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海底电缆

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海底电缆，又称海底通讯电缆（英语：Submarine communication cables），是用绝缘材料包裹的导线，铺设在海底，用于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，后来开始引入电话通讯，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。海底光缆不仅历史悠久，对比通讯卫星在传输数据上也有着压倒性的优势。虽然人造卫星的方案看似简单不少，但是通信卫星均部属在3.5万公里高的地球同步轨道或甚至更远的闪电轨道上，封包来回花费的时间与海底光缆相比会长很多，通讯品质和速度也无法与之相比。

典型海底光缆的结构解析：
1. 聚乙烯外皮
2. 聚酯树酯或沥青层
3. 钢绞线层
4. 铝制防水层
5. 聚碳酸酯层
6. 铜管或铝管
7. 石蜡，烷烃层
8. 光纤束

现代电缆通常直径约25毫米（0.98英寸），深海段重约1.4吨/公里（2.5短吨/英里；2.2吨长/英里），尽管大部分电缆较长，但深海段较重的电缆用于海岸附近的浅水部分[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洲。[3]南极洲是唯一没有海底电缆联结的洲。所有电话，影片和电子邮件流量必须通过卫星，因为光纤电缆不能承受南极洲10米深冰流，-80˚C低温以及大量的突发状况。[4]

历史

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概念及试验

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1839年，威廉·库克（英语：William Fothergill Cooke）（William Cooke）和查尔斯·惠斯通（Charles Wheatstone）开始进行第一次试验，用一条铜线，加上简单的包裹，纯试验性质。库克和惠斯通在1839年发表了他们的电报之后，横跨大西洋的海底线的想法开始被认为是未来的走向。

萨缪尔·摩尔斯（Samuel Morse）早在1840年就宣布了对海底电缆的展望，并于1842年将一根用焦麻和印度橡胶绝缘的电线浸没在纽约港的水中，并通过电线进行了电报。次年秋天，惠斯通在斯旺西湾进行了类似的实验[5]。要确保长海底电缆的成功，必须使用良好的绝缘体来覆盖导线并防止电流泄漏到水中。早在19世纪初期，普鲁士的电气工程师Moritz von Jacobi就曾尝试过印度橡胶。

另一种可以通过加热熔化的绝缘胶，可以很容易地涂在电线上，并于1842年问世。为英国东印度公司服务的苏格兰外科医生威廉·蒙哥马利（William Montgomerie）将Palattaum古塔胶树的黏性果汁Gutta-percha引入欧洲。二十年前，蒙哥马利曾在新加坡见过用古塔胶制成的鞭子，他相信这对制造外科器械很有用。迈克尔·法拉第（Michael Faraday）和惠斯通（Wheatstone）很快就发现了古塔胶的优点，并且在1845年，后者建议应使用它来覆盖从多佛（Dover）到加来（Calais）铺设的电线。 [6]1847年，时任普鲁士军官的威廉·西门子（William Siemens）在道依茨和科隆之间穿越莱茵河铺设了第一根成功的水下电缆，使用的是古塔胶（gutta percha）绝缘材料。1849年，东南铁路线的电工查尔斯·文森特·沃克（Charles Vincent Walker）在福克斯通（Folkestone）沿岸将两英里长的涂有古塔胶的钢丝浸没在水中，并成功进行了测试。

早年：铜质通讯电缆

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历史上的第一条海底电缆是在1850年在英国和法国之间铺设的，那是由John Watkins Brett的盎格鲁-法国电报公司（Anglo-French Telegraph Company）开设的一条穿越英吉利海峡的电缆，从现在的角度来看当时的电缆品质粗劣，没有其他任何保护。1851年11月13日，第一次架设了拥有受保护核心的电缆，即真正的电缆，1852年，大不列颠及爱尔兰被连接在一起。1852年海底电报公司第一次用缆线将伦敦到巴黎连接在一起。1853年，英格兰一个电缆横跨北海，被架设到荷兰。

1858年的跨大西洋海底电报电缆，但因存在技术问题，完成后只维持了一个月。

1858年塞勒斯·韦斯特·菲尔德（Cyrus West Field）说服英国工业家基金第一次尝试建立一条跨大西洋的电报电缆。但完成后只维持了1个月。这项技术一直存在不少问题。于是科学家们不断尝试更新的技术，1865年和1866年大东电报局则用更为先进的技术，并产生了世界上第一个成功的跨大西洋电缆。1870年在印度用了这项新的技术。

1863年电缆从孟买连结到阿拉伯半岛。

中国大陆首条出现电报线路是由英国、俄国及丹麦铺设，从香港经上海至日本长崎的海底电缆。由于清政府的反对，电缆被禁止在上海登陆。后来丹麦公司不理清政府的禁令，于1871年将线路引至上海公共租界，并在6月3日起开始收发电报。

当爪哇于1871年与澳大利亚北领地达尔文市相连时，海底电缆首先连接了世界各大洲（南极洲除外），这是因为预期到1872年澳大利亚陆上电报线将完工[7]，从而连接南澳大利亚的阿德莱德，并至到澳大利亚。

台湾的第一、二条海底电缆是在1887年完成，包括由淡水连接福建连江川石岛的海底电缆（长177海里，已停用）[8]，以及安平连接澎湖的海底电缆（长53海里，已停用）[9]。

1902年至1903年，海底电缆从美国大陆连接到夏威夷，1902年连接到了关岛，1903年连接到菲律宾。1902年加拿大，澳洲，新西兰和斐济也完成了连线。

1910年，铺设淡水连接至日本长崎的海底电缆（已停用）。[10]

