九月底,微軟和 Facebook 擁有的跨大西洋通信光纜 “Marea” 建成。它具有極高的傳輸速度,達到每秒 160 太比特、相當于一秒鐘可以傳輸 5000 多部高清電影到 6600 公里以外的地方。再早些時候,Google 也找了...
九月底,微軟和 Facebook 擁有的跨大西洋通信 “Marea” 建成。它具有極高的傳輸速度,達到每秒 160 太比特、相當于一秒鐘可以傳輸 5000 多部高清電影到 6600 公里以外的地方。
再早些時候,Google 也找了中國、新加坡、日本等地的五家電信運營商一起鋪設光纜。
根據(jù) TeleGeography 所做的調查,目前全球總計鋪設超過 370 余條海底光纜,總長度超過100 萬公里。其中最長的是亞歐三號海底光纜(SeaMeWe-3),總長 3.9 萬公里,由法國電信和中國電信牽頭籌建。
你我今天能足不出戶的在家里接收到來自全球的信息,基本都依賴于鋪設在全球各地的海底光纜,這些光纜承載著 95%-99% 的國際數(shù)據(jù)通信。
既然已經有如此密集的海底光纜網絡,為什么科技公司還要自己弄?
海底通信已經有一百多年,光纜也鋪了 300 多條
海底通信最早出現(xiàn)在 1840 年代。當時正值工業(yè)革命,技術進步催生出古塔膠這種材料,用它包裹的金屬電線可以布設在海底。1850 年盎格魯-法國電報公司(Anglo-French Telegraph Company)公司在英法之間鋪設了世界第一條海底電纜。當時既沒有電話更沒有互聯(lián)網,這條電纜被用來發(fā)送莫爾斯電報密碼。
在成功鋪設這條跨越英吉利海峽的海底電纜后,人們開始籌劃鋪設跨大西洋電纜,將歐洲和北美鏈接起來。但是跨英吉利海峽電纜和跨大西洋電纜的鋪設難度完全不同。
鋪設英吉利海峽電纜,風平浪靜的情況下一天就足夠了;而跨越大西洋,以當時的輪船行駛速度差不多要航行三個多星期,期間的天氣情況難以預料,稍有不慎就會造成光纜斷裂。
并且單船難以承載電纜的重量。為此處于電纜兩段的英美兩國各自出動最大的軍艦,裝載一半跨洋電纜。經歷數(shù)次失敗后,1858 年 8 月,跨大西洋電纜鋪成。英國女王向美國總統(tǒng)發(fā)出祝賀信。
現(xiàn)代意義上的海底光纜出現(xiàn)在 1980 年代。1988 年,美英法之間的首個越洋海底光纜(TAT-8)系統(tǒng)建成,該海底光纜全長 6700 公里,含有 3 對光纖,每對的傳輸速率為每秒 280 兆比特。
1990 年代之后萬維網出現(xiàn),互聯(lián)網向整個社會開放。此時大量鋪設的海底電纜因為帶寬有限、傳輸穩(wěn)定性差等問題,已經無法滿足互聯(lián)網高速信息傳播的要求。
替代方案之一的衛(wèi)星通信也是帶寬有限并且價格昂貴。由此傳輸穩(wěn)定、速度快且價格相對低廉的海底光纜成為全球通信介質首選。海底光纜的鋪設數(shù)量和里程數(shù)也從這個時候開始快速增加。
海底光纜是如何鋪設的?
