海底光缆网络

海底电缆不是一个新概念。事实上，它是在 1858 年首次实施的，通过一条深埋在海面下的电报电缆连接纽芬兰和爱尔兰。虽然这在当时是革命性的，但第一个发送的非测试电文是一封 509 个字母的电文，花了 17 小时 40 分钟跨越大西洋投递。然而，自那时以来，所使用的技术和技巧发生了巨大的变化（和改进），变得更好了。 

什么是海底电缆？

海底电缆是一种铺设在海洋表面下的通信电缆，提供从一个陆地位置到另一个陆地位置的数据传输。电缆的大小各不相同，其装备可以阻挡海洋中可能存在的任何环境因素，并能够承受它们所处水深的压力。  

历史上，海底电缆需要大约四年的时间才能安装完毕，只用了一个月就会因恶劣的条件而损坏。海底电缆最初是由电报线路构成的，后来发展到电话和同轴线路，而所有现代海底电缆都使用光纤。

如今，光纤技术使用激光通过细玻璃纤维（光纤）将快速波发送到电缆的另一端。细丝（光纤）由绝缘层保护，因为它们像人的头发一样细。铺设在浅水中的电缆比那些位于海洋深处的电缆更坚固、更粗，因为它们必须承受更恶劣的条件。  

海底电缆的未来

有三种主要方式可以在大跨度的陆地上传输数据信号（电话电缆、同轴电缆和光纤电缆），它们或者通过空气或者通过海洋发送数据。99% 的互联网数据来自海底电缆，380 多条活跃电缆位于海底，对海底电缆的需求显而易见。 

对互联网和云计算的需求正在扩大，对更快、更可靠的服务的需求也随之而来。事实上，对全球带宽的需求正以每年高达 40% 的速度增长，分析师预测，到 2020 年，光缆的安装量将达到 200 万公里。预计到 2021 年，全球将有 53.7% 的人口能够访问互联网，相当于约 43 亿人。随着海底互联网电缆带宽的不断增加，海底网络是满足这种需求的最可靠和最具成本效益的解决方案。因此，横跨弗吉尼亚和西班牙之间的 6600 公里长的 MAREA 电缆能够每秒传输 160 太比特的数据。 

虽然海底电缆是一个建设缓慢而昂贵的项目，但它仍然是比卫星更便宜、更快的替代方案。尽管这两种方案仍然容易受到损害和损坏，但海底电缆受到威胁性损坏的可能性要小得多。一根电缆每秒可以传输数十 TB 的信息，而卫星每秒只能传输大约 1 TB 的信息。随着新的相位调制技术和海底设备的最新进展，容量已增加到 8000%，确保海底网络为数据和互联网流量的增长需求做好充分准备。  

VIAVI 测试和监控工具系列专为处理海底电缆网络和海底电缆服务的所有方面而设计，从建造阶段一直到激活和监控。由于电缆所处的环境和条件，海底网络通常会构成独特的障碍，这就是为什么配备适当的仪器是至关重要的。因此，典型海底电缆网络的整个架构被划分为多个要素（湿设备、干设备、登陆站、脐带电缆、长度/距离和中继器/放大器）。每个元素在保护和传输整个网络系统中的数据方面都起着至关重要的作用。使用 VIAVI 的端到端解决方案保护和监控海底网络。

对全球高速电信的依赖比以往任何时候都要高。从紧急的金融交易到无休止的视频直播，海底电缆支持着我们现代生活方式的许多方面（我们可能没有意识到这些），使其成为全球经济的支柱之一。事实上，根据 StableSeas 2019 年的一份报告，商用海底电缆承载了全球约 97% 的互联网和电信数据。

据 TeleGeography 报道，截至 2020 年，全球有超过 120 万公里的海底电缆投入使用。这些电缆承载着超过 10 万亿美元的金融交易，以及以每小时数百万英里的惊人速度在世界各地传输的大量网络数据和互联网流量。包括国际银行业、商业贸易、国防数据和日常互联网使用在内的各个部门都依赖于这一关键基础设施。令人担忧的是，这一至关重要的全球通信的完整性正受到意外和蓄意破坏的严重威胁。

