网络不在云端,而在海底

2020-03-27 12:13乐天
大科技·百科新说 2020年1期
关键词:海床光缆铺设

乐天

目前全球海底光缆分布图

原来是玻璃丝

光缆大约有消防水管那么粗,但真正传输数据的光纤部分位于最中间,通常一条光缆中有一对或几对光纤,由玻璃制成,只有头发丝那么细。光信号就是从这些玻璃光纤中进行传输。

而光纤之外的部分全是保护层,通过各种材料和包裹设计来抵抗海底不那么友好的环境,如人类捕鱼、海底水压、船锚、地震,甚至鲨鱼啃咬;另外,海水本身含盐量非常高,一般材料如果长时间泡在盐水里,容易遭腐蚀。光缆的特殊保护层使其可在没有其他物理伤害的情况下,最多使用达25年的时间。但实际上,光缆都会因为技术更新而提前更换,就像手机没坏,你却更换更高性能的新手机一样。

光纤

一条鲨鱼想“尝一尝”光缆的味道。

全球互联网的神经中枢

我们身处一个Wi-Fi和无线流量的世界,当你每天使用手机或电脑在互联网信息的海洋中畅快地遨游时,是否想過,全球互联网流量都是如何互联互通的?信息通过满天飞舞的无线电信号进入了我们的手机,但信息的最大洪流却是在海底。

大约99%的跨洋网络流量依靠的是海底光缆。海底光缆在2019年达到了近380根,总长达120万千米左右,几乎相当于绕地球赤道30圈的长度。它们组成了一个巨大的“神经网络”,是全球互联网得以运行的中枢。只要是有海岸线的国家,几乎都与海底光缆相连。

虽然人类已经开发了通信卫星和无线网络传输技术,但这些技术远不如海底光缆的流量和速度,在成本上却高得多;而且,海底光缆不受天气影响,传输非常稳定。通信卫星网络主要用于没有海底光缆连接的区域。

谁发明了光纤通讯?

其实,在1850年,英国和法国之间就铺设了世界第一条海底电缆,电话、电视、广播等信号就是通过早期的海底电缆进行传输的。但电缆不可能实现当今网络的速度和流量要求。

20世纪80年代,英美籍华裔物理学家高锟(kūn)和他的同事们开发了光纤通讯,1988年第一根光缆铺设成功。光纤通讯的成功和后来的发展使今天的我们能享受便捷和高速的互联网服务。高锟也因此获得了2009年的诺贝尔物理学奖。

光速即神速

在宇宙中,什么东西的速度最快?当然是光,而光缆就是利用光的传播来传递数字信号,因此速度非常快。现在一般的光纤每秒的传输量可以达到10Tb,大约相当于200万集电视剧的数据量。而最新型号的光纤每秒的传输量居然多达208Tb。

信息如何在光纤中传输呢?各种数字信息,如一段视频、一封邮件等被编码成光信号,其中的光子在玻璃光纤中来回折射着前行,就像一个皮球不断在一个狭窄的管道里呈Z字形向前弹跳一样。在光纤的末端,光信号又被解码成电脑能懂的数字信息,让人们收到。

铺设光缆,人类的又一个奇迹

绕成巨大线盘的光缆

光缆铺设船

光缆铺设船正在浅海处铺设光缆。

铺设海底光缆是一项复杂而艰巨的大工程,称得上是一个人类奇迹。

首先,人们需要大约一年的时间做计划,但即使做好了计划,在铺设之前,仍要派出特殊的船只按线路勘探海底情况,绘制海床地图,以避开岩石、洋流、岩石滑坡、火山区,以及高低起伏过多的海床。

光缆将被装载在光缆铺设船上,盘绕成巨大的线盘,再由工作人员出海铺设。6000多千米的光缆,光是装运上船,就需要大约1个月的时间。

在浅海区,光缆铺设船会放出水下挖掘机,挖掘机沉入海底,挖出一条沟渠(qú),将光缆埋进沟中;而在深海区,借助水下检测器和水下遥控车,工作人员一边进行水下监视,一边调整路线,避开不安全的海床,将光缆直接放在海床上。

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