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微软和Facebook铺了一条6600公里长海底光缆

作者: 好奇心日报来源: 好奇心日报2017-10-10 23:08:28

九月底,微软Facebook拥有的跨大西洋通信光缆 “Marea” 建成。它具有极高的传输速度,达到每秒160太比特、相当于一秒钟可以传输5000多部高清电影到6600公里以外的地方。

再早些时候,Google也找了中国、新加坡、日本等地的五家电信运营商一起铺设光缆。

根据TeleGeography所做的调查,目前全球总计铺设超过370余条海底光缆,总长度超过100万公里。其中最长的是亚欧三号海底光缆(SeaMeWe-3),总长3.9万公里,由法国电信和中国电信牵头筹建。

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。

既然已经有如此密集的海底光缆网络,为什么科技公司还要自己弄?

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年盎格鲁-法国电报公司(Anglo-French Telegraph Company)公司在英法之间铺设了世界第一条海底电缆。当时既没有电话更没有互联网,这条电缆被用来发送莫尔斯电报密码。

在成功铺设这条跨越英吉利海峡的海底电缆后,人们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。

现代意义上的海底光缆出现在1980年代。1988年,美英法之间的首个越洋海底光缆(TAT-8)系统建成,该海底光缆全长6700公里,含有3对光纤,每对的传输速率为每秒280兆比特。

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。

替代方案之一的卫星通信也是带宽有限并且价格昂贵。由此传输稳定、速度快且价格相对低廉的海底光缆成为全球通信介质首选。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?

那这些遍布全球的海底光缆如何铺设?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。

泰科电子(TE)海底通信部亚太区销售总经理钟谦博士向《好奇心日报》介绍说,他们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,他们还会派出潜水员查看。

泰科电子海底通信部门的前身是AT&T海底系统部门,它占据海底光缆市场近四成份额。

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。

它有点像耕田时使用的犁,由海底光缆敷设船拖曳前进,并通过工作光缆作出各种指令。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。而设备上部有一导缆孔,用来引导光缆到光缆沟底部。

以此循环往复,越洋光缆铺设即告完成。

不过海底光缆生意更难的地方在于维护。海底通信系统对可靠性的要求远远大于陆地系统。如果陆地系统出了故障,维修团队开工程车去,可能两三个小时就到了,不久就修复好了。但是在太平洋中的系统出了故障的话,船只出去一天就是几十万的费用,包括燃料、人力、船只费用等,而且距离遥远、不易到达,所以对可靠性的要求非常地严。

钟谦认为其中保证海底光缆可靠性最关键的两点是机械性能好,即通过外裹钢丝起到保护光纤的作用;以及,再在里面裹聚乙烯层进行绝缘保护。

如果海底通信系统真的出现了故障,需要进行故障定位。第一步通过光导,打进光纤的激光信号会在断裂地方反弹。工程师会根据光传输的时间测算距离,从而估算从岸这一端起,光缆大概断的位置。第二步通过电压,因为光缆带电,那么在出现故障的地方电压会改变,根据电压变化可以估算光缆在什么地方断掉。

“然后我们就会派维修船出去。因为现在的定位技术是非常准确的,基本上就能锁定在几公里之内。维修船到达这个范围的时候,就用短距离的、更高分辨率的光学手段定位。基本上在几百米到一公里的范围之内,就可以把故障点确认下来。”钟谦告诉《好奇心日报》。

既然这么麻烦,为何科技公司要自己铺设?

Facebook、Google、微软这些大科技公司是为了拥有更高带宽、更快传输速度的网络,自己牵头铺设海底光缆。

比如这两年流行的视频、VR、直播等服务,对数据容量的需求在不断地增加。并且,科技巨头在全球设有数据中心,用户在美国往Facebook上传了一张照片,实际上全球有好多点同时都同步上传了这张照片,这在流量上面会有很大的需求。以及还会有备份的需求,即一旦一处服务器出现故障会马上切换到另外一边。

Google有一条去年6月刚刚开始商用的海底光缆FASTER,它长约9000公里、连接美国和日本的海底光缆,带宽达到每秒60太比特,是当时全球最快的海底光缆。其铺设成本大约是3亿美元。此外,Google还准备跟Facebook共同出资建造的跨太平洋光缆,预计2018年投入使用,带宽比FASTER多一倍。

当然,这背后还有光缆技术本身的进步,使得现在可以铺设10000公里以上两地直连的光缆,不需要中途另设光缆登陆点。

参与建设FASTER光缆的泰科电子表示,从建缆的过程来说,Google和其他电信运营商没有什么不同的,大家都是俱乐部的形式,即合作建设、共同维护,如果一条光缆出现通信故障,可以相互临时借用光缆资源。

其中的差异在于,运营商在全球范围内拥有比科技公司更多的光缆,它们希望光缆更加稳定,其中可能会以牺牲部分性能为代价。而科技公司会性能优先。

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