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看不见的却最重要 深埋全球海底的海底电缆(submarine cables)

归档日期:07-01       文本归类:海底电缆线路      文章编辑:爱尚语录

  进入行动通讯时代后,人们着眼于无线的方便,似乎已遗忘了深埋在全球海底的海底电缆(submarine cables)对于全球网路连结的重要性,海底电缆工程被世界各国公认为是最复杂困难的大型工程,需要仰赖极度专业的人才、船隻、机具设备、光纤测试仪清洁工具,全球90%以上的国际资料都是通过海底电缆进行传输的。

  在这个WiFi、行动通信基地台与卫星遍布的时代,为何我们还需要穿越海底的巨大洲际电缆?

  全球资讯管道看似渐渐转向无线,事实上,即便有了通讯卫星技术,电缆仍然是最便宜也最普及的资讯传输方式。全球网路世界多半仍须仰赖粗大的海底电缆,这些电缆连结了南极洲以外的各大州。许多网路和软体公司都体认到网路基础建设的重要性,早在10馀年前就开始规划投资。目前微软已投资4条海底电缆,Facebook有2条、亚马逊(Amazon)1条,Google包括现有和计划开发中的共有5条。

  海底电缆是用绝缘外皮包裹的导线束铺设在海底,分海底通信电缆和海底电力电缆。前者主要用于通讯业务,后者主要用于水下传输大功率电能。与人造卫星相比,海底电缆有许多优点。

  • 海底光缆的设计寿命为持续工作25年,而人造卫星一般在10到15年内就会燃料用尽。

  在海底铺设电缆实非易事。电缆可能遭到地震、锚或鲨鱼破坏,由于海底地形多变,佈缆工程必须极其谨慎,选择平坦的海床进行施工,且成本高昂。海底电缆资料亦有被窃听的风险,70年代,美国海军就在120米的海水下,通过在前苏联海底的军事通信电缆安装,在近10年的时间内收集前苏联情报。海底电缆电磁场对渔场和生态的影响也是普遍的疑虑。

  深海光缆的结构比较復杂:光纤设在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,在绕包过程中要把所有缝隙都用防水材料填满,再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。在钢丝和铜管的外面还要再加一层聚乙烯护套。这样严密多层的结构是为了保护光纤、防止断裂以及防止海水的侵入。在有鲨鱼出没的地区,在海缆外面还要再加一层聚乙烯护套。

  在浅海,如水深小于200米的海域缆线採用埋设,而在深海则採用敷设。水力喷射式埋设是主要的埋设方法。埋设设备的底部有几排喷水孔,平行分布于两侧,作业时,每个孔同时向海底喷射出高压水柱,将海底泥沙冲开,形成海缆沟﹔设备上部有一导缆孔,用来引导电缆(光缆)到海缆沟底部,由潮流将冲沟自动填平。埋设设备由施工船拖曳前进,并通过工作电缆作出各种指令。敷缆机一般没有水下埋设设备,靠海缆自重敷设在海底表面。

  维修海底电缆时要胆大心细,首先要找出损坏的电缆,然后把电缆拉上水面,在船上用备用电缆替换损坏部分并连接好,最后再放回海裡。寻找损坏电缆是使用探线仪,如果电缆已经断裂则直接拉上水面,如果电缆没有断裂但已损坏则切断电缆然后拉上水面。将损坏的海底电缆拉上水面使用的是船头的大型卷线机,将电缆缠绕在转盘上。铺设时使用的是船尾的电缆整直机,用排列成一条直线的轮子将电缆整直并快速释放。

  拉起和铺设电缆是使用大型机械的动态工作,而修復电缆却是非常细致的工作。尤其是光纤,非常细而且根数非常多,而且对通信至关重要,因此要在用塑料薄膜围成的无尘室内维修。从清洗到切断再到连接这一系列精密作业都必须要在晃动的船上进行,因此需要高超的技能和丰富的经验。

  连接电缆内光纤的作业。光线对于通信至关重要,又非常细,在晃动的船上也要仔细谨慎地操作,各种光纤测试仪清洁工具亦是不可缺少的必备工具,也必须依照测试和清洁的标准作业程序操作。

  拉起和铺设海底电缆等操作基本都是在船上进行,而必须进行更细致的调查和操作时,就要启用水中机器人。机器人可工作于最大工作水深2500m,配备了7关节机械手,能够进行移动障碍物、切断电缆等作业。底部还配备了能吸入海水、在海底冲出深沟的部件,可将电缆埋在海底3米深处。

  维护海底电缆的特殊船舶本身也要能进行一些特殊动作。尤其必要的是,在拉起电缆及维修电缆期间,船体必须要保持在同一位置。

  船上也配备了通过计算风速、波浪及潮流等控制螺旋桨、将船停在一定位置的“自动船位保持系统”(DPS)。另外,通过DPS,还能够使船追踪水中机器人的运动。

  时至今日,电缆仍是网路的嵴柱,对业者而言,拥有自有电缆、确保自身数据能率先输出,也有其价值,有线技术的稳定度仍有许多无线技术难以企及的优点。海面下的电缆数量超乎一般人想像,若有兴趣,可以到美国研究公司TeleGeography出版的2015年全球海底电缆地图浏览一番,若没有百年前开始的海底电缆铺设,全球化(Globalization)也许会耗时更久,也许你我今日生活是截然不同的面貌。

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