解码海底光缆：维系全球信息的海底“大动脉”
在数字浪潮席卷全球的当下，短视频的沉浸式体验、跨国即时通讯的畅所欲言以及全天候全球资讯的实时推送，早已成为我们生活的日常。
当指尖划过屏幕时，你是否有想过这些穿越重洋、横跨大陆的海量数据，究竟如何突破深海阻隔，精准抵达每一个智能终端（例如手机、平板）？
让我们一同潜入信息时代的“深海秘境”，解码海底光缆 —— 这条维系全球数字生态的关键“大动脉”。
1、海底光缆是什么
顾名思义，海底光缆就是铺设在海底的光缆，用于实现国家或地区之间信息数据传输的线缆。
根据美国 TeleGeography 公司发布的调查数据，截至 2024 年初，全球已投产和规划中的海底光缆总数超过 574 条，总长度超过 140 万公里，足以绕地球赤道 30 多圈。
这些海底光缆每日承载着超过 1500 万笔交易的数据，传输着超过 10 万亿美元的金融交易数据。
如果没有这些铺设在全球海底的数百条光缆作为数据高速公路，我们习以为常的 5G 网络、云计算、视频流、金融交易以及科研、外交等都不可能实现。
那是否是仅仅将光缆丢到海底，就可以实现这么强大的数据传输能力吗？
答案当然是否定的，接下来文档君将详细介绍一下海底光缆系统怎么组成。
2、海底光缆系统由什么组成
海底光缆系统就像一个复杂的大家庭，它主要由水下设备和岸上设备两大部分组成。
水下设备
水下设备是海底光缆系统的信息通道，主要由海底光缆和中继器 / 光放大器组成。
海底光缆：海底光缆实际上是穿了多层“保护衣”的光纤束。
单条光缆内部通常集成 64~128 根头发丝般纤细的光纤。
借助密集波分复用（DWDM）技术，每根光纤可同时承载 100~200 路不同波长的光信号，如同并行运行的超高速数据车道。
单根光纤的传输速率可达 100Gbps 甚至 400Gbps，整条光缆系统每秒传输的数据量相当于同时下载 5 万部 1080P 高清电影，或是实时传输 10 万路高清视频通话，支撑着全球 95% 以上的国际数据交互。
中继器 / 光放大器：由于光信号在光纤中传输时会出现衰耗，随着传输距离的增加，信号强度会逐渐减弱。
根据光纤传输理论，1550nm 波长的光信号每传输 1 公里大约会产生 0.2dB 的衰减。
当传输距离超过 100 公里时，信号质量将严重下降，无法满足通信需求。
为了实现长距离的稳定通信，在海底光缆系统中，每隔 50km~80km 就需要设置中继器 / 光放大器，对光信号进行放大和再生。
中继器 / 光放大器的工作原理基于光-电-光转换机制，首先将接收到的微弱光信号转换为电信号，放大增强信号强度，再重新转换为光信号继续传输。
而中继器 / 光放大器要正常工作，就离不开稳定的电源供应，这一重任便由远供电源导体来承担。
远供电源导体连接着岸上设备中的远供电源设备，通过它将电能传输到海底中继器 / 光放大器，为其提供持续稳定的电力支持。
在实际应用中，供电通常采用 ±20kV 至 ±40kV 的高电压、低电流直流供电方式。
这种供电模式通过欧姆定律（P=UI）可知，在传输功率一定的情况下，提高电压可降低电流，从而将传输线路上的功率损耗（P=I²R）控制在较低水平。
以一条 1000km 长的海底光缆为例，采用高电压供电相比常规电压可减少约 70% 的电能损耗，确保中继器 / 光放大器能够获得足够的电力，维持正常运转。
岸上设备
岸上设备是连接世界的“桥头堡”，主要由光缆终端设备、远供电源设备、线路监测设备、网络管理系统和海洋接地装置组成。
光缆终端设备：光缆终端设备位于陆地，它是海底光缆与陆地通信网络的“连接点”。
在这里，信号会进行一系列的处理、发送和接收工作。
它就像是一个“翻译官”，将海底光缆中传来的光信号转换为适合陆地网络传输的电信号，同时也能将陆地网络要发送出去的电信号转换为光信号，通过海底光缆传向远方。
远供电源设备：前面提到中继器 / 光放大器需要用电来工作，而远供电源设备就是为海底中继器 / 光放大器提供电力的“大后方”。
它通过海底光缆上的远供电源导体，以高电压、低电流的直流供电方式，向海底中继器 / 光放大器馈电。
一般供电电流在 1A 左右，可供电电压却能高达 kV 级别。
为了保证供电的稳定性，远供电源设备通常配备了成排的电池，甚至还有硕大无比的柴油发电机作为备用电源，以应对突发情况。
