海底光缆
| 海底光缆 |
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中文名称： 海底光缆 别名： 海底通讯电缆 铺设地点： 海底 作用： 国家之间的电信传输 设计寿命： 持续工作25年 |
海底光缆，Submarine (Undersea)Optical Fibre Cable，又称海底通讯电缆，是用绝缘材料包裹的导线，铺设在海底，用以设立国家之间的电信传输。
海底光缆系统主要用于连接光缆和Internet，它分为岸上设备和水下设备两大部分，海底光缆即水下设备中最重要的也是最脆弱的部分。[1]
目录
设备结构
海底光缆是用绝缘外皮包裹的导线束铺设在海底，海水可防止外界光磁波的干扰，所以海缆的信噪比较高;海底光缆通信中感受不到时间延迟。海底光缆的设计寿命为持续工作25年，而人造卫星一般在10到15年内就会燃料用尽。
海底光缆的基本结构为:聚乙烯层、聚酯树酯或沥青层、钢绞线层、铝制防水层、聚碳酸酯层、铜管或铝管、石蜡，烷烃层、光纤束等海底光缆系统主要用于连接光缆和Internet，它分为岸上设备和水下设备两大部分。岸上设备将语音、图象、数据等通信业务打包传输。水下设备负责通信信号的处理、发送和接收。水下设备分为海底光缆、中继器和"分支单元"三部分:海底光缆是其中最重要的也是最脆弱的部分。
深海光缆的结构比较复杂:光纤设在U形槽塑料骨架中，槽内填满油膏或弹性塑料体形成纤芯。纤芯周围用高强度的钢丝绕包，在绕包过程中要把所有缝隙都用防水材料填满，再在钢丝周围绕包一层铜带并焊接搭缝，使钢丝和铜管形成一个抗压和抗拉的联合体。在钢丝和铜管的外面还要再加一层聚乙烯护套。这样严密多层的结构是为了保护光纤、防止断裂以及防止海水的侵入。在有鲨鱼出没的地区，在海缆外面还要再加一层聚乙烯护套。
海底光缆的结构要求坚固、材料轻，但不能用轻金属铝，因为铝和海水会发生电化学反应而产生氢气，氢分子会扩散到光纤的玻璃材料中，使光纤的损耗变大。因此海底光缆既要防止内部产生氢气，同时还要防止氢气从外部渗入光缆。为此，在90年代初期，研制开发出一种涂碳或涂钛层的光纤，能阻止氢的渗透和防止化学腐蚀。光纤接头也要求是高强度的，要求接续保持原有光纤的强度和原有光纤的表面不受损伤。
技术原理
世界各国的网络可以看成是一个大型局域网，海底和陆上光缆将它们连接成为互联网，光缆是Internet 的"中枢神经"，而美国几乎是Internet 的"大脑"。美国作为Internet 的发源地，存放着很多的Web和IM(如MSN)等服务器，全球解析域名的13个根服务器就有10个在美国，登录多数 .com 、.net 网站或发电子邮件，数据几乎都要到美国绕一圈才能到达目的地。
海缆现在是分区维护的，出于安全目的，海缆平时也需维护。如果有人把海缆捞出来，加进光纤，就可以偷走信息。如果发生战争，也可能有人破坏光缆。海缆是现在通信的最好解决办法，别的方法如卫星、微波可以作为补充，但是现在看来无法取代海缆，因为它们的信道有限。是能让广大用户以便宜的方式进行沟通的方式。
海缆系统的远程供电十分重要，海底电缆沿线的中继器，要靠登陆局远程供电工作。海底光缆用的数字中继器功能多，比海底电缆的模拟中继器的用电量要大好几倍，供电要求有很高的可靠性，不能中断。因此在有鲨鱼出没的地区，在海底光缆的外面还要加上钢带绕包两层和再加一层聚乙烯外护套。 即使是如此严密的防护，在80年代末还是发现过深海光缆的聚乙烯绝缘体被鲨鱼咬坏造成供电故障的实例。
发展历史
海底光缆通信已有一百多年历史。
1850年盎格鲁-法国电报公司开始在英法之间铺设了世界第一条海底电缆，只能发送莫尔斯电报密码。
全世界第一条海底电缆是1850年在英国和法国之间铺设，由 John Watkins Brett 's 盎格鲁-法国电报公司(Anglo-French Telegraph Company)开设一条穿越英吉利海峡的电缆，品质粗劣，没有其他任何保障。1851年11月13日，受保护的核心，即真正的电缆，被架设起来，1852年，大不列颠及爱尔兰被连接在一起。
