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卫星|真实的互联网世界，从来不是「无线」的( 三 )


终于在1866年7月13日 ， 历经十多年、数次失败后 ， 菲尔德终于成功了 ， 菲尔德也成了公认的「电缆之父」 ， 给今天的全球互联网埋下了重要的伏笔 。
在菲尔德的越洋海底电缆铺设铺设成功22年后 ， 中国的首条海底电缆也开始投入使用 。 全长117海里 ， 耗资22万银元 ， 用于清朝朝廷与台湾的通信 。
这条电缆一直工作到1931年 ， 因为福建电信职工不满南京政府迫于日本压力签下的不平等条约 ， 才主动切断 。
直到1988年 ， 光纤材料的发展让海底电缆升级为海底光缆 ， 逐渐成为全球互联网重要的基础设施 。
除了电信运营商 ， 为了满足越来越大的带宽需求以及减少数据传输成本 ， 各大互联网巨头也纷纷花费巨资投入到海底光缆的建设 。
Google高级工程副总裁曾在2018年在官方博客中表示 ， 过去3年Google在网络基础设施上的投入已经超过300亿美元 ， 正在筹建的三条的海底光缆的花费也将破亿 。
▲Google在全球中的海底光缆.
不久前Google又宣布建造一条新的海底光缆GraceHopper ， 用于连接美国 ， 英国和西班牙 。 据悉该光缆具有16对光纤 ， 将会刷新光缆的带宽记录 ， 目前的海底光缆使用的光纤一般只有6-8对 。
届时 ， 广大网民的上网速度又将提升一个量级 。
怎么将光缆放入数千米深的海底
海底光缆的特点除了长 ， 还有深 。 最深的海底光缆铺设在8000多米下的深海 ， 深度相当于一座珠穆朗玛峰 。
那么怎么将这些长达数千到数万公里的光缆 ， 铺设到几千米深的海底呢？
这是被公认为世界上最复杂且困难的大型工程之一 ， 除了要将重达数千吨的光缆运上船 ， 铺设过程中还要在几万公里的航线上避开暗礁岩石 ， 这在波涛汹涌的海中并不是一件容易的事 。
光缆的铺设任务由铺缆船来执行 ， 但在出海之前的准备功夫不少 。 除了对铺设路线进行调查 ， 规划适合的路线 ， 光是将上千吨的光缆卷到船上的储缆盘就要几周时间 。
铺缆船的铺设过程主要分为浅海区域和深海区域两个阶段 。
在浅海区域 ， 铺缆船载着光缆开到距离登陆点数公里外的海上 ， 再由小型的接驳船将光缆绑在浮标上牵引至岸边 ， 然后拆除浮标 ， 让光缆沉入海底 ， 最后由潜水员或遥控机器人将光缆掩埋 。
更大的挑战则在深海区域 ， 这十分考验铺缆船的驾驶技术 。 因为要控制好航行速度、光缆释放速度 ， 以保证光缆的入水角度、敷设张力适宜 ， 才能避免损害光缆中的光纤 ， 顺利完成铺设 。
要将光缆铺设到海底 ， 还离不开埋设犁 ， 其外形和功能和耕田所用的犁没什么不同 ， 只不过它是在几千米深的海床「耕作」 。
当埋设犁带着光缆被下放到海底后 ， 首先通过喷注工具喷出高压水流 ， 在海底冲出一条深约2-3米的沟槽 ， 再通过导缆孔将光缆放入沟槽 ， 最后用泥土覆盖在光缆上 。
▲图片来自：YouTube
铺设完成之后也并非一劳永逸 ， 故障后的维修难度一点不亚于铺设 。
还记得菲尔德那条越洋电缆吗？故障后用了7年多才维修成功 ， 尽管今天光缆技术已经大大进步 ， 维修过程依然不简单 。
其实为了保证光缆不被海水腐蚀、鱼类撕咬 ， 光缆本身就装备了几层由聚乙烯、沥青、钢线、铜管等材料组成的「铠甲」 ， 它们要保护的是只有一根头发丝大小的光纤 。
跟很多人的直觉相反的是 ， 越是在浅海区域 ， 光缆的保护层越多 ， 也更粗大 。 在深海的光缆则无需这么多保护 ， 因为在浅海反而更容易因为捕鱼、船只等人类活动遭到破坏 。
▲图片来自：nec
海底光缆因为天灾人祸而损坏每年都会发生一两百次 ， 故障发生后 ， 要在数万公里的光缆中定位损坏的那个位置 ， 是第一个难点 。
光缆定位故障一般会先采用光时域反射仪（OTDR）在光缆中发射一段激光信号 ， 就可以根据断裂位置的信号反弹估算出大概位置 。


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