各大洲之间是如何通信的——海底电缆
海底电缆具有信息容量大、传输距离长、抗干扰能力强、保密性好、价格低廉等特点,时至今日,海底通讯电缆网络仍然承担着全球约95%的跨国通信数据量,是其他通讯手段都无法代替的。
想象中的海底电缆是这样的:
实际上的海底电缆分布是这样的:
这是海底电缆连通陆地的登陆点:
第一根海底电缆
海底电缆的历史则可以追溯到一百多年前。
1844年,“摩尔斯电码”发明者、美国发明家摩尔斯从华盛顿向巴尔的摩拍发出了人类第一封电报。
十九世纪中叶,日益发达的电报业务只能架设在陆地线路上传输,但是无法穿洋跨海,极大的限制了大英帝国的辐射范围,因此大英帝国便由此产生了联通英国与欧洲大陆的实际需求。
1850年世界上第一条海底电缆在英吉利海峡架设成功,全长46千米,英国与欧洲大陆从此直接连接起来。然而,由于第一条海底电缆缺乏有效的保护措施,第二天便被损坏。
早期海底电缆示意
1851年,英国改用铠装电缆投产使用,并成功应用,此后各国相继铺设了许多短距离的海缆。
1865年,英国铺设了横跨大西洋的长距离海底电报电缆,第二年全线开通。
1914年至1918年期间的第一次世界大战将欧洲周边海域的海底电缆几乎破坏殆尽。
在第二次世界大战之前的海底电缆都只有一根导线用来传输电子信号,因此传输速率是很低的,也被称为“电报水线”。
1956年,加拿大与英国间采用同轴结构的海缆开通了48路载波电话。现在,海缆通信与卫星通信已成为洲际通信的主要手段。
中国第一根海底电缆
1871年,丹麦大北电报公司从海参崴经日本长崎到上海敷设了一条通电报用的海缆。后来这条海缆向南延伸,从上海经厦门到香港。
关于欧亚电缆远东段登陆厦门鼓浪屿还有一段小插曲 :
1870年英国公使与大清总理衙门大臣奕訢交涉,要求铺设电报电缆,清政府无奈最终同意,复函表示“在水底安放(电缆),粗线端不得上岸”,即只允 许上岸,拒不负责电缆上岸之后的征地、拆迁、建设等容易引起地方纠纷的事宜。1871年3月,大北电报公司将电缆直接从海里悬空拎起,直接连接到位于鼓浪屿岛地势较高的电报房内,从而成功的打起“擦边球”。清政府也无可奈何。 1883年,大北公司与清政府签订合同,获准登陆营业并借用厦门电报局电报水、陆联络线20年,后又续订租期至1930年底。
1961年,大北电报公司将设备转让给中华人民共和国邮电部,12月9日,由上海邮电管理局与大北电报公司在上海签订转让契约。
1962年3月,厦门邮电局派员接收大北电报公司在厦门的财产,该公司在厦门的历史宣告结束。
1871年大北电报公司【鼓浪屿申遗办提供】
中国人自主建设的第一条海底电缆归功于时任福建巡抚、兵部尚书刘铭传。1887年9月中旬,一条从台湾淡水至福州川石的海底电缆铺设成功,用于清政府与台湾省之间的联系。10月11日,海底电缆投入使用,正式对外营业。这条海底电缆全长117海里(约433里),整个工程耗资22万银元。
1976年10月,新中国和日本在上海市和熊本县之间建成一条中日海底同轴电缆,全长875.2公里,可开通480个话路。
海底高速光缆
海底光缆是海底电缆的一种,海底光缆的是近些年由于现代光纤材料的飞速进步,高通量跨洋通信得以实现。世界上第一条光缆是大西洋海底光缆。
1988年,美国与英国、法国之间铺设了越洋的海底光缆(TAT-8)系统,全长6700公里。这条光缆含有3对光纤,每对的传输速率为280Mb/s,中继站距离为67公里。这是第一条跨越大西洋的通信海底光缆,标志着海底光缆时代的到来。
改革开放依赖,随着国力不断增强、跨国通信需求的急剧攀升,原有的海底通信电缆难以满足需求,高通量的光纤被应用到跨洋海底电缆的铺设中。
当前我国海域中主要的高通量海底光缆包括中美海底光缆(CUCN)、亚太直达海底光缆(APG)、环球海底光缆(FLAG)等。
1、中美海底光缆(CUCN)
在我国周边最著名的光缆是中美海底光缆(China-US Cable Network,CUCN),它是由世界23个电信机构共同出资建造、连接亚太地区多过的海底电缆,于1997年开工建设,2000年1月19日正式投入使用。中美海底光缆(CUCN)是亚洲各国连通美国的主要电信线路,其设计容量为5.12Tb/s。
2016年12月16日,由于单位容量的维护成本高于新海底光缆系统,经中美海缆管理委员会的一致同意采用新的海淀光缆线路替代CUCN线路,曾是中美间和东亚间容量最大、技术最先进的中美海底光缆(CUCN)被彻底尘封在了历史中。
2、亚太直达海底光缆(APG)
2016年12月16日,传输容量达54T/s的亚太直达海底光缆(APG)系统在上海正式开通,全长约10900公里,共连接了11个登陆站。
3、环球海底光缆(FLAG)
环球海底光缆(Fiber-Optic Link Around the Globe,FLAG)于1997年开始投入使用,全长28000千米,该光缆系统的传输速率是5Gb/s,总共有两对。
随着通信产业的逐步成熟、世界各地对于通信需求的大幅增加,联通各个大洲大洋之间的光缆线路越来越多。
台湾省及沿海岛屿
上世纪八十年代,作为“亚洲四小龙”之一的台湾省经济飞速发展,期间与世界各地的通信需求急剧攀升,海底电缆的建设也迎来了大爆发:
1979年7月,台湾省宜兰县和日本冲绳之间敷设了可开通480个话路的海底同轴电缆,全长675公里。
1980年,台湾省宜兰县和菲律宾吕宋之间敷设了一条海底电缆,全长1020公里。
1981年,台湾省和美国关岛之间敷设了全长3080公里可开通 680个话路的海缆。
……
此外,中国沿海主要岛屿之间或岛屿和陆地之间也敷设了不少海缆,传送短距离载波电话。
亚太地区海底电缆分布图【telegeography,2019】
世界范围内海底电缆分布图【telegeography,2019】
补充
针对跨洋通信,目前的主要途径还是大容量的海底光缆通信,然而这种通信方式非常依赖地面的基础设施建设,而且往往连通局部发达区域,而对于旷阔的其他区域而言则建设成本过高,通信质量难题得到本质上的提升和保障。因此在这种情况下,卫星通信成为一种重要的补充手段。几年来,“钢铁侠”埃隆?马斯克主导的StarLink星座计划发射4.2万颗卫星组成巨型卫星互联网,并已于2020年7次进行一箭60星的部署进程。
卫星通信星座starlink概念图
一旦该星座建成投入使用,那么未来遍布全球的广阔区域的通信问题将得以解决。下一期我们将一起聊一聊卫星通信的发展。