微軟和 Facebook 鋪了一條 6600 公裏長的海底光纜, 這背後是怎樣一門生意? | 好奇心小數據

九月底，微軟和 Facebook 擁有的跨大西洋通信光纜 “Marea” 建成。它具有極高的傳輸速度，達到每秒 160 太比特、相當於一秒鍾可以傳輸 5000 多部高清電影到 6600 公裏以外的地方。

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

根據 TeleGeography 所做的調查，目前全球總計鋪設超過 370 餘條海底光纜，總長度超過100 萬公裏。其中最長的是亞歐三號海底光纜（SeaMeWe－3），總長 3.9 萬公裏，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裏接收到來自全球的信息，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% 的國際數據通信。

既然已經有如此密集的海底光纜網絡，為什麼科技公司還要自己弄？

海底通信已經有一百多年，光纜也鋪了 300 多條

海底通信最早出現在 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互聯網，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，將歐洲和北美鏈接起來。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華盛頓發出祝賀信。

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）係統建成，該海底光纜全長 6700 公裏，含有 3 對光纖，每對的傳輸速率為每秒 280 兆比特。

1990 年代之後萬維網出現，互聯網向整個社會開放。此時大量鋪設的海底電纜因為帶寬有限、傳輸穩定性差等問題，已經無法滿足互聯網高速信息傳播的要求。

替代方案之一的衛星通信也是帶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信介質首選。海底光纜的鋪設數量和裏程數也從這個時候開始快速增加。

海底光纜是如何鋪設的？

那這些遍布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，他們會通過計算機模擬和實地勘察，確定敷設路線。

泰科電子（TE）海底通信部亞太區銷售總經理鍾謙博士向《好奇心日報》介紹說，他們在設計線路時要盡量避免礁岩、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。

泰克電子的前身是 AT&T; 下屬的一個部門，後來獨立上市。它占據海底光纜市場近四成份額。

海底光纜鋪設流程。視頻/TE

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，以此在海底衝刷出一條溝槽，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。

以此循環往複，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。海底通信係統對可靠性的要求遠遠大於陸地係統。如果陸地係統出了故障，維修團隊開工程車去，可能兩三個小時就到了，不久就修複好了。但是在太平洋中的係統出了故障的話，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。

鍾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，再在裏麵裹聚乙烯層進行絕緣保護。

如果海底通信係統真的出現了故障，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。

“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裏之內。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裏的範圍之內，就可以把故障點確認下來。”鍾謙告訴《好奇心日報》。

既然這麼麻煩，為何科技公司要自己鋪設？

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

比如這兩年流行的視頻、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，這在流量上麵會有很大的需求。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 公裏、連接美國和日本的海底光纜，帶寬達到每秒 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 Facebook 共同出資建造的跨太平洋光纜，預計 2018 年投入使用，帶寬比 FASTER 多一倍。

當然，這背後還有光纜技術本身的進步，使得現在可以鋪設 10000 公裏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 和其他電信運營商沒有什麼不同的，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信故障，可以相互臨時借用光纜資源。

其中的差異在於，運營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。

製圖/馮秀霞

題圖/WIRED

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