微軟和臉書鋪了條超長的海底光纜 這背後是一門什麼生意?

作者:龔方毅    |   2017 / 10 / 19

文章來源:好奇心日報   |   圖片來源:Mok


九月底,微軟 (Microsoft) 和臉書 (Facebook) 擁有的跨大西洋通訊光纜“Marea”建成。它具有極高的傳輸速度,達到每秒 160 太比特、相當於一秒鐘可以傳輸 5000 多部高清電影到 6600 公里以外的地方。

再早些時候,Google 也找了中國、新加坡、日本等地的五家電信營運商一起鋪設光纜。

根據 TeleGeography 所做的調查,目前全球總計鋪設超過 370 余條海底光纜,總長度超過100 萬公里。其中最長的是亞歐三號海底光纜 (SeaMeWe-3) ,總長 3.9 萬公里,由法國電信和中國電信牽頭籌建。

你我今天能足不出戶的在家裡接收到來自全球的訊息,基本都依賴於鋪設在全球各地的海底光纜,這些光纜承載著 95%-99% 的國際數據通訊。

20171010182043q2lCWAcfrhOsv81Q.png-w600(這些密密麻麻的線條就是海底光纜)

既然已經有如此密集的海底光纜網路,為什麼科技公司還要自己弄?

海底通訊已經有一百多年,光纜也鋪了 300 多條

海底通訊最早出現在 1840 年代。當時正值工業革命,技術進步催生出古塔膠這種材料,用它包裹的金屬電線可以布設在海底。1850 年盎格魯-法國電報公司 (Anglo-French Telegraph Company) 公司在英法之間鋪設了世界第一條海底電纜。當時既沒有電話更沒有網路,這條電纜被用來發送莫爾斯電報密碼。

在成功鋪設這條跨越英吉利海峽的海底電纜後,人們開始籌劃鋪設跨大西洋電纜,將歐洲和北美連結起來。但是跨英吉利海峽電纜和跨大西洋電纜的鋪設難度完全不同。

鋪設英吉利海峽電纜,風平浪靜的情況下一天就足夠了;而跨越大西洋,以當時的輪船行駛速度差不多要航行三個多星期,期間的天氣情況難以預料,稍有不慎就會造成光纜斷裂。

並且單船難以承載電纜的重量。為此處於電纜兩段的英美兩國各自出動最大的軍艦,裝載一半跨洋電纜。經曆數次失敗後,1858 年 8 月,跨大西洋電纜鋪成。英國女王向美國總統發出祝賀信。

20171010182737rBSV02yhDcKQgw1i.jpg-w600(英國女王寫給美國總統的祝賀信。)

現代意義上的海底光纜出現在 1980 年代。1988 年,美英法之間的首個越洋海底光纜 (TAT-8) 系統建成,該海底光纜全長 6700 公里,含有 3 對光纖,每對的傳輸速率為每秒 280 兆比特。

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1990 年代之後萬維網出現,網路向整個社會開放。此時大量鋪設的海底電纜因為頻寬有限、傳輸穩定性差等問題,已經無法滿足網路高速訊息傳播的要求。

替代方案之一的衛星通訊也是頻寬有限並且價格昂貴。由此傳輸穩定、速度快且價格相對低廉的海底光纜成為全球通訊介質首選。海底光纜的鋪設數量和里程數也從這個時候開始快速增加。

海底光纜是如何鋪設的?

那這些遍佈全球的海底光纜如何鋪設?簡單來說,海底光纜企業將光纜生產出來以後,會被轉移到專用的敷設船上。與此同時,他們會通過電腦模擬和實地勘察,確定敷設路線。

泰科電子 (TE) 海底通訊部亞太區銷售總經理鐘謙博士介紹說,他們在設計線路時要儘量避免礁岩、已經鋪設的光纜等障礙。實地勘探一般會先用船上聲納設備,遇到近海海底環境狀況複雜、聲納不方便探測的時候,他們還會派出潛水員查看。

