探秘深海“大动脉”:能绕地球35圈的海底光缆如何铺就?

    发布日期:2025/7/11 14:30:08    来源:齐鲁晚报    阅读次数:

    “通过32纤对海缆,只要眨一下眼,就能完成3200部时长2小时的4K超清电影传输 。”中国信息通信研究院报告显示,我国企业参与国际通信海缆建设取得新突破。事实上,全球95%的数据正通过遍布深海的“信息血管”传输,它们的每一次搏动,都牵动着数字世界的神经。


    突破:海底超高速通道再升级


    “海内存知己,天涯若比邻”,如今通过网络,我们几乎能与地球上任何国家实时联系,就算视频通话也很方便 。

    不过你知道吗?这些越洋数据流量的传输,很大程度上要利用海底光缆。

    这些光缆铺设在海洋最底部,以光速在全球各大陆间传输着信号。

    目前,全球海底光缆长度约为140万千米,相当于绕地球35圈,支撑起全球超过95%的国际通信数据高速传输。

    那么,国际通信海缆到底是什么?中国信息通信研究院产业规划所总工程师牟春波介绍,它是一种敷设于海底 、用于跨国通信与数据传输的光缆系统。

    目前国际通信可通过海底光缆、陆地光缆、卫星通信等多种方式传送。

    其中,通信海缆占主导地位,因为它容量大、时延低、建设相对便捷是全球网络的主动脉、主骨架,而且海底光缆的传输速度非常快,每对光纤每秒可达到16TB以上。

    虽然海底光缆直径可达到几厘米,但真正用于传输数据的内部光纤,却只有头发丝粗细。我国在这样狭窄的通道中,率先开辟出了一条“32个双向车道”的信息超高速通道。

    中国信息通信研究院发布的《中国参与国际通信海缆建设和保护相关情况报告(2025年)》显示,当前我国通信海缆技术已取得重大突破,在行业中率先推出32纤对海缆解决方案及全系列产品。

    从6纤对、12纤对到最新的32纤对海缆,相当于原本是6个双向车道的海底高速,现在直接升级为32个双向车道的“超高速”通道。在“车速”不变情况下,车道上能同时开动的车辆显著增多,这也使得传输容量大幅提升。

    打个比方,我国最新推出的32纤对海底光缆,眨眼之间就能完成3200部时长2小时左右的4K超清电影传输,满足了日益增长的国际通信和跨境数据流动需求。


    铺设:深海“耕田”与浅海“埋线”


    不少人好奇,海底光缆是如何铺设的?其铺设难度不亚于航天任务,需应对深海高压、复杂地形和人类活动的威胁。

    海底光缆的铺设,分为浅海区与深海区。在水深<200米的浅海区,一般采用“高压水枪犁地”技术。铺设船拖曳水下机器人,喷射高压水柱冲开泥沙形成沟槽,再将光缆埋入并覆沙土保护。

    在水深>1000米的深海区,光缆一般直接敷设于海床表面。在深达7000米的区域铺设时,依靠全自动动力定位船和机器人实时调整路径,以避开海底火山与断裂带。

    2023年,由我国自主设计建造的海缆施工船“启帆19号”下水。“启帆19号”船长108.6米、宽37.2米、排水量2.4万吨,电缆装载量1万吨,是我国排水量、海缆装载量最大的海缆作业船。

    进行水下作业时,“启帆19号”采用我国自主研发的拖曳式水喷埋设犁,通过水泵喷出的高压水流,在海床上犁出一条4.5米深的沟壑,从而保护海底电缆免遭船锚或海洋生物的破坏。“启帆19号”可抵御9级海风,具有超强的定位作业能力。

    而全球最大、国内首艘万吨级远洋通信海缆铺设船“龙吟9”号,全长155米、宽23.2米,载缆量1万吨,能够一次性完成从中国跨越太平洋的海底光缆铺设。

    目前全球已知的海缆系统超过600个,其中包括中国移动联合8家国际运营商共同发起的2Africa海缆项目。这条全长约4.5万千米的海缆,连接非洲、亚洲与欧洲,是迄今全球最大规模的跨洋海缆,是名副其实的“超级信息高速公路”,惠及沿线33个国家约30亿人口。

