隨著信息時代的到來，全球互聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)代社會中發(fā)揮的作用越來越大，但少有人關注的是，總長140萬公里、400-600條海底光纜才是承載全球信息互聯(lián)的關鍵——這些看似不起眼的海底光纜是5G網(wǎng)絡、云計算、視頻流、金融交易乃至科研、外交等不可或缺的基礎設施。另一方面，它們又經(jīng)常會因為各種原因而受損，如何減少這樣的風險，成為全球都高度關注的話題。
全球海底光纜分布圖（圖源：TeleGeography公司）
從電報網(wǎng)絡到全球光纖高速公路
1851年，第一條海底電纜穿過英吉利海峽，連接了英國與法國的電報網(wǎng)絡，有線電報網(wǎng)絡由此通過海底通信電纜逐步連接全球。20世紀初，英國率先建成連接英聯(lián)邦各國、環(huán)繞世界的電纜網(wǎng)絡。隨著電話和電視的大規(guī)模普及，海底通信電纜也在不斷升級。上世紀八九十年代光纖技術的發(fā)展，促成海底光纜的廣泛應用，傳輸?shù)男畔⒘恳苍絹碓酱?。英國廣播公司網(wǎng)站介紹稱，如今的海底光纜每秒能夠傳輸數(shù)十乃至數(shù)百TB的數(shù)據(jù)，提供了當今最快、最可靠的數(shù)據(jù)傳輸方法。報道描述稱，每秒1TB的速度足以在一瞬間傳輸大約十幾部兩小時的4K高清電影，僅僅其中一條光纜就可以同時保證數(shù)百萬人觀看視頻或發(fā)送信息，而不會減慢速度。
美國電信市場調(diào)研公司TeleGeography的報告稱，目前全球約有400至600條光纖電纜在世界海底縱橫交錯，總長140萬公里，足以繞地球約35圈。美國商務部國家海洋和大氣管理局的數(shù)據(jù)顯示，這些電纜承載了全球95%以上的互聯(lián)互通的數(shù)據(jù)流。美國智庫戰(zhàn)略與國際問題研究中心在一份報告中解釋說，如果沒有這些鋪設在全球海底的數(shù)百條光纜作為數(shù)據(jù)高速公路，現(xiàn)代社會早已習慣的5G網(wǎng)絡、云計算、視頻流、金融交易以及科研、外交等都不可能實現(xiàn)。
中國信息通信研究院的報告顯示，雖然國際通信除了海底光纜外，還有陸纜和衛(wèi)星等方式，但后兩者都有各自的不足。陸纜主要用于鄰近國家的通信場景，跨越多個國家的陸纜組網(wǎng)運營尚不夠成熟；而衛(wèi)星通信技術雖然已經(jīng)得到較快發(fā)展，但受限于衛(wèi)星傳輸速度的帶寬，能夠同時容納的用戶數(shù)量有限，因此在比較長的時間里，在國際通信中，海底光纜仍將起到主導作用。從全球光纜布局情況看，美國、英國、日本、新加坡以及中國香港等地憑借優(yōu)越的地理通達性和信息資源豐富的優(yōu)勢，成為許多國際海底光纜的起點或關鍵節(jié)點。
