承载95%国际数据传输量 蕴藏价值超19亿美元
这根“动脉”引各国跑马圈海
海底光缆施工船视觉中国
当你借助网络与大洋彼岸的朋友视频连线；当你鼠标轻点，浏览网页开心海淘……你可曾想过，这些信息是如何“跨过千山万水”来到你的眼前？或许你会仰望星空，为在太空中翱翔的卫星点赞。可你知道吗，真正让我们享受便利数字生活的，不是卫星，而是默默无闻的海底光缆(以下简称海缆)。
它们又被称为海底通讯电缆，分布在大洋海底，宛如一条条“血管”。受数据通信业务增长预期影响，全球海缆布局竞争日益激烈，一些跨国互联网公司也开始在这一领域跑马圈“海”。
前不久，中国信息通信研究院发布的《中国国际光缆互联互通白皮书》(以下简称《白皮书》)就指出，当前互联网巨头已成为全球跨洋海缆的重要参与力量，目前互联网巨头参与投资建设的国际海缆已经超过15条。
抗干扰、寿命长，肩负国际通信重任
调查显示，目前全球铺设的海缆已超过448条，总长度超过120万公里，承载着世界95%以上的国际数据通信流量，是名副其实的数据“主动脉”。
“网络传输主要包括光缆、微波、卫星等方式，其中光缆是目前最主要的传输方式，绝大部分的国际数据需要通过海底通信光缆传输。”南开大学信息技术科学学院教授、博士生导师吴虹对科技日报记者说，光缆和通信卫星同于上世纪60年代问世，卫星存在一大劣势，即地面收发信号时需要穿过太空和大气层，因此耗时较长；而光缆能以接近光速的速度传输数据。
海缆以光纤为主要传输介质，用绝缘外皮包裹的导线束铺设于海底，三芯海缆可防止外界光磁波的干扰，所以海缆信噪比较高，通信基本感受不到时延。海缆的设计寿命为25年，比人造卫星寿命要长很多。
“虽然卫星通信成本在不断下降，但容量相对有限，当前和在未来一段时间，海缆仍是国际互联互通的‘主角儿’。”中国信息通信研究院产业与规划研究所副总工程师牟春波说，作为超大量传输系统，海缆有其特殊的应用场合，例如海岛间、海岛与大陆间通信，只有海缆能提供低成本、超大容量的传输系统，而通信卫星在成本和容量上都无法与海缆系统相比。
此外，海缆也是国际通信的重要手段。“海缆大部分是走国际公共海域，协调难度小；而构建联通多国的陆地光缆系统协调难度大，需要各国在过境电路价格、建设和运维标准等方面达成一致。目前建设跨多国陆地光缆传输系统还没有太多成功案例，海缆在未来一段时间仍将是国际通信最主要的承载方式。”牟春波告诉科技日报记者，目前世界上除40多个内陆国家之外，其余的200多个国家地区全都是通过海缆实现数据信息传递。
“但海缆传输系统相对陆地来说建设难度大，建设周期长、成本高，因此海缆传输系统相对陆地光缆系统会优先采用最先进的光纤传输技术。目前一根海缆的传输容量可达80＊100G，甚至更高。”牟春波说。
要求高、略娇气，需特殊“装束”保护
海洋深不可测，冰冷的洋流下隐藏着几千米深的海沟……在如此复杂的水下环境，海缆是怎么被埋进去的？
牟春波解释道，海缆传输系统被埋设在海洋中，特殊的工作环境也决定了海缆系统的特性，对它的要求不同于陆地光缆系统。例如，长距离海缆系统需要远端供电以保证水下中继器正常工作；海缆需要加强安全保护措施；水下中继器、分支单元、接头盒等设施要承受很大压力，对密闭性、安全可靠性等要求都非常高。
实际上，人类在海底铺设海缆的历史已有100多年了。早在1850年，英国和法国就在英吉利海峡铺设了历史上第一条海缆。
