已於2010年投入使用。當時的海底光纜帶寬為7.68Tbps。
2016年初，美國軍方科學家正在開發一種可快速修復的海底光纜，它可以恢復被對手破壞的戰術軍事通信。