海底電纜

维基百科,自由的百科全书
跳到导航 跳到搜索

海底电缆,又稱海底通讯电缆,是用絕緣材料包裹的导线,铺设在海底,用於设立国家或地区之间的电信或电力传输。

首批海底通讯电缆提供电报通讯,后来開始引入电话通讯,以及互联网通讯。现代的电缆还使用了光纤技术,并且设立更先进的电话通讯、互联网与专用数据通讯,被称为海底光缆。海底光纜不僅歷史悠久,對比通訊衛星在傳輸數據上也有著壓倒性的優勢。雖然人造衛星的方案看似简单不少,但是通信衛星均部屬在3.5萬公里高的地球同步軌道或甚至更遠的閃電軌道上,封包來回花費的時間與海底光纜相比會長很多,通訊品質和速度也無法与之相比。

現代電纜通常直徑約25毫米(0.98英寸),深海段重約1.4噸/公里(2.5短噸/英里; 2.2噸長/英里),儘管大部分電纜較長,但深海段 較重的電纜用於海岸附近的淺水部分[1][2]。截至2005年时,除南极洲之外,海底电缆已经覆盖并联通地球上所有[3]南極洲是唯一沒有海底電纜聯結的洲。所有電話,影片和電子郵件流量必須通過衛星,因為光纖電纜必須要能承受南極洲10米深冰流,-80˚C低溫以及大量的突發狀況。[4]

历史[编辑]

概念及試驗[编辑]

1839年,William Cooke英语William Cooke查爾斯·惠斯通開始進行第一次試驗,用一條銅線,加上簡單的包裹,純試驗性質。威廉·庫克(William Cooke)和查爾斯·惠斯通(Charles Wheatstone)在1839年發表了他們的電報之後,橫跨大西洋的海底線的想法開始被認為是未來的走向。

塞繆爾·摩爾斯(Samuel Morse)早在1840年就宣布了對海底電纜的展望,並於1842年將一根用焦麻和印度橡膠緣的電線浸沒在紐約港的水中,並通過電線進行了電報。 次年秋天,惠斯通在斯旺西灣進行了類似的實驗[5]。 要確保長海底電纜的成功,必須使用良好的絕緣體來覆蓋導線並防止電流洩漏到水中。 早在19世紀初期,普魯士的電氣工程師Moritz von Jacobi就曾嘗試過印度橡膠

另一種可以通過加熱熔化的絕緣膠,可以很容易地塗在電線上,並於1842年問世。為英國東印度公司服務的蘇格蘭外科醫生威廉·蒙哥馬利(William Montgomerie)將Palattaum古塔胶樹的黏性果汁Gutta-percha引入歐洲。二十年前,蒙哥馬利曾在新加坡見過用古塔胶製成的鞭子,他相信這對製造外科器械很有用。邁克爾·法拉第(Michael Faraday)和惠斯通(Wheatstone)很快就發現了古塔膠的優點,並且在1845年,後者建議應使用它來覆蓋從多佛(Dover)到加來(Calais)鋪設的電線。 [6]1847年,時任普魯士軍官的威廉·西門子(William Siemens)在道依茨和科隆之間穿越萊茵河鋪設了第一根成功的水下電纜,使用的是古塔膠(gutta percha)絕緣材料。1849年,東南鐵路線的電工查爾斯·文森特·沃克(Charles Vincent Walker)在福克斯通(Folkestone)沿岸將兩英里長的塗有古塔膠的鋼絲浸沒在水中,並成功進行了測試。

早年:銅質通訊電纜[编辑]

歷史上的第一條海底電纜是在1850年在英國法國之間鋪設的,那是由John Watkins Brett的盎格魯-法國電報公司(Anglo-French Telegraph Company)開設的一條穿越英吉利海峽的電纜,从现在的角度来看当时的电缆品質粗劣,沒有其他任何保护。1851年11月13日,第一次架设了拥有受保護核心的电缆,即真正的電纜,1852年,大不列顛及愛爾蘭被連接在一起。1852年海底電報公司第一次用纜線将倫敦巴黎连接在一起。1853年,英格蘭一個電纜橫跨北海,被架设到荷蘭。

1858年的跨大西洋海底電報電纜,但因存在技術問題,完成後只維持了一個月。

1858年塞勒斯·韦斯特·菲尔德(Cyrus West Field)說服英國工業家基金第一次嘗試建立一条跨大西洋的電報電纜。但完成後只維持了1個月。這項技術一直存在不少問題。於是科學家們不斷嘗試更新的技術,1865年和1866年大東電報局則用更為先進的技術,並產生了世界上第一個成功的跨大西洋電纜。1870年在印度用了這項新的技術。

1863年電纜從孟買連結到阿拉伯半島

中國大陸首條出現電報線路是由英國、俄國丹麥敷設,從香港上海日本長崎的海底電纜。由於清政府的反對,電纜被禁止在上海登陸。後來丹麥公司不理清政府的禁令,於1871年將線路引至上海公共租界,並在6月3日起開始收發電報。

當爪哇於1871年與澳大利亞北領地達爾文市相連時,海底電纜首先連接了世界各大洲(南極洲除外),這是因為預期到1872年澳大利亞陸上電報線將完工[7],從而連接南澳大利亞的阿德萊德,並至到澳大利亞

台灣的第一、二條海底電纜是在1887年完成,包括由淡水連接福建連江川石島的海底電纜(長177海浬,已停用)[8],以及安平連接澎湖的海底電纜(長53海浬,已停用)[9]

1902年至1903年,海底電纜從美國大陸連接到夏威夷,1902年連接到了關島,1903年連接到菲律賓。1902年加拿大,澳洲,新西蘭和斐濟也完成了連線。

1910年,鋪設淡水連接至日本長崎的海底電纜(已停用)。[10]

