連接全球的海底光纜有多脆弱？

【環球時報特約記者 晨陽 環球時報記者 馬俊】隨着信息時代的到來，全球互聯網在現代社會中發揮的作用越來越大，但少有人關注的是，總長140萬公里、400-600條海底光纜才是承載全球信息互聯的關鍵——這些看似不起眼的海底光纜是5G網絡、雲計算、視頻流、金融交易乃至科研、外交等不可或缺的基礎設施。另一方面，它們又經常會因為各種原因而受損，如何減少這樣的風險，成為全球都高度關注的話題。

從電報網絡到全球光纖高速公路

1851年，第一條海底電纜穿過英吉利海峽，連接了英國與法國的電報網絡，有線電報網絡由此通過海底通信電纜逐步連接全球。20世紀初，英國率先建成連接英聯邦各國、環繞世界的電纜網絡。隨着電話和電視的大規模普及，海底通信電纜也在不斷升級。上世紀八九十年代光纖技術的發展，促成海底光纜的廣泛應用，傳輸的信息量也越來越大。英國廣播公司網站介紹稱，如今的海底光纜每秒能夠傳輸數十乃至數百TB的數據，提供了當今最快、最可靠的數據傳輸方法。報道描述稱，每秒1TB的速度足以在一瞬間傳輸大約十幾部兩小時的4K高清電影，僅僅其中一條光纜就可以同時保證數百萬人觀看視頻或發送信息，而不會減慢速度。

美國電信市場調研公司TeleGeography的報告稱，目前全球約有400至600條光纖電纜在世界海底縱橫交錯，總長140萬公里，足以繞地球約35圈。美國商務部國家海洋和大氣管理局的數據顯示，這些電纜承載了全球95%以上的互聯互通的數據流。美國智庫戰略與國際問題研究中心在一份報告中解釋説，如果沒有這些鋪設在全球海底的數百條光纜作為數據高速公路，現代社會早已習慣的5G網絡、雲計算、視頻流、金融交易以及科研、外交等都不可能實現。

中國信息通信研究院的報告顯示，雖然國際通信除了海底光纜外，還有陸纜和衞星等方式，但後兩者都有各自的不足。陸纜主要用於鄰近國家的通信場景，跨越多個國家的陸纜組網運營尚不夠成熟；而衞星通信技術雖然已經得到較快發展，但受限於衞星傳輸速度的帶寬，能夠同時容納的用户數量有限，因此在比較長的時間裏，在國際通信中，海底光纜仍將起到主導作用。從全球光纜佈局情況看，美國、英國、日本、新加坡以及中國香港等地憑藉優越的地理通達性和信息資源豐富的優勢，成為許多國際海底光纜的起點或關鍵節點。

讓西方尤其是美國密切關注的是，雖然海底光纜的運營商為數眾多，但具備海底光纜建設能力的企業卻屈指可數，長期以來一直由美國SubCom公司、日本NEC公司和法國阿爾卡特海底網絡公司主導着海底光纜的建設，之前85%的海底光纜都由歐洲、美國和日本公司鋪設，“直到2008年中國公司加入了競爭”。美國媒體聲稱，如今中國華海通信技術有限公司已成為全球領先的海底光纜企業之一，“在過去幾年中修復了全球近25%的現有海底光纜，並安裝了18%的新設光纜”。美國智庫大西洋理事會的學者布拉夫表示，憑藉更低的建造成本，中國光纜鋪設公司與西方同行相比已變得極具競爭力。美國《華爾街日報》甚至警告稱，全球海底光纜需要頻繁維護，相關工程船隻非常緊缺，全球大概只有五六十艘。“鑑於中國造船業整體都在以前所未有的速度發展，未來這些海底光纜的維護工作可能都將由中國公司來完成”。

部分國際人士近年頻繁以國家安全為由，無端抹黑中國海底光纜工程。新德里觀察者基金會安全戰略與技術中心主任薩米爾·帕蒂爾聲稱，“海底光纜存在遭到監控的風險。中國可通過海底光纜即時收集其他國家的敏感數據。”美國“政客”新聞網9月爆料稱，美歐正在制定一項“加強海底光纜網絡安全”計劃，試圖將中國排除在項目之外。

中國外交部發言人毛寧曾駁斥稱，美國政府蓄意抹黑打壓中國和世界各地的信息通信類企業，目的就是要打造一個美國獨家主導、沒有任何對手、不受任何監督的全球監控網絡，為它肆意監聽、竊密開“方便之門”。中國信息安全企業安天集團稱，美方“舞動綠洲”項目的目的就是“監聽歐洲、亞洲遠東地區的光纜數據”。美國最先進的“海狼”級攻擊核潛艇“吉米·卡特”號也負責執行海底光纜監聽的秘密任務。