泰科電子海底通訊部門的前身是 AT&T 海底系統部門,它佔據海底光纜市場近四成份額。

勘察、路線設計工作完成後,光纜就進入鋪設環節。通常光纜鋪設公司會將光纜放入專門的敷設船,然後出海。接近鋪設位置後,敷設船再派出光纜埋設機,它底部有幾排排水孔。工作的時候這些孔會射出高壓水柱,以此在海底沖刷出一條溝槽,用來放置光纜。

它有點像耕田時使用的犁,由海底光纜敷設船拖曳前進,並通過工作光纜作出各種指令。其底部有幾排噴水孔,作業時,每個孔同時向海底噴射出高壓水柱,將海底泥沙衝開,形成光纜溝。而設備上部有一導纜孔,用來引導光纜到光纜溝底部。

以此循環往復,越洋光纜鋪設即告完成。

不過海底光纜生意更難的地方在於維護。海底通訊系統對可靠性的要求遠遠大於陸地系統。如果陸地系統出了故障,維修團隊開工程車去,可能兩三個小時就到了,不久就修復好了。但是在太平洋中的系統出了故障的話,船隻出去一天就是幾十萬的費用,包括燃料、人力、船隻費用等,而且距離遙遠、不易到達,所以對可靠性的要求非常地嚴。

鐘謙認為其中保證海底光纜可靠性最關鍵的兩點是機械性能好,即通過外裹鋼絲起到保護光纖的作用;以及,再在裡面裹聚乙烯層進行絶緣保護。

20171010182851foCO6GaMxSQP0hKF.jpg-w600(海底光纜近照。圖/TE)

如果海底通訊系統真的出現了故障,需要進行故障定位。第一步通過光導,打進光纖的激光信號會在斷裂地方反彈。工程師會根據光傳輸的時間測算距離,從而估算從岸這一端起,光纜大概斷的位置。第二步通過電壓,因為光纜帶電,那麼在出現故障的地方電壓會改變,根據電壓變化可以估算光纜在什麼地方斷掉。

20171010185338Ox1ma4HzhpvRC80y.jpg-w600(一條鯊魚咬向海底光纜。圖/TreeHugger)

鐘謙說,“然後我們就會派維修船出去。因為現在的定位技術是非常準確的,基本上就能鎖定在幾公里之內。維修船到達這個範圍的時候,就用短距離的、更高分辨率的光學手段定位。基本上在幾百米到一公里的範圍之內,就可以把故障點確認下來。”

既然這麼麻煩,為何科技公司要自己鋪設?

臉書、Google、微軟這些大科技公司是為了擁有更高頻寬、更快傳輸速度的網路,自己牽頭鋪設海底光纜。

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比如這兩年流行的影音、VR、直播等服務,對數據容量的需求在不斷地增加。並且,科技巨頭在全球設有數據中心,用戶在美國往 Facebook 上傳了一張照片,實際上全球有好多點同時都同步上傳了這張照片,這在流量上面會有很大的需求。以及還會有備份的需求,即一旦一處服務器出現故障會馬上切換到另外一邊。

Google 有一條去年 6 月剛剛開始商用的海底光纜 FASTER,它長約 9000 公里、連接美國和日本的海底光纜,頻寬達到每秒 60 太比特,是當時全球最快的海底光纜。其鋪設成本大約是 3 億美元。此外,Google 還準備跟臉書共同出資建造的跨太平洋光纜,預計 2018 年投入使用,頻寬比 FASTER 多一倍。

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當然,這背後還有光纜技術本身的進步,使得現在可以鋪設 1 萬公里以上兩地直連的光纜,不需要中途另設光纜登陸點。

參與建設 FASTER 光纜的泰科電子表示,從建纜的過程來說,Google 和其他電信營運商沒有什麼不同的,大家都是俱樂部的形式,即合作建設、共同維護,如果一條光纜出現通訊故障,可以相互臨時借用光纜資源。

其中的差異在於,營運商在全球範圍內擁有比科技公司更多的光纜,它們希望光纜更加穩定,其中可能會以犧牲部分性能為代價。而科技公司會性能優先。

好奇心日報》授權轉載

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