那這些遍布全球的海底光纜如何鋪設?簡單來說,海底光纜企業(yè)將光纜生產出來以后,會被轉移到專用的敷設船上。與此同時,他們會通過計算機模擬和實地勘察,確定敷設路線。
泰科電子(TE)海底通信部亞太區(qū)銷售總經理鐘謙博士向《好奇心日報》介紹說,他們在設計線路時要盡量避免礁巖、已經鋪設的光纜等障礙。實地勘探一般會先用船上聲納設備,遇到近海海底環(huán)境狀況復雜、聲納不方便探測的時候,他們還會派出潛水員查看。
泰科電子海底通信部門的前身是 AT&T 海底系統(tǒng)部門,它占據(jù)海底光纜市場近四成份額。
勘察、路線設計工作完成后,光纜就進入鋪設環(huán)節(jié)。通常光纜鋪設公司會將光纜放入專門的敷設船,然后出海。接近鋪設位置后,敷設船再派出光纜埋設機,它底部有幾排排水孔。工作的時候這些孔會射出高壓水柱,以此在海底沖刷出一條溝槽,用來放置光纜。
它有點像耕田時使用的犁,由海底光纜敷設船拖曳前進,并通過工作光纜作出各種指令。其底部有幾排噴水孔,作業(yè)時,每個孔同時向海底噴射出高壓水柱,將海底泥沙沖開,形成光纜溝。而設備上部有一導纜孔,用來引導光纜到光纜溝底部。
以此循環(huán)往復,越洋光纜鋪設即告完成。
不過海底光纜生意更難的地方在于維護。海底通信系統(tǒng)對可靠性的要求遠遠大于陸地系統(tǒng)。如果陸地系統(tǒng)出了故障,維修團隊開工程車去,可能兩三個小時就到了,不久就修復好了。但是在太平洋中的系統(tǒng)出了故障的話,船只出去一天就是幾十萬的費用,包括燃料、人力、船只費用等,而且距離遙遠、不易到達,所以對可靠性的要求非常地嚴。
鐘謙認為其中保證海底光纜可靠性最關鍵的兩點是機械性能好,即通過外裹鋼絲起到保護光纖的作用;以及,再在里面裹聚乙烯層進行絕緣保護。
如果海底通信系統(tǒng)真的出現(xiàn)了故障,需要進行故障定位。第一步通過光導,打進光纖的激光信號會在斷裂地方反彈。工程師會根據(jù)光傳輸?shù)臅r間測算距離,從而估算從岸這一端起,光纜大概斷的位置。第二步通過電壓,因為光纜帶電,那么在出現(xiàn)故障的地方電壓會改變,根據(jù)電壓變化可以估算光纜在什么地方斷掉。
“然后我們就會派維修船出去。因為現(xiàn)在的定位技術是非常準確的,基本上就能鎖定在幾公里之內。維修船到達這個范圍的時候,就用短距離的、更高分辨率的光學手段定位?;旧显趲装倜椎揭还锏姆秶畠龋涂梢园压收宵c確認下來。”鐘謙告訴《好奇心日報》。
既然這么麻煩,為何科技公司要自己鋪設?
Facebook、Google、微軟這些大科技公司是為了擁有更高帶寬、更快傳輸速度的網絡,自己牽頭鋪設海底光纜。
比如這兩年流行的視頻、VR、直播等服務,對數(shù)據(jù)容量的需求在不斷地增加。并且,科技巨頭在全球設有數(shù)據(jù)中心,用戶在美國往 Facebook 上傳了一張照片,實際上全球有好多點同時都同步上傳了這張照片,這在流量上面會有很大的需求。以及還會有備份的需求,即一旦一處服務器出現(xiàn)故障會馬上切換到另外一邊。
Google 有一條去年 6 月剛剛開始商用的海底光纜 FASTER,它長約 9000 公里、連接美國和日本的海底光纜,帶寬達到每秒 60 太比特,是當時全球最快的海底光纜。其鋪設成本大約是 3 億美元。此外,Google 還準備跟 Facebook 共同出資建造的跨太平洋光纜,預計 2018 年投入使用,帶寬比 FASTER 多一倍。
當然,這背后還有光纜技術本身的進步,使得現(xiàn)在可以鋪設 10000 公里以上兩地直連的光纜,不需要中途另設光纜登陸點。
參與建設 FASTER 光纜的泰科電子表示,從建纜的過程來說,Google 和其他電信運營商沒有什么不同的,大家都是俱樂部的形式,即合作建設、共同維護,如果一條光纜出現(xiàn)通信故障,可以相互臨時借用光纜資源。
其中的差異在于,運營商在全球范圍內擁有比科技公司更多的光纜,它們希望光纜更加穩(wěn)定,其中可能會以犧牲部分性能為代價。而科技公司會性能優(yōu)先。
制圖/馮秀霞
題圖/WIRED
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