横跨太平洋9000公里的海底光缆是如何铺设出来的?

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来源:国际金属在线

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海底光缆,Submarine Optical Fiber 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。作为一种高质量、低成本、大容量的传输手段日益受到人们的青睐。海缆通信已有100多年的历史。据不完全统计,从1987年至2001年间,世界总共建设了大大小小的海底光缆系统170多个,大约有130余个国家通过海底光缆联网。

▲世界海底电缆铺设图一览

2016年6月30日,一条由中国移动、中国电信、马来西亚的GlobalTransit、新加坡Singtel、日本KDDI、及Google共同出资,NEC负责兴建的跨太平洋号称“史上最快”的高速海底光缆“FASTER”正式投入使用光缆横跨太平洋,总长约9000公里。光缆在美国一侧的俄勒冈州班登上岸;日方一侧的登陆点则有两个:分别为日本三重县志摩市的志摩海底电缆登陆站和千叶县南房总市的千仓第二海底电缆登陆站。之后再通过日本与亚洲其他国家的链接分送出去,加快与美国之间的网速。

据凤凰科技援引谷歌海底光缆架构团队的一名成员的话称,“FASTER光缆60Tbps的总带宽中,谷歌将使用其中的10Tbps带宽。使用谷歌地图和云平台在内的谷歌用户都将从中受益。这是史上最快的海底光缆,大约比普通光缆快1000万倍。

尽管光缆只在美国和日本设有登陆点,但据项目经理米山贤一介绍,该项目将不仅能使美日两国获益,整个亚太地区都能从中得益。这条光缆连接了美国西海岸,可为包括旧金山、洛杉矶、西雅图和波特兰等城市提供超高速网络。经由其他跨国海底光缆,也会向东亚其他地区提供服务。

▼视频:“FASTER”项目海底光缆供应商——日本OCC


这么长的海底光缆是如何铺设的呢?


简单来说,海底光缆铺设就是把光缆放在海底光缆敷设船上,然后船慢慢开动的同时把光缆平铺沉入海底。具体来说,光缆铺设主要包括光缆路由勘查清理、光缆敷设和冲埋保护三个阶段。

光缆敷设通常是由挖掘海底的缆线埋设机来完成的,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(光缆)到光缆沟底部。

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。而现在通常会用配备高压水泵的水下机器人冲一个沟然后放进去再埋上泥土。

视频:动画演示海底光缆铺设过程

▲此前在日本千叶近海敷设海底光缆


海底光缆是如何防腐的?



海底光缆由于长期浸泡在浓度高的海水中,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,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。目前,海底光缆的结构是将经过一次或两次涂层处理后的光纤螺旋地绕包在中心,加强构件(用钢丝制成)包在周围。

海底光缆的基本结构通常为: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。因此其直径通常是69毫米,每米的重量高达10公斤,设计寿命为持续工作25年。

▲“FASTER”项目所用到的海底光缆结构图


海底光缆是如何修复的?



海底光缆常常会出现故障,有时候是来自船舶、鲨鱼等不经意间的破坏,有时候是敌军的蓄意的破坏,更多的时候是地震所引起的问题。比如2006年受台湾地震影响,多条国际海底通信光缆发生中断,导致国内互联网用户无法正常访问国外网站。同样2011年,受日本地震的影响,多条途经日本相关海域的海底光缆出现故障,而后许多中国用户发现无法登录美国网站。

与铺设光缆相比,修复光缆的难度有增无减,因为从深达几百米甚至几千米的海床上找到直径不到10厘米的问题光缆,就如同大海捞针,而修复后再续接的难度也非常大。

▲海底电缆修复示意图

而通常,一般海底光缆故障处理会经过几个步骤。首先,使用扩频时域反射仪来定位大致的故障位置。之后,通过潜水机器人找到受损海底光缆的精确位置,切断故障位置,并将剩余两端拖回修理船进行修复。接下来,用备用海底光缆连接受损光缆的两个断点,经测试后再放回海底。



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