    今年2月,美国Meta公司还宣布一项雄心勃勃的计划,在全球范围内铺设一条长达5万千米的海缆,建成后或将成为世界最长海缆,从而推动全球AI创新。


    威胁:脆弱的海底光缆故障频发


    海缆对全球通信至关重要,但每年约有200起海底光缆损坏事件,差不多每两天就有一起。这些事故不仅影响跨国通信,更对各国数字经济造成直接冲击。

    海缆之所以事故频发,首先源于海上的不可抗力。许多海底电缆会穿越地质复杂的海域,海底地震、火山等破坏力惊人,很容易造成海缆中断。

    比如2011年,受日本地震影响,多条途经相关海域的海底光缆出现故障,其后许多中国用户发现无法登录美国网站。

    2022年,汤加海底火山喷发,导致该国唯—一条海底通信光缆断裂,与世界“断网”38天。

    除了不可抗力,有近80%的海缆事故由人类活动引发。

    我国周边海域水深普遍小于200米,但是大中型商船使用锚链长度一般超过200米,在恶劣海况下锚链滑脱,很容易对海缆造成破坏。此外,渔民张网捕鱼,也容易钩住海缆。

    对此,我国在海缆设计和施工时,也会采取不同的保护措施。

    根据敷设环境,选择双层铠装、单层铠装,提供不同的防护能力。在海缆施工中,对水浅区域会进行挖沟埋设,例如水深小于200米的海域,海缆埋深会达到2—3米。

    在日常运行中,我国也增添了许多预警手段,谨防人类活动对通信海缆造成损坏。现在,不仅有智能监测系统,我国还构建完善了相关法律法规,确保国际海缆的安全。

    2024年1月,上海海警局发现一艘外籍船舶在海底光缆保护区抛锚,距国际光缆TPES4段仅有100米。执法人员紧急要求该船弃锚驶离,避免了一场可能影响多国通信的事件。


    修复:大海捞针的“外科手术”


    海底光缆一旦出现故障怎么办?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。

    因此,当光缆断裂时,修复团队需要像“海底侦探”一样精准作业。

    首先是定位“病灶”,通过光信号反射,确定断点大致位置,误差需控制在几公里内。

    接着派机器人打捞,遥控潜水器(ROV)切断受损光缆,绑上浮标后拖回海面船上。然后是人工接续,工程师在甲板上将新旧光缆熔接,需保证每根光纤的精度达微米级。

    修复后的光缆,再由机器人用高压水枪冲埋回海床。一次深海修复耗时数周,成本超百万美元。比如,2006年台湾地震导致多条海缆中断,工程师通过光缆两端发射信号,结合机器人声呐扫描,耗时两周才在800米深海域定位破损点,从而进行修复。

    《联合国海洋法公约》规定,各国需在专属经济区内划定电缆保护区,禁止锚泊与捕捞。

    中国电信在东海铺设的智能监测系统,可实时感知电缆振动、温度与应力变化。

    2025年3月,该系统成功预警某海缆因锚拖导致的0.3毫米形变,避免了重大事故。国际海缆保护委员会还建立起24小时应急机制。2009年台风“莫拉克”导致9条海缆中断,国际海缆保护委员会立即协调12国资源,48小时内恢复北美方向70%的通信。


    量子通信:让黑客望洋兴叹


    1851年,第一条海底电缆穿过英吉利海峡,链接了英国与法国的电报网络,有线电报网络由此逐步链接全球。

    20世纪初,英国率先建成链接英联邦各国、环绕世界的电缆网络。随着电话和电视的大规模普及,海底通信电缆也在不断升级。

    上世纪八九十年代光纤技术的发展,促成海底光缆的广泛应用,传输的信息量也越来越大。

    目前,全球约有400至600条光纤电缆在海底纵横交错,如果没有这些光缆作为数据高速公路,现代社会早已习惯的5G网络、云计算、视频流、金融交易等都不可能实现。

    不过,据我国网络安全机构去年发布的专题报告,海底光缆也存在被大规模窃听的风险。

    2017年,上海交通大学金贤敏团队成功实现首个海水量子通信实验,在国际上首次验证了水下量子通信的可行性,为量子通信技术上天、入地、下海的未来图景添上浓墨重彩的一笔。

    海水量子通信的最新技术,朝着在全球海洋中使用激光发送无法破解的互联网数据迈出了重要第一步。

    也许,在不久的将来,可实用的水下、空海一体的量子通信时代就会到来,让黑客们无计可施。


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