“与百年前的铜芯海缆比，目前普遍应用的海缆光纤都设在U形槽塑料骨架中，槽内填满油膏或弹性塑料体形成的纤芯。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。”牟春波介绍说，远程供电对海缆系统而言十分重要，海缆用的数字中继器比在陆地用的模拟中继器用电量要大好几倍，同时对可靠性的要求较高，不能断电。因此在有鲨鱼出没的地区，海缆的外面通常还要加上两层钢带绕包并再加一层聚乙烯外护套，保护光纤、防止断裂以及被咬坏。
华为海洋网络有限公司(以下简称华为海洋)是世界排名前四的海缆施工单位，该公司负责人告诉科技日报记者，海缆由于长期被浸泡在高浓度海水中，所以极易受到海水腐蚀。此外，氢分子会扩散到光纤的玻璃材料中，加大光纤的损耗。因此海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。“与陆地光缆比，海缆工作环境复杂恶劣，因此每隔一段距离会有一个中继器用来修复和加强信号。”上述华为海洋负责人说，这也是海缆比较“娇气”的一个原因。
该负责人还表示，铺设时，要先将海缆装到施工专用的敷设船上，然后船慢慢开动的同时把光缆平铺沉入海底。
“敷设船上的缆线埋设机有点像干农活儿的犁，随着海缆敷设船拖曳前进，其底部有几排喷水孔，作业时每个孔同时向海底喷射出高压水柱，将海底泥沙冲开，形成光缆沟。该设备上有一导缆孔，专业人员可借助此孔把光缆送到缆沟底部。过去，常常借海流让砂自然覆盖在沟上面，以省去埋缆线的时间。而现在，通常会用水下机器人冲一个沟，然后将海缆放进去再埋上泥土。”上述负责人说。
参与者少、数量有限，我国海缆建设滞后
直径只有成人大拇指粗的海缆每秒可传输100TB甚至更多数据，它们就像分布在海底的“血管”，搭建起世界互联网和通信网络。
海缆规模、通达方向等决定了一国在国际网络中的地位，美国、英国、日本等国都是在国际海缆数量排名靠前的国家。随着各国对国际海缆建设的重视，国际海缆建设还将进一步繁荣。
《白皮书》中提到，在互联网巨头的支持下，美国拥有全世界最丰富的互联网内容，成为了全球内容的中心。不仅如此，近年来，谷歌、脸书等互联网巨头也把目光聚焦到海缆身上，成为国际海缆建设中一股重要的新生力量。
早在2017年9月底，脸书与微软合作的跨大西洋通信光缆Marea就已完工，全长6600公里，其中数据传输速度高达每秒160TB，相当于一秒钟能传输5000多部高清电影。“互联网巨头们参与海缆建设，主要是为满足自有云计算等业务全球布局的需求，减少整体成本，提高数据信息交互便捷性。”吴虹分析道，由于海缆建设和运营成本较高，未来只有少数互联网巨头才有能力参与海缆建设。
“这可是一个有钱人的游戏。”吴虹开玩笑说，目前，我国只有三家基础电信企业能参与国际海缆建设，互联网企业没有相关业务许可。我国登陆海缆数量较少，与我国网络大国地位不相符。
说起中国海缆现状，牟春波显得格外焦急。他说，全球海缆业是一个高度封闭和垄断型市场，过去几十年包括连接到我国在内的全球海缆系统基本上都由美国泰科、法国阿尔卡特朗讯、日本NEC这三家主导。经过10年奋起直追，以华为海洋为首的中国公司迅速崛起，目前华为海洋在浅海架设的无中继海缆数量居世界第一，但受接入地点、政策审批等因素制约，在较为高端的长距离海底中继系统方面，目前中国自主建设的海缆还较少。
数据显示，未来两年海缆的市场估值将保持在19亿美元上下。“海缆行业将迎来发展的黄金时期，除区域数据中心、云计算、4K/8K视频、5G及物联网等技术兴起因素的推动外，各国政策的支持以及互联网巨头的加入也会让海缆业务进入爆发期。”牟春波说。
“在即将到来的5G时代，全球数据交换量将会激增，我们相信海缆系统会朝着更加大容量、高灵活性和高可靠性的方向发展。”吴虹说。
（来源：科技日报）