1852年海底电报公司第一次将缆线联系伦敦到巴黎。1853年，英格兰由一个电缆横跨北海，被加入到荷兰。第一次用缆线将伦敦和巴黎联系起来。
1858年赛勒斯由西场(Cyrus West Field)，他们说服英国工业家基金第一次尝试在打下一个跨大西洋的电报电缆。从一开始，并在运作中，只有1个月。这项技术一直存在不少问题。科学家们试图在1865年和1866年不断尝试更新的技术，大东电报局则用更为先进的技术，并产生了世界上第一个成功的跨大西洋电缆。1870年在印度又完成这项技术。
1866年英国在美英两国之间铺设跨大西洋海底电缆(The Atlantic Cable)取得成功，实现了欧美大陆之间跨大西洋的电报通讯。
1876年，贝尔发明电话后，海底电缆具备了新的功能，各国大规模铺设海底电缆的步伐加快了。
中国第一条海底电缆是清朝时期台湾首任巡抚刘铭传，在1886年铺设通联台湾全岛以及大陆的水路电线，主要作为发送电报用途，即台南至澎湖电缆，由清代台湾台南安平通往澎湖，长53海里。
到1888年共完成架设 两条水线，一条是福州川石岛与台湾沪尾(淡水)之间的177海里水线，主要是提供台湾府向清廷通报台湾的天灾、治安、财经，并提供商务通讯使用;另外一条 为台南安平通往澎湖的53海里水线。福建外海川石岛的大陆登陆点依旧存在，但是台湾淡水的具体登陆点已经不可考。
1902年环球海底通信电缆建成。
1902年至1903年，海底电缆从美国大陆连接夏威夷，1902年连接关岛，1903年连接菲律宾。1902年加拿大，澳大利亚，新西兰和斐济也完成连线。
1987年，中国台湾第一条海底电缆完成，即台湾淡水与日本长崎之间。(已停用)
国际电缆登陆点有宜兰头城，即电缆从宜兰县头城镇连结，美、日、东北亚、东南亚、澳、纽、菲律宾等地。屏东枋山，即电缆从屏东县枋山乡连结中国大陆、琉球、日本、韩国、关岛，以迄美国西海岸的加州和奥勒冈州。
1988年，中国大陆的第一条海底电缆是在1988年完成的，即福州川石岛与台湾(淡水)之间，长177海里。(已停用)
1988年，在美国与英国、法国之间敷设了越洋的海底光缆(TAT-8)系统，全长6700公里。这条光缆含有3对光纤，每对的传输速率为280Mb/s，中继站距离为67公里。这是第一条跨越大西洋的通信海底光缆，标志着海底光缆时代的到来。
1989年，跨越太平洋的海底光缆(全长13200公里)也建设成功，从此，海底光缆就在跨越海洋的洲际海缆领域取代了同轴电缆，远洋洲际间不再敷设海底电缆。
进入90年代，海底光缆已经和卫星通信成为当代洲际通信的主要手段。
1989年开始到1998年底，中国已经先后参与了18条国际海底光缆的建设与投资。
1993年12月，第一个在中国登陆的国际海底光缆系统是中国--日本(C-J)海底光缆系统。
1996年2月中韩海底光缆建成开通，分别在我国青岛和韩国泰安登陆，全长549公里。
1997年11月，我国参与建设的全球海底光缆系统(FLAG)建成并投入运营，这是第一条在我国登陆的洲际光缆系统，分别在英国、埃及、印度、泰国、日本等12个国家和地区登陆，全长27000多公里，其中中国段为622公里。
2000年9月14日，随着亚欧海底光缆上海登陆站的开通，由中国电信集团公司参与建设、连接亚欧海底33个国家和地区的亚欧海底光缆系统，经过三年多的建设正式开通。它的建成标志着我国国际通信水平又迈上一个新台阶。
2014年8月12日，谷歌宣布，将与其他5家公司合作，建设价值3亿美元的太平洋海底光缆系统，从而帮助亚洲用户获得更快的网速。这一名为"FASTER"的高速海底光缆将连接日本海岸线的两处位置和美国西海岸城市，包括洛杉矶、旧金山、波特兰和西雅图。在该项目上与谷歌合作的五家公司包括中国移动、中国电信、法国Global Transit、日本KDDI和新加坡电信。在建设完成后，这一海底光缆的带宽将达到60Tbps，是普通有线调制解调器带宽的约1000万倍。
谷歌还支持了另一个连接美国和日本的跨太平洋海底光缆系统UNITY。这一系统已于2010年投入使用。当时的海底光缆带宽为7.68Tbps。
2016年初，美国军方科学家正在开发一种可快速修复的海底光缆，它可以恢复被对手破坏的战术军事通信。