每年約有150-200起損壞事件

英國廣播公司網站介紹説，海底光纜的核心是數對光纖束，它們負責保證光信號在長距離傳輸大量數據時不出現明顯衰減。光纖束的外面被海洋級聚乙烯、結構加固件、銅或鋁套件等保護套層層包裹，旨在應對惡劣的海底環境，包括水下壓力、磨損、捕魚活動或船錨拖曳帶來的損壞。通常海底光纜的實際直徑受鋪設海底的深度、環境等諸多因素影響。淺海的海底光纜往往更容易受到外力破壞，因此保護更嚴密、直徑更大。

報道稱，鋪設海底光纜的過程首先從徹底的海底調查開始，通過在海圖上設置詳細的鋪設路線，繞開海底火山或峽谷等容易導致光纖受損的地形，並儘量減少對環境的影響。此後，配備有巨型光纜卷軸的專用光纜鋪設船在預定路線上航行。隨着鋪設船的移動，光纜被打開並小心地鋪設在海底。在很多區域，尤其是人類海洋活動頻繁的海域，需要水下纜線埋設機提供協助。它就類似耕田時使用的犁，由光纜鋪設船拖曳前進，並根據指令向海底噴射出高壓水柱，將海底泥沙衝開形成光纜溝。在光纜鋪設到位後，通常還會用水下機器人填平光纜溝，以減少可能的外部傷害。此外，每隔一段距離還會安裝中繼器以放大光信號，確保數據長距離傳輸而不會衰減。整個光纜鋪設過程根據情況不同，可能需要持續數月甚至數年。

儘管採用了各種保護措施，但海底光纜仍難免會遭遇損壞的情況。國際電纜保護委員會的海洋環境顧問邁克·克萊爾透露，“每年約有150到200起全球海底光纜損壞事件。但如果將其與140萬公里的總長度相比，（海底光纜損壞的事件）並不是很多，而且在大多數情況下，當這種損壞發生時，可以相對較快地修復。”

如果海底光纜出現故障，通常會派遣專業維修船查找故障點並進行維修。英國廣播公司介紹稱，1929年加拿大紐芬蘭地震造成海底電纜損壞，最後花了9個月才得以修復。但阿爾卡特海底網絡公司負責海上運營的副總裁米克·麥戈文表示：“現代光纜的修復時間只需要一兩週，具體取決於實際位置和當地的天氣。所有這些維修船都戰略性地部署在世界各地。考慮到海底光纜系統實際有多大時，維修所花費的時間就顯得並不那麼長。”

據介紹，由於海底光纜的全球網絡已經成形，因此少數幾根光纜中斷，數據可以通過其他線路傳遞，因此大部分人日常生活中可能很難有直接感受，最多隻會出現略微的網絡延遲。麥戈文表示，雖然海底光纜的維修時間需要一兩週，但這並不意味着整個國家的互聯網都會癱瘓同樣長的時間。許多國家的光纜數量和帶寬都超過了最低要求（即所謂冗餘設計），即便其中部分海底光纜損壞，其他線路可以彌補不足。“大多數人永遠不會注意到一根海底光纜是否出現損壞——也許只是一篇文章的加載時間比正常情況多了那麼一兩秒鐘。”不過那些對數據時間敏感性高的部分行業，海底光纜的中斷問題所造成的影響就相當大了。如果出現大面積海底光纜中斷，則可能導致嚴重的對外信息聯絡不暢或中斷。

修復已有成熟解決方案

主營海底光纜維修的“全球海運”海底工程公司負責歐洲、中東和非洲維護主管史蒂芬·霍登表示，如今大部分海底光纜故障都與人類活動有關，如船舶拋錨或拖網漁船撒網掛住海底光纜。這些情況通常發生在距離海面200-300米的深度。他表示，全球只有10%-20%的光纜故障與自然災害有關，常見的情況是光纜與海底岩石反覆摩擦的地方出現破損。

海洋環境顧問克萊爾稱，有媒體會津津樂道地介紹“鯊魚咬穿光纜導致通信中斷”，這種情況在通信電纜時代曾出現過，但如今早已不復存在，因為光纜行業已經普遍使用凱夫拉縴維來加強海底光纜的保護。

據介紹，如今業內對於海底光纜的修復已經有非常成熟的解決方案。佈設在深海海底的光纜在設計時就注意輕薄，以方便維修——從海面以下數千米處拖出沉重的光纜會給維修工作帶來極大挑戰。維修者通常會用專業工具定位光纖破損的具體位置，然後維修船使用水下機器人或抓鈎工具，將埋在海底的光纜挖出並切掉破損部分。之後再將撈起的光纜兩端固定在船上，在顯微鏡的幫助下將光纖逐一拼接熔焊在一起，以確保良好的連接。新的海底光纜連接完成後，還需經過反覆測試，以確保通信及數據傳輸正常，最後再將其重新埋入海底。     

為減少海底光纜損壞的情況，多國專家提議建立“光纜保護區”，以限制在海底光纜鋪設地點附近的高風險活動。美國“趣味工程師”網站認為，未來海底光纜可能仍會繼續承載世界上絕大多數的互聯網通信，但互聯網通信衞星星座可以作為必要的應急手段。