現今台灣本島之國際海底光纜接入點包括以下四者:

金門至廈門之海底光纜共二條線,一條從金門縣金寧鄉古寧頭廈門市大嶝島;另1條從金門縣金寧鄉慈湖烏山頭到廈門市觀音山。2條光纜系統是金廈專用線路,互為備用,能確保通訊品質與可靠性。[11]

現代:光纖通訊電纜[编辑]

2007年電纜圖
典型海底光缆的结构解析,见下图。
1. 聚乙烯外皮
2. 聚酯树酯沥青
3. 钢绞线层
4. 铝制防水层
5. 聚碳酸酯
6. 铜管或铝管
7. 石蜡烷烃
8. 光纤

1980年代,開始有了光纖電纜的發展。1988年,跨大西洋電話電纜第一次使用了光學纖維TAT-8。

鋪設及修復[编辑]

電纜鋪設船[编辑]

  • TYCO[12]
  • NSW[13]
  • ASN Marine[14]
  • Elettra;
  • FT Marine[15]
  • Global Marine Systems Limited[16]
  • NTT World Engineering Marine Corporation (NTT-WEM)[17]
  • S. B. Submarine Systems[18]
  • YIT Primatel Ltd.
  • E-MARINE[19]
  • IT International Telecom Inc.[20]
  • Subsea 7.[21]

修復[编辑]

光纜修復的動畫

電纜往往容易遭到漁船的拖網、船錨或海洋生物的意外破壞,有時也会在戰時被敵軍破壞。1929年紐芬蘭大地震所引發大規模的海底崩塌,使得多條海底電纜同時受損。海底電纜受損有可能導致區域性互聯網長途電話服務的中斷,造成難以估算的損失,例如2006年恆春地震正是一例。

修理深海電纜,首先要定位出損壞的位置,損壞的部分将帶到水面上修理。深水帶的電纜必須剪斷被破壞的部份,再帶到水面上與另一頭對接,重新修復的部份會較原來的更長一些。

加拿大新斯科細亞哈利法克斯附近有設立像 CS Cyrus West Field等數家修復公司,擁有專門修復電纜的修復船。有些大型的電信業者如法國電信日本電信電話等也擁有自己的海纜船。

注釋[编辑]

  1. ^ How submarine cables are made, laid, operated and repaired | TechTeleData - Broadband Infrastructure and Consultancy. web.archive.org. 2016-05-26 [2020-05-09]. 
  2. ^ SeaCableHi.jpg (photo). (原始内容存档于2010-12-23). 
  3. ^ 海底光缆10个真相:情报机关爱听鲨鱼爱咬. 新浪科技. [2016-06-29]. (原始内容存档于2016-06-29). 
  4. ^ Conti, Juan Pablo, Frozen out of broadband, Engineering & Technology, 2009-12-05, 4 (21): 34–36, ISSN 1750-9645 
  5. ^ Welcome globusz.com - Hostmonster.com. web.archive.org. 2013-04-14 [2020-05-09]. 
  6. ^ Guarnieri, Massimo. The Conquest of the Atlantic [Historical]. IEEE Industrial Electronics Magazine. 2014-03, 8 (1): 53–67 [2020-05-09]. ISSN 1941-0115. doi:10.1109/MIE.2014.2299492. (原始内容存档于2019-06-03). 
  7. ^ corporateName=National Museum of Australia; address=Lawson Crescent, Acton Peninsula. National Museum of Australia - Overland telegraph. www.nma.gov.au. [2020-05-09]. (原始内容存档于2020-03-30) (英语). 
  8. ^ 林俶寬; 廖學瑞; 丁金彪. 海底電纜工程技術探討──土建規劃設計篇 (PDF). 中華技術. 2012, 95: 48–59 [2018-05-17]. (原始内容存档 (PDF)于2018-05-18). 
  9. ^ 傅朝卿. 台灣氣象建築史調查研究──期末報告 (PDF). 台灣氣象建築史調查研究 (中央氣象局). 2001: 1 [2018-05-17]. (原始内容存档 (PDF)于2018-05-18). 
  10. ^ 蕭旭智. 差異速度與接力網絡:日治時期臺灣的電報與社會 (PDF). 傳播研究與實踐. 2016, 6 (2): 87–116 [2018-05-17]. (原始内容存档 (PDF)于2018-05-18). 
  11. ^ 金廈海纜完工 確保兩岸通訊. [2012]. [永久失效連結]
  12. ^ Tyco Telecommunications - Marine Services. [2005]. (原始内容存档于2007-11-01). 
  13. ^ Norddeutsche Seekabelwerke GmbH. [2005]. (原始内容存档于2020-07-17). 
  14. ^ Cables, Umbilicals and Accessories. [2005]. (原始内容存档于2003-02-20). 
  15. ^ http://www.marine.francetelecom.com/en/. [2006]. (原始内容存档于2007-11-01).  外部链接存在于|title= (帮助)
  16. ^ Global Marine Systems Limited. [2005]. (原始内容存档于2007-11-12). 
  17. ^ NTT World Engineering Marine Corporation (NTT-WEM). [2005]. (原始内容存档于2007-11-13). 
  18. ^ S. B. Submarine Systems. [2005]. (原始内容存档于2007-09-28). 
  19. ^ Emirates Telecommunications & marine Services FZE. [2006]. (原始内容存档于2007-09-28). 
  20. ^ IT International Telecom Inc.. [2006]. (原始内容存档于2011-02-02). 
  21. ^ Subsea 7.. [2007]. (原始内容存档于2013-04-20). 

參見[编辑]

外部鏈接[编辑]