线路监测设备：线路监测设备时刻“盯着”海底光缆的运行状况，就像一个不知疲倦的“卫士”。
它可以实时监测光缆的各项参数，一旦发现信号异常、光缆出现故障等情况，能够迅速发出告警，并通过各种技术手段对故障进行定位，为后续的维修工作提供准确的信息。
网络管理系统：网络管理系统则像是整个海底光缆系统的“指挥官”，它负责对整个系统进行全面的管理和调度。
通过它，工作人员可以对光缆的运行状态、数据流量、设备性能等进行实时监控和管理，确保整个系统高效、稳定地运行。
海洋接地装置：海洋接地装置的作用是为海底光缆系统提供一个安全的接地环境，保护设备免受雷击、电气干扰等危害，保障整个系统的安全运行。
3、典型的海底光缆系统有哪些
在全球的海洋中，纵横交错着众多海底光缆系统，它们就像一条条无形的纽带，将世界紧密相连。下面，我们来了解一些连接亚洲的典型海底光缆系统吧。
亚非欧 1 号海缆系统（AAE-1）
AAE-1（Asia Africa Europe-1 Cable System）是一条由中国联通发起并主导建设，从东南亚到欧洲的超级海底光缆系统，总长度达到了 25000 公里。
它就像一条长长的巨龙，连接着中国、埃及、意大利和法国等众多国家和地区，确保了中国与非洲、欧洲国家的信息高效传输。
亚太二号海缆系统（APCN-2）
APCN-2（Asia Pacific Cable Network 2）是一个长达 19000 公里的海底光缆系统，它以环形配置连接着日本、韩国、中国大陆、中国台湾、中国香港、菲律宾、马来西亚和新加坡等 10 个亚洲地区的海底电缆登陆站。
它就像一个紧密相连的“亚洲环”，将亚洲各国紧密地联系在一起，保障了亚洲地区之间通信的畅通无阻。
EAC-C2C 海缆系统
EAC-C2C 光缆系统是由 EAC（East Asia Crossing，东亚跨洋系统）网络和 C2C （City to City，城市间系统）网络合并而成，是亚洲最大的私营海底光缆网络。
它的总容量在 17.92Tbps 到 30.72Tbps 之间，总长度达 36800 公里，环太平洋设计，连接 11 个国家和地区，覆盖了日本、韩国、中国大陆、中国台湾、中国香港、菲律宾和新加坡等多个国家和地区。
无论是在容量还是覆盖范围上，都展现出了强大的实力，为亚洲地区的通信提供了坚实的保障。
4、海底光缆系统会面临什么威胁
尽管海底光缆对于全球通信至关重要，并且在设计和建设上采取了各种保护措施，但它依然面临着诸多威胁，这些威胁就像潜伏在暗处的“敌人”，随时可能对海底光缆造成损害，影响全球通信的正常运行。
自然威胁
地震是海底光缆的一大“天敌”。
海底地震会引发海底地形的剧烈变化，可能导致海底光缆被拉扯、扭曲甚至断裂。
例如，2011 年日本遭受的“3・11”大地震也导致部分亚洲用户几乎失去了全部互联网服务，充分显示了地震对海底光缆的巨大破坏力。
鱼类啃咬：在海洋深处，一些大型鱼类，如鲨鱼等，可能会因为好奇或者其他原因，对海底光缆进行啃咬。
虽然现在的海底光缆在设计上已经采用了各种防护措施，如使用凯夫拉纤维来加强保护，但在一些特殊情况下，大型鱼类的啃咬仍有可能对光缆造成一定程度的损坏，影响信号传输。
人为威胁
船舶作业：全球每年都会发生 200 多起光缆破坏事故，其中大约 60% 都是船舶操作失误导致的。
渔船的拖网、商船的锚等都可能在不经意间挂住海底光缆，对其造成损坏。
例如，当渔船在进行拖网作业时，拖网可能会在海底拖动，不小心勾住光缆，随着渔船的移动，光缆就会被拉扯，严重时会导致光缆断裂。
商船在抛锚时，如果锚的位置正好在海底光缆上方，也可能对光缆造成破坏。
蓄意破坏：一些地方武装分子、海盗、黑客可能出于各种原因，对海底光缆进行蓄意破坏。
2007 年，连接中国、东南亚地区和美国的亚洲 - 美国网关光缆（AAG）曾遭受某国渔船的盗割，这些渔船的目的仅仅是想获取光缆中所含的有限金属材料。
这类蓄意破坏活动一旦成功实施，通信网络运行维护组织很难通过重新规划路径的方式快速恢复通信能力，给相关地区的通信带来极大的影响。
END
本文来自微信公众号：中兴文档（ID：ztedoc）
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