讓西方尤其是美國密切關注的是，雖然海底光纜的運營商為數(shù)眾多，但具備海底光纜建設能力的企業(yè)卻屈指可數(shù)，長期以來一直由美國SubCom公司、日本NEC公司和法國阿爾卡特海底網(wǎng)絡公司主導著海底光纜的建設，之前85%的海底光纜都由歐洲、美國和日本公司鋪設，“直到2008年中國公司加入了競爭”。美國媒體聲稱，如今中國華海通信技術有限公司已成為全球領先的海底光纜企業(yè)之一，“在過去幾年中修復了全球近25%的現(xiàn)有海底光纜，并安裝了18%的新設光纜”。美國智庫大西洋理事會的學者布拉夫表示，憑借更低的建造成本，中國光纜鋪設公司與西方同行相比已變得極具競爭力。美國《華爾街日報》甚至警告稱，全球海底光纜需要頻繁維護，相關工程船只非常緊缺，全球大概只有五六十艘?！拌b于中國造船業(yè)整體都在以前所未有的速度發(fā)展，未來這些海底光纜的維護工作可能都將由中國公司來完成”。
部分國際人士近年頻繁以國家安全為由，無端抹黑中國海底光纜工程。新德里觀察者基金會安全戰(zhàn)略與技術中心主任薩米爾·帕蒂爾聲稱，“海底光纜存在遭到監(jiān)控的風險。中國可通過海底光纜實時收集其他國家的敏感數(shù)據(jù)?！泵绹罢汀毙侣劸W(wǎng)9月爆料稱，美歐正在制定一項“加強海底光纜網(wǎng)絡安全”計劃，試圖將中國排除在項目之外。
中國外交部發(fā)言人毛寧曾駁斥稱，美國政府蓄意抹黑打壓中國和世界各地的信息通信類企業(yè)，目的就是要打造一個美國獨家主導、沒有任何對手、不受任何監(jiān)督的全球監(jiān)控網(wǎng)絡，為它肆意監(jiān)聽、竊密開“方便之門”。中國信息安全企業(yè)安天集團稱，美方“舞動綠洲”項目的目的就是“監(jiān)聽歐洲、亞洲遠東地區(qū)的光纜數(shù)據(jù)”。美國最先進的“海狼”級攻擊核潛艇“吉米·卡特”號也負責執(zhí)行海底光纜監(jiān)聽的秘密任務。
每年約有150-200起損壞事件
英國廣播公司網(wǎng)站介紹說，海底光纜的核心是數(shù)對光纖束，它們負責保證光信號在長距離傳輸大量數(shù)據(jù)時不出現(xiàn)明顯衰減。光纖束的外面被海洋級聚乙烯、結構加固件、銅或鋁套件等保護套層層包裹，旨在應對惡劣的海底環(huán)境，包括水下壓力、磨損、捕魚活動或船錨拖曳帶來的損壞。通常海底光纜的實際直徑受鋪設海底的深度、環(huán)境等諸多因素影響。淺海的海底光纜往往更容易受到外力破壞，因此保護更嚴密、直徑更大。
海底光纜的光纖束外面有層層保護
報道稱，鋪設海底光纜的過程首先從徹底的海底調(diào)查開始，通過在海圖上設置詳細的鋪設路線，繞開海底火山或峽谷等容易導致光纖受損的地形，并盡量減少對環(huán)境的影響。此后，配備有巨型光纜卷軸的專用光纜鋪設船在預定路線上航行。隨著鋪設船的移動，光纜被打開并小心地鋪設在海底。在很多區(qū)域，尤其是人類海洋活動頻繁的海域，需要水下纜線埋設機提供協(xié)助。它就類似耕田時使用的犁，由光纜鋪設船拖曳前進，并根據(jù)指令向海底噴射出高壓水柱，將海底泥沙沖開形成光纜溝。在光纜鋪設到位后，通常還會用水下機器人填平光纜溝，以減少可能的外部傷害。此外，每隔一段距離還會安裝中繼器以放大光信號，確保數(shù)據(jù)長距離傳輸而不會衰減。整個光纜鋪設過程根據(jù)情況不同，可能需要持續(xù)數(shù)月甚至數(shù)年。
盡管采用了各種保護措施，但海底光纜仍難免會遭遇損壞的情況。國際電纜保護委員會的海洋環(huán)境顧問邁克·克萊爾透露，“每年約有150到200起全球海底光纜損壞事件。但如果將其與140萬公里的總長度相比，（海底光纜損壞的事件）并不是很多，而且在大多數(shù)情況下，當這種損壞發(fā)生時，可以相對較快地修復。”
