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。
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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
[编辑]概念及试验
[编辑]1839年,威廉·库克(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。麦克·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·西蒙子(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
[编辑]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。
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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。
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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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
[编辑]电缆铺设船
[编辑]- 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
[编辑]![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/34/Submarine_cable_repair_animation.gif/220px-Submarine_cable_repair_animation.gif)
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
[编辑]注释
[编辑]- ^ 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).
- ^ SeaCableHi.jpg (photo). (原始内容存档于2010-12-23).
- ^ 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).
- ^ Conti, Juan Pablo, Frozen out of broadband, Engineering & Technology, 2009-12-05, 4 (21): 34–36, ISSN 1750-9645
- ^ Welcome globusz.com - Hostmonster.com. web.archive.org. 2013-04-14 [2020-05-09]. 原始内容存档于2013-04-14.
- ^ 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).
- ^ 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).
- ^ 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).
- ^ 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).
- ^ 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).
- ^ 存档副本. [2022-03-17]. (原始内容存档于2022-03-17).
- ^ 存档副本. [2022-03-17]. (原始内容存档于2021-11-16).
- ^ 金廈海纜完工 確保兩岸通訊. [2012].[永久失效链接]
- ^ Google、臉書海纜 棄香港連台、菲. [2022]. (原始内容存档于2022-03-17).
- ^ Tyco Telecommunications - Marine Services. [2005]. (原始内容存档于2007-11-01).
- ^ Norddeutsche Seekabelwerke GmbH. [2005]. (原始内容存档于2020-07-17).
- ^ Cables, Umbilicals and Accessories. [2005]. (原始内容存档于2003-02-20).
- ^ 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) - ^ Global Marine Systems Limited. [2005]. (原始内容存档于2007-11-12).
- ^ NTT World Engineering Marine Corporation (NTT-WEM). [2005]. (原始内容存档于2007-11-13).
- ^ S. B. Submarine Systems. [2005]. (原始内容存档于2007-09-28).
- ^ Emirates Telecommunications & marine Services FZE. [2006]. (原始内容存档于2007-09-28).
- ^ IT International Telecom Inc.. [2006]. (原始内容存档于2011-02-02).
- ^ Subsea 7.. [2007]. (原始内容存档于2013-04-20).
- ^ 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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