网络不在云端,而在海底

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。

对于光缆而言,浅海区比深海区更危险,因为浅海区的海床地形更复杂,而且人类活动频繁,每年全球海底光缆会出现大约200次故障,2/3都源于人类活动。深海的海床则更为平坦,人类活动也较少,更加安全。也因此,浅海区的光纤保护层比深海的更厚,光缆更粗。

光缆铺设船有时还会遇到风暴,此时工作人员不得不剪断正在铺设的光缆,找一处避风港,等待风暴过去后再将光缆接好,继续铺设。因此,以6000多千米的光缆为例,从计划到完成所有工作,需要两年多的时间。

世界上最长的海底光缆达3.9万千米,连接东南亚、中东和西欧各地区,而太平洋的最大宽度也才1.99万千米。

光缆断裂可能带来国际混乱

rRYh8myADSyEH1zsubf1TWQHQZ/ERnkMwbSA9F9/piw=如果光缆出现故障,有时需要工作人员潜入海底维修。

2006年,中国台湾西南沿海发生7.0级地震,八条海底光缆在地震和余震中断裂,造成中国、日本、韩国和菲律宾的互联网中断或混乱。2018年3月,在非洲国家毛里塔尼亚,全国网络中断了48小时,同时导致10个邻国出现大面积断网,原因是连接该国的海底光缆意外断开。

对于网络基础设施发达的国家而言,海底光缆架设了很多条,断一两根光缆后,信息流会自动寻找其他通行的光缆,虽然会使网络变得拥塞一点,但不会导致断网。不过,对于毛里塔尼亞这样的国家而言,网络基础设施贫乏,断开的那条海底光缆是他们唯一依靠的网络连接,因此造成了全国范围的长时断网。

除了海底光缆,还有陆地光缆,连接各大陆或国家的内部网络。

断了怎么办?

其实,海底光缆故障并不算多,毕竟有这么长,设计者已经尽最大程度对光缆进行保护,但坏了总得有人前去修理。

一旦光缆断开,维修人员必须检测具体的断裂点,再派船只前去,把光缆捞到船上,将断裂处剪掉,用特殊的方式熔接,再重新将光缆抛至海底。有时,还需要工作人员潜水作业。

当你下次凝望大海时,可以想想,海洋不仅是生命的摇篮,还有无数兆的数据在海底湍流不息。洋流与人类的信息之流同时在此奔流,这不是一件很奇妙的事情吗?

版权声明:三分钟阅读 发表于 2021年11月1日 上午8:23。
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