连接全球的海底光缆有多脆弱？

溯溪而上

【环球时报特约记者 晨阳 环球时报记者 马俊】随着信息时代的到来，全球互联网在现代社会中发挥的作用越来越大，但少有人关注的是，总长140万公里、400-600条海底光缆才是承载全球信息互联的关键——这些看似不起眼的海底光缆是5G网络、云计算、视频流、金融交易乃至科研、外交等不可或缺的基础设施。另一方面，它们又经常会因为各种原因而受损，如何减少这样的风险，成为全球都高度关注的话题。

全球海底光缆分布图（图源：TeleGeography公司）

从电报网络到全球光纤高速公路

1851年，第一条海底电缆穿过英吉利海峡，连接了英国与法国的电报网络，有线电报网络由此通过海底通信电缆逐步连接全球。20世纪初，英国率先建成连接英联邦各国、环绕世界的电缆网络。随着电话和电视的大规模普及，海底通信电缆也在不断升级。上世纪八九十年代光纤技术的发展，促成海底光缆的广泛应用，传输的信息量也越来越大。英国广播公司网站介绍称，如今的海底光缆每秒能够传输数十乃至数百TB的数据，提供了当今最快、最可靠的数据传输方法。报道描述称，每秒1TB的速度足以在一瞬间传输大约十几部两小时的4K高清电影，仅仅其中一条光缆就可以同时保证数百万人观看视频或发送信息，而不会减慢速度。

美国电信市场调研公司TeleGeography的报告称，目前全球约有400至600条光纤电缆在世界海底纵横交错，总长140万公里，足以绕地球约35圈。美国商务部国家海洋和大气管理局的数据显示，这些电缆承载了全球95%以上的互联互通的数据流。美国智库战略与国际问题研究中心在一份报告中解释说，如果没有这些铺设在全球海底的数百条光缆作为数据高速公路，现代社会早已习惯的5G网络、云计算、视频流、金融交易以及科研、外交等都不可能实现。

中国信息通信研究院的报告显示，虽然国际通信除了海底光缆外，还有陆缆和卫星等方式，但后两者都有各自的不足。陆缆主要用于邻近国家的通信场景，跨越多个国家的陆缆组网运营尚不够成熟；而卫星通信技术虽然已经得到较快发展，但受限于卫星传输速度的带宽，能够同时容纳的用户数量有限，因此在比较长的时间里，在国际通信中，海底光缆仍将起到主导作用。从全球光缆布局情况看，美国、英国、日本、新加坡以及中国香港等地凭借优越的地理通达性和信息资源丰富的优势，成为许多国际海底光缆的起点或关键节点。

让西方尤其是美国密切关注的是，虽然海底光缆的运营商为数众多，但具备海底光缆建设能力的企业却屈指可数，长期以来一直由美国SubCom公司、日本NEC公司和法国阿尔卡特海底网络公司主导着海底光缆的建设，之前85%的海底光缆都由欧洲、美国和日本公司铺设，“直到2008年中国公司加入了竞争”。美国媒体声称，如今中国华海通信技术有限公司已成为全球领先的海底光缆企业之一，“在过去几年中修复了全球近25%的现有海底光缆，并安装了18%的新设光缆”。美国智库大西洋理事会的学者布拉夫表示，凭借更低的建造成本，中国光缆铺设公司与西方同行相比已变得极具竞争力。美国《华尔街日报》甚至警告称，全球海底光缆需要频繁维护，相关工程船只非常紧缺，全球大概只有五六十艘。“鉴于中国造船业整体都在以前所未有的速度发展，未来这些海底光缆的维护工作可能都将由中国公司来完成”。

部分国际人士近年频繁以国家安全为由，无端抹黑中国海底光缆工程。新德里观察者基金会安全战略与技术中心主任萨米尔·帕蒂尔声称，“海底光缆存在遭到监控的风险。中国可通过海底光缆实时收集其他国家的敏感数据。”美国“政客”新闻网9月爆料称，美欧正在制定一项“加强海底光缆网络安全”计划，试图将中国排除在项目之外。

中国外交部发言人毛宁曾驳斥称，美国政府蓄意抹黑打压中国和世界各地的信息通信类企业，目的就是要打造一个美国独家主导、没有任何对手、不受任何监督的全球监控网络，为它肆意监听、窃密开“方便之门”。中国信息安全企业安天集团称，美方“舞动绿洲”项目的目的就是“监听欧洲、亚洲远东地区的光缆数据”。美国最先进的“海狼”级攻击核潜艇“吉米·卡特”号也负责执行海底光缆监听的秘密任务。