随着 5G 和其他技术将我们的社会转变为高度集成的网络，保护我们的数字基础设施（如海底光缆）变得比以往任何时候都更加重要。让我们更深入地了解海底光缆面临的挑战以及如何克服这些挑战。

事故多发环境

海底电缆的设计寿命约为 25 年。然而，当它们在经济上开始变得过时时，它们通常会提前停用。经过这么长时间，环境会对电缆造成损害。不断变化的潮汐、侵蚀、风暴和海水入侵都是数据流的潜在干扰因素。事实上，由于海流在岩石表面刮擦电缆，约有 6% 的电缆因磨损而损坏。这些来自环境的损害通常会导致各种问题，从轻微的运行中断和速度降低到完全失去连接。

拖锚和捕鱼活动

毫不奇怪，更大、更重要的物理威胁是人为的，来自渔船和拖锚造成的事故。据 TeleGeography 报道，这种意外损坏约占所有海底电缆故障的 60% 或三分之二。当渔船和大型船只在指定的锚泊区外拖锚，从而撞击海底电缆时，就会发生这种事故。最近的故障记录表明，商船在短距离航行时，有时会忘记牢牢地系好锚。

鲨鱼撕咬带来的威胁

由于鲨鱼撕咬造成的电缆故障非常罕见，这可能是媒体引用的最大的神话。虽然在过去，一些好奇的鱼类和鲨鱼确实咬过一些电缆并造成了破坏，但总的来说，它们不是主要的威胁。根据 2009 年联合国环境规划署的报告，梭鱼和鲨鱼过去都曾被发现导致电缆故障。它们的咬痕往往会穿透电缆绝缘层，从而使海水损害电力导体。

极端地震和天气事件造成的损坏

自然灾害，如泥石流、台风、海啸和地震，也是海底光纤的主要威胁。在亚洲的水下网络中，大量电缆集中在一个主要地震带的中间，这在过去导致了许多灾难，其中自然灾害切断了大约一半先前存在的跨太平洋电缆。不幸的是，被地震损坏的海底电缆非常普遍，尤其是在像日本和台湾这样的地震多发国家/地区。当海底电缆在大地震或其他自然灾害后被切断时，可能会导致互联网接入和通信流量中断，这可能会耗费金钱和时间。

解决方案

为了克服对海底电缆的破坏，过去五年发展的海底网络在设计时考虑到了增强的物理安全性。为了保护光缆免受水环境危害，海底电缆通常包裹有多层保护涂层。为了进一步提高其保护性能，电缆被包裹在一个从海岸线延伸数英里的保护管中。在某些情况下，运营商可能会使用放置在电缆外壳中继器内部的自动化技术。这种技术可以帮助避免将损坏的电缆从海里拉出来修复，然后再将其重新部署到水下的成本和时间。

为了应对极端的地震和天气事件，东南亚-日本电缆 (SJC) 财团设计了一种水下光缆部署路径，有意避开北亚的地震多发区。同样，NTT 通信公司（东京）的亚洲海底电缆快线也采取了类似的做法。他们的新线路设计成绕过损坏区域，而不是从两端选择最短、最直的线路。这种模式旨在绕过高风险地带，避免地震和台风造成的破坏。

结语

最终，海底电缆有助于保持全球经济的良好运转，并将世界各地的人们联系在一起。保护这些关键基础设施不受任何损害是一个国家/地区至关重要的国家利益。其中一种方法是通过海底电缆服务进行定期维修和保养。这样做将确保电缆的完整性不会受到任何破坏性损害的威胁。通过使用监控系统实时监控光纤网络，并在出现问题时发出声音警报，可以实现降低风险的步骤。

考虑到保护和监控海底光缆的重要性，电信公司必须继续努力克服海底光缆维护的挑战。