现代：光纤通讯电缆

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2007年电缆图

1980年代，开始有了光纤电缆的发展。1988年，跨大西洋电话电缆第一次使用了光学纤维TAT-8。

现今台湾本岛之国际商用海底光缆接入点包括以下四者，共有15条7个机房，Meta与谷歌等均有投资持股：[11]

  • 宜兰头城：电缆从宜兰县头城镇连结美国、日本、东北亚、东南亚、澳洲、新西兰、菲律宾等地。有APCN、APG、NCP、PLCN、SMW3等五条系统。[12]
  • 新北淡水：电缆从新北市淡水区连结。共两站，均位于新北市淡水海缆站。
  • 新北八里：电缆从新北市八里区连结。有部属EAC-C2C海缆。
  • 屏东枫港：电缆从屏东县枋山乡枫港连结中国大陆、琉球、日本、韩国、关岛，以迄美国西海岸的加州和俄勒冈州。

福州至新北之海底光缆共一条线，为福州市长乐区到新北市淡水区。此系统是福州至新北的直达海底电缆系统，名为：海峡一号（英文：Taiwan Strait Express-1，简称：TSE-1）

金门至厦门之海底光缆共二条线，一条从金门县金宁乡古宁头到厦门市大嶝岛；另1条从金门县金宁乡慈湖乌山头到厦门市观音山。2条光缆系统是金厦专用线路，互为备用，能确保通讯品质与可靠性。[13]

原定2017年由Google、脸书投资的太平洋光纤网络（PLCN）大型计划，该最先进海缆已铺设至香港，但因为美国FCC未核发执照，至今只连接到台湾与菲律宾[14]

铺设及修复

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电缆铺设船

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  • TYCO[15]
  • NSW[16]
  • ASN Marine[17]
  • Elettra;
  • FT Marine[18]
  • Global Marine Systems Limited[19]
  • NTT World Engineering Marine Corporation (NTT-WEM)[20]
  • S. B. Submarine Systems[21]
  • YIT Primatel Ltd.
  • E-MARINE[22]
  • IT International Telecom Inc.[23]
  • Subsea 7.[24]

修复

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光缆修复的动画

电缆往往容易遭到天灾、渔船的拖网、船锚或海洋生物的意外破坏，有时也会在战时被敌军破坏。1929年纽芬兰大地震（英语：1929 Grand Banks earthquake）所引发大规模的海底崩塌，使得多条海底电缆同时受损。海底电缆受损有可能导致区域性互联网和长途电话服务的中断，造成难以估算的损失，例如2006年恒春地震正是一例，此次海底土石流位于吕宋海峡附近，有多条国际枢纽，距离枋山的电缆登陆点不远，途经的海缆亦受波及，[25]

修理深海电缆，首先要定位出损坏的位置，损坏的部分将带到水面上修理。深水带的电缆必须剪断被破坏的部分，再带到水面上与另一头对接，重新修复的部分会较原来的更长一些。

加拿大新斯科细亚哈利法克斯附近有设立像 CS Cyrus West Field等数家修复公司，拥有专门修复电缆的修复船。有些大型的电信业者如法国电信、日本电信电话等也拥有自己的海缆船。

参见

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注释

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  1. ^ How submarine cables are made, laid, operated and repaired | TechTeleData - Broadband Infrastructure and Consultancy. web.archive.org. 2016-05-26 [2020-05-09]. （原始内容存档于2016-05-26）. 
  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]. 原始内容存档于2013-04-14. 
  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. ^ 林俶宽; 廖学瑞; 丁金彪. 海底電纜工程技術探討──土建規劃設計篇 (PDF). 中华技术. 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). 台湾气象建筑史调查研究 (中央气象局). 2001: 1 [2018-05-17]. （原始内容存档 (PDF)于2018-05-18）. 
  10. ^ 萧旭智. 差異速度與接力網絡：日治時期臺灣的電報與社會 (PDF). 传播研究与实践. 2016, 6 (2): 87–116 [2018-05-17]. （原始内容存档 (PDF)于2018-05-18）. 
  11. ^ 存档副本. [2022-03-17]. （原始内容存档于2022-03-17）. 
  12. ^ 存档副本. [2022-03-17]. （原始内容存档于2021-11-16）. 
  13. ^ 金廈海纜完工 確保兩岸通訊. [2012]. [永久失效链接]
  14. ^ Google、臉書海纜 棄香港連台、菲. [2022]. （原始内容存档于2022-03-17）. 
  15. ^ Tyco Telecommunications - Marine Services. [2005]. （原始内容存档于2007-11-01）. 
  16. ^ Norddeutsche Seekabelwerke GmbH. [2005]. （原始内容存档于2020-07-17）. 
  17. ^ Cables, Umbilicals and Accessories. [2005]. （原始内容存档于2003-02-20）. 
  18. ^ 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)
  19. ^ Global Marine Systems Limited. [2005]. （原始内容存档于2007-11-12）. 
  20. ^ NTT World Engineering Marine Corporation (NTT-WEM). [2005]. （原始内容存档于2007-11-13）. 
  21. ^ S. B. Submarine Systems. [2005]. （原始内容存档于2007-09-28）. 
  22. ^ Emirates Telecommunications & marine Services FZE. [2006]. （原始内容存档于2007-09-28）. 
  23. ^ IT International Telecom Inc.. [2006]. （原始内容存档于2011-02-02）. 
  24. ^ Subsea 7.. [2007]. （原始内容存档于2013-04-20）. 
  25. ^ 存档副本. [2022-03-17]. （原始内容存档于2022-03-17）. 

外部链接

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维基共享资源上的相关多媒体资源：海底电缆
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海缆系统 （页面存档备份，存于互联网档案馆）

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