每年约有150-200起损坏事件

英国广播公司网站介绍说，海底光缆的核心是数对光纤束，它们负责保证光信号在长距离传输大量数据时不出现明显衰减。光纤束的外面被海洋级聚乙烯、结构加固件、铜或铝套件等保护套层层包裹，旨在应对恶劣的海底环境，包括水下压力、磨损、捕鱼活动或船锚拖曳带来的损坏。通常海底光缆的实际直径受铺设海底的深度、环境等诸多因素影响。浅海的海底光缆往往更容易受到外力破坏，因此保护更严密、直径更大。

海底光缆的光纤束外面有层层保护

报道称，铺设海底光缆的过程首先从彻底的海底调查开始，通过在海图上设置详细的铺设路线，绕开海底火山或峡谷等容易导致光纤受损的地形，并尽量减少对环境的影响。此后，配备有巨型光缆卷轴的专用光缆铺设船在预定路线上航行。随着铺设船的移动，光缆被打开并小心地铺设在海底。在很多区域，尤其是人类海洋活动频繁的海域，需要水下缆线埋设机提供协助。它就类似耕田时使用的犁，由光缆铺设船拖曳前进，并根据指令向海底喷射出高压水柱，将海底泥沙冲开形成光缆沟。在光缆铺设到位后，通常还会用水下机器人填平光缆沟，以减少可能的外部伤害。此外，每隔一段距离还会安装中继器以放大光信号，确保数据长距离传输而不会衰减。整个光缆铺设过程根据情况不同，可能需要持续数月甚至数年。

尽管采用了各种保护措施，但海底光缆仍难免会遭遇损坏的情况。国际电缆保护委员会的海洋环境顾问迈克·克莱尔透露，“每年约有150到200起全球海底光缆损坏事件。但如果将其与140万公里的总长度相比，（海底光缆损坏的事件）并不是很多，而且在大多数情况下，当这种损坏发生时，可以相对较快地修复。”

如果海底光缆出现故障，通常会派遣专业维修船查找故障点并进行维修。英国广播公司介绍称，1929年加拿大纽芬兰地震造成海底电缆损坏，最后花了9个月才得以修复。但阿尔卡特海底网络公司负责海上运营的副总裁米克·麦戈文表示：“现代光缆的修复时间只需要一两周，具体取决于实际位置和当地的天气。所有这些维修船都战略性地部署在世界各地。考虑到海底光缆系统实际有多大时，维修所花费的时间就显得并不那么长。”

据介绍，由于海底光缆的全球网络已经成形，因此少数几根光缆中断，数据可以通过其他线路传递，因此大部分人日常生活中可能很难有直接感受，最多只会出现略微的网络延迟。麦戈文表示，虽然海底光缆的维修时间需要一两周，但这并不意味着整个国家的互联网都会瘫痪同样长的时间。许多国家的光缆数量和带宽都超过了最低要求（即所谓冗余设计），即便其中部分海底光缆损坏，其他线路可以弥补不足。“大多数人永远不会注意到一根海底光缆是否出现损坏——也许只是一篇文章的加载时间比正常情况多了那么一两秒钟。”不过那些对数据时间敏感性高的部分行业，海底光缆的中断问题所造成的影响就相当大了。如果出现大面积海底光缆中断，则可能导致严重的对外信息联络不畅或中断。

修复已有成熟解决方案

主营海底光缆维修的“全球海运”海底工程公司负责欧洲、中东和非洲维护主管史蒂芬·霍登表示，如今大部分海底光缆故障都与人类活动有关，如船舶抛锚或拖网渔船撒网挂住海底光缆。这些情况通常发生在距离海面200-300米的深度。他表示，全球只有10%-20%的光缆故障与自然灾害有关，常见的情况是光缆与海底岩石反复摩擦的地方出现破损。

从马耳他到西西里岛的受损海底光缆正在修复

海洋环境顾问克莱尔称，有媒体会津津乐道地介绍“鲨鱼咬穿光缆导致通信中断”，这种情况在通信电缆时代曾出现过，但如今早已不复存在，因为光缆行业已经普遍使用凯夫拉纤维来加强海底光缆的保护。

据介绍，如今业内对于海底光缆的修复已经有非常成熟的解决方案。布设在深海海底的光缆在设计时就注意轻薄，以方便维修——从海面以下数千米处拖出沉重的光缆会给维修工作带来极大挑战。维修者通常会用专业工具定位光纤破损的具体位置，然后维修船使用水下机器人或抓钩工具，将埋在海底的光缆挖出并切掉破损部分。之后再将捞起的光缆两端固定在船上，在显微镜的帮助下将光纤逐一拼接熔焊在一起，以确保良好的连接。新的海底光缆连接完成后，还需经过反复测试，以确保通信及数据传输正常，最后再将其重新埋入海底。

为减少海底光缆损坏的情况，多国专家提议建立“光缆保护区”，以限制在海底光缆铺设地点附近的高风险活动。美国“趣味工程师”网站认为，未来海底光缆可能仍会继续承载世界上绝大多数的互联网通信，但互联网通信卫星星座可以作为必要的应急手段。