如果海底光纜出現(xiàn)故障，通常會派遣專業(yè)維修船查找故障點并進行維修。英國廣播公司介紹稱，1929年加拿大紐芬蘭地震造成海底電纜損壞，最后花了9個月才得以修復。但阿爾卡特海底網(wǎng)絡公司負責海上運營的副總裁米克·麥戈文表示：“現(xiàn)代光纜的修復時間只需要一兩周，具體取決于實際位置和當?shù)氐奶鞖狻Ｋ羞@些維修船都戰(zhàn)略性地部署在世界各地?？紤]到海底光纜系統(tǒng)實際有多大時，維修所花費的時間就顯得并不那么長?！?/p>
據(jù)介紹，由于海底光纜的全球網(wǎng)絡已經(jīng)成形，因此少數(shù)幾根光纜中斷，數(shù)據(jù)可以通過其他線路傳遞，因此大部分人日常生活中可能很難有直接感受，最多只會出現(xiàn)略微的網(wǎng)絡延遲。麥戈文表示，雖然海底光纜的維修時間需要一兩周，但這并不意味著整個國家的互聯(lián)網(wǎng)都會癱瘓同樣長的時間。許多國家的光纜數(shù)量和帶寬都超過了最低要求（即所謂冗余設計），即便其中部分海底光纜損壞，其他線路可以彌補不足。“大多數(shù)人永遠不會注意到一根海底光纜是否出現(xiàn)損壞——也許只是一篇文章的加載時間比正常情況多了那么一兩秒鐘。”不過那些對數(shù)據(jù)時間敏感性高的部分行業(yè)，海底光纜的中斷問題所造成的影響就相當大了。如果出現(xiàn)大面積海底光纜中斷，則可能導致嚴重的對外信息聯(lián)絡不暢或中斷。
修復已有成熟解決方案
主營海底光纜維修的“全球海運”海底工程公司負責歐洲、中東和非洲維護主管史蒂芬·霍登表示，如今大部分海底光纜故障都與人類活動有關，如船舶拋錨或拖網(wǎng)漁船撒網(wǎng)掛住海底光纜。這些情況通常發(fā)生在距離海面200-300米的深度。他表示，全球只有10%-20%的光纜故障與自然災害有關，常見的情況是光纜與海底巖石反復摩擦的地方出現(xiàn)破損。
從馬耳他到西西里島的受損海底光纜正在修復
海洋環(huán)境顧問克萊爾稱，有媒體會津津樂道地介紹“鯊魚咬穿光纜導致通信中斷”，這種情況在通信電纜時代曾出現(xiàn)過，但如今早已不復存在，因為光纜行業(yè)已經(jīng)普遍使用凱夫拉纖維來加強海底光纜的保護。
據(jù)介紹，如今業(yè)內(nèi)對于海底光纜的修復已經(jīng)有非常成熟的解決方案。布設在深海海底的光纜在設計時就注意輕薄，以方便維修——從海面以下數(shù)千米處拖出沉重的光纜會給維修工作帶來極大挑戰(zhàn)。維修者通常會用專業(yè)工具定位光纖破損的具體位置，然后維修船使用水下機器人或抓鉤工具，將埋在海底的光纜挖出并切掉破損部分。之后再將撈起的光纜兩端固定在船上，在顯微鏡的幫助下將光纖逐一拼接熔焊在一起，以確保良好的連接。新的海底光纜連接完成后，還需經(jīng)過反復測試，以確保通信及數(shù)據(jù)傳輸正常，最后再將其重新埋入海底。
為減少海底光纜損壞的情況，多國專家提議建立“光纜保護區(qū)”，以限制在海底光纜鋪設地點附近的高風險活動。美國“趣味工程師”網(wǎng)站認為，未來海底光纜可能仍會繼續(xù)承載世界上絕大多數(shù)的互聯(lián)網(wǎng)通信，但互聯(lián)網(wǎng)通信衛(wèi)星星座可以作為必要的應急手段。
