海底通信电缆：沟通大洋彼岸的海底之线

撰文/郭迎春

海底通信电缆：沟通大洋彼岸的海底之线

撰文/郭迎春

目前海底光缆已广泛铺设到大西洋、太平洋，据不完全统计，全球已建成的海底光缆系统近200个。这些沉默的海底之线沟通了大洋彼岸，让通信不再被茫茫大海所阻隔。

古代的烽火台是远程通信的鼻祖。当有外敌侵犯的时候，烽火台上就会燃起狼烟。这种方式虽然便捷，但是所能表达的信息单一。当然，人们也可以选择用写信的方式来交流，只是信件送达周期较长，尤其是在寄件人和收件人远隔重洋的情况下。

所幸现代科技的发展带来了无限的可能，电报的出现让远途交流变得更为便捷。随之而来的是1844年电缆的出现。之后人类的通信手段从电报发展到了电话、互联网，通信电缆也升级到了光纤。

┉从海底电缆到海底光缆源于通信技术的革新┉

1844年，美国华盛顿与巴尔第摩之间建起了第一条商用架空明线。这条架在陆地的通信电缆全长60多千米，采用单根铜线的电缆传送电报信号。6年后，首条海底电缆横越英吉利海峡，把英国与欧洲大陆连接起来。而首条横越大西洋的海底电缆则在1857年敷设完毕。不过这条越洋电缆很短命，只使用了数天便失效了。真正能用于日常通信使用的首条大西洋海底电缆，在9年之后，也即1866年方才成功投入使用。横越太平洋的海底电缆出现得更晚，直到1902年才完工。

从此，幽深的海底多了一条条纵横的线，它们为传送电报讯号而服务。不过那时的海底电缆相当简陋，在保护层里只有一根铜线而已。

1876年电话问世，由此引发了通信电缆的革命。最初电话信号是用电报线传送的，但电报线本不是为传送电话信号设计的，不但通话时噪音很大，还会有窜音的情况发生。为了解决这种种弊端，对称电缆和同轴电缆先后出现，之后更是进入到了光缆时代。

1970年，用于通信的激光器和光导纤维研制成功。1988年，在美国与英法之间敷设了越洋的海底光缆系统，全长6700千米。这是人类历史上第一条跨越大西洋的通信海底光缆，它标志着海底光缆时代的到来。1989年，跨越太平洋的海底光缆也建设成功。从那以后以电传输信号的海底电缆就逐渐退出江湖，洲际之间不再铺设海底电缆，改由海底光缆代替。

┉海底光缆一统江湖并非偶然┉

光缆的全称是“光导纤维电缆”，也是海底通信电缆的一种。它虽然承继了电缆的名称，却和之前的电缆有天壤之别：光缆用光传输数据，电缆则用电来传输数据。前者的速率远远大于后者，更适合现代通信发展的需要。

早期电缆一般是用铜、铅制作，而光缆里的光纤束主要材料是二氧化硅。拉制1千米的光纤只需要几千克的高纯度石英玻璃，而制造1千米的优质同轴电缆则需要消耗五六十千克的铜，无论是从性价比还是从自身重量上来考虑，光缆都比同轴电缆合算多了。更何况在沙石中就含有二氧化硅，几乎是取之不尽的。

光纤是长距离通信的高手。目前单模光纤的最远中继距离可以达到上百千米，比同轴电缆远上几十倍。如果再加上光纤放大器的话，信息可以一口气跑上万千米都不用“喘气”。也正因为光纤有这个特点，远距离的海底洲际信息传送就非它莫属了。

光缆的通信量之大也让电缆望尘莫及。通21000话路的900对双绞线，其直径为7.62厘米，重量为8吨/千米；通信量为其10倍的光缆，直径仅为1.27厘米，重量仅为0.2吨/千米，可谓是标准的“小身材大容量”了。

此外，由于光缆传输的是光束而不是电流，既不怕雷电和高压，也不受太阳电磁的干扰，对外界的温度、季节变化也不敏感，可以说相当的稳定。

正是鉴于光缆的这种种优势，海底光缆在洲际通信界的江湖地位才得以确立。哪怕后来出现的卫星通信也无法撼动它的江湖地位。

海底电缆分为两种：海底通信电缆和海底电力电缆。

海底通信电缆是将用绝缘材料包裹的导线铺设在海底，主要用于通信业务，保密程度较高。海底电力电缆则用于水下传输大功率电能，与地下电力电缆的作用相同。

一般而言，海底通信电缆主要用于长距离通信网，通常用于远距离岛屿之间、跨海军事设施等较重要的场合。海底电力电缆敷设距离与通信电缆相比要短得多，主要用于陆岛之间、横越江河或港湾、从陆上连接钻井平台或钻井平台间的互相连接等。

┉从海底光缆的制造到敷设都很有讲究┉

海底光缆，尤其是深海光缆(敷设在水深1000米以上海底的光缆)，得能经受强大的压力和拉力。除了考虑光缆自身的重量外，还得考虑海浪加诸于光缆上的动态应力，因此它不仅得坚固还得要轻质。由于氢扩散到光纤的玻璃材料中，会造成光纤的损耗变大，因此海底光缆不仅要防止内部产生氢气，还要防止氢气从外部渗入光缆。铝虽然属于轻金属的范畴，但因为它会与海水发生化学反应产生氢气，故而被海底光缆制造业所抛弃。此外，光纤接头也要求是高强度的，必须能保持原有光纤的强度和原有光纤的表面不受损伤。

90年代初期，一种具有涂碳或涂钛层的光纤被研制出来。由于这种涂层能有效地阻止氢的渗透和防止化学腐蚀，之后的光纤都会经过一次或两次的涂层处理。

深海光缆的典型结构一般是这样：经过涂层处理后的光纤设在螺旋形的U形槽塑料骨架中，槽内填满油膏或弹性塑料体形成纤芯。纤芯周围用高强度的钢丝绕包，绕包过程中得将所有的缝隙用防水材料填满，在钢丝周围绕包一层铜带并焊接搭缝，使钢丝和铜管形成一个抗压和抗拉的联合体，这个铜管也是传送远供电流的导体。最后，钢丝和铜管外面还得再加上一层聚乙烯护套。这种严密的多层结构不仅是为了保护光纤、防止断裂以及海水的侵入，也是为了在敷设和回收修理时能够承受巨大的张力和压力。

海底光缆工程被世界各国公认为复杂困难的大型工程。铺设海底光缆一般由施工船和遥控的挖掘机械共同完成。挖掘设备由施工船拖曳前进，并通过工作电缆作出各种指令。挖掘机械的底部有几排喷水孔，平行分布于两侧，作业时会喷射高压水柱，将海底的泥沙冲开形成海缆沟。借由设备上部的导缆孔，光缆被引导至海缆沟底部，之后潮流会自动将冲沟填平。就目前来说，浅海一般会采用埋设的方式，深海则采用敷设的方式，即仅靠海缆自重敷设在海底表面。