海底光纜——你不知道的秘密！

數(shù)學(xué)算法俱樂(lè)部

日期?：?2020年12月16日?? ? ??

正文共?：1596字

來(lái)源?：?網(wǎng)優(yōu)雇傭軍

海底光纜是互聯(lián)網(wǎng)的“中樞神經(jīng)”，承載了全球90%以上的國(guó)際語(yǔ)音和數(shù)據(jù)傳輸，沒(méi)有它，互聯(lián)網(wǎng)只是一個(gè)局域網(wǎng)。

▲海底光纜分布圖

一直以來(lái)，它因埋藏于海底深處而披上神秘面紗，今天我們帶你走進(jìn)海底光纜的世界。

海底光纜長(zhǎng)什么樣子?

海底光纜與陸地光纜一樣，里面是頭發(fā)絲大小的纖芯，不過(guò)，海底光纜需更為加強(qiáng)的鎧裝保護(hù)，且還有一個(gè)重要的組成部分——遠(yuǎn)供電源導(dǎo)體，它將電輸送到海底中繼器。

遠(yuǎn)供導(dǎo)體和海底中繼器到底是什么關(guān)系?我們先來(lái)看看海底光纜系統(tǒng)組成。

海底光纜系統(tǒng)由兩部分組成：岸上設(shè)備和水下設(shè)備。

水下設(shè)備主要包括光纜、光放大器/中繼器和水下分支單元。

岸上設(shè)備主要包括光纜終端設(shè)備、遠(yuǎn)供電源設(shè)備、線路監(jiān)測(cè)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)管理設(shè)備和接地裝置等設(shè)備。

光纜終端設(shè)備負(fù)責(zé)兩端信號(hào)處理、發(fā)送和接收;檢測(cè)設(shè)備就是告警監(jiān)控和故障定位等。

重點(diǎn)說(shuō)說(shuō)這個(gè)遠(yuǎn)供電源設(shè)備。

眾所周知，盡管光纖速度快、帶寬足，但由于衰耗，它不能無(wú)限制的進(jìn)行信號(hào)傳輸，所以，為了實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離傳輸，需要在中間加中繼器(信號(hào)放大器)。

這個(gè)問(wèn)題在陸地上很容易解決，但是到了海底就變得棘手了。

茫茫大海，哪來(lái)的電源為中繼器供電?

所以，如上圖所示，海底光纜系統(tǒng)在兩端的陸地上配置了遠(yuǎn)供電源設(shè)備，它通過(guò)海底光纜的遠(yuǎn)供導(dǎo)體向海底中繼器饋電，從而解決供電的問(wèn)題。

這個(gè)供電采用的是高電壓、低電流的直流供電，供電電流1安培左右，供電電壓可高達(dá)幾千伏。

再說(shuō)說(shuō)海底光纜的加強(qiáng)鎧裝保護(hù)。

盡管海底光纜不用擔(dān)心挖掘機(jī)那一鏟子，但是會(huì)受到船錨、自然災(zāi)害(地震、海嘯等)等影響，還有充滿好奇的鯊魚閑著沒(méi)事過(guò)來(lái)磨磨牙，一旦遭到破壞影響極大，修復(fù)一趟極不容易，所以，需要加強(qiáng)鎧裝保護(hù)。

鎧裝保護(hù)根據(jù)海水的深淺度不同而不一樣。通常在海水較淺的地方，需要更強(qiáng)的鎧裝保護(hù)，主要是為了抵御過(guò)往船只的威脅。而在海水很深的地方，幾乎不需要加強(qiáng)鎧裝，光纜直徑不到20毫米。

下圖是各種海底光纜樣本。

再來(lái)介紹一下中繼器。長(zhǎng)啥樣呢?

這是在光纜敷設(shè)船上的中繼器。

從圖片上可以看到，中繼器直徑比海底光纜大得多，正是因?yàn)檫@家伙的尺寸限制了海底光纜的纖芯數(shù)量。因?yàn)楣饫|的纖芯越多，中繼器就會(huì)成比例擴(kuò)大，同時(shí)對(duì)供電的要求也隨之加大。

這些海底光纜和中繼器一旦放進(jìn)海里后，如果不出現(xiàn)故障，幾十年就可以不用管它了。

那接下來(lái)我們來(lái)看一看海底光纜系統(tǒng)的岸上設(shè)備部分吧。

供電幾千伏電壓的電源機(jī)房到底長(zhǎng)什么樣(無(wú)比好奇)?

下圖左邊藍(lán)色的機(jī)柜就是遠(yuǎn)端供電設(shè)備。

這個(gè)藍(lán)色機(jī)柜里面由直流變換器組成，每一個(gè)變換器提供幾千伏直流電，且是N+1備份的。

這是電源監(jiān)控界面，實(shí)時(shí)顯示海底光纜的供電電壓情況。

和所有的電源機(jī)房一樣，這里也有備電電池，斷電時(shí)可由電池供電。

場(chǎng)面何其壯觀!

除了備電電池，還有用于備電的柴油發(fā)電機(jī)...

最后是線路終端設(shè)備機(jī)房。

海底光纜上岸后，會(huì)接入陸地終端設(shè)備，再通過(guò)配線架連接到傳輸終端設(shè)備，最后連接到各大數(shù)據(jù)中心。

▲配線架機(jī)房

這樣一來(lái)，海底光纜就連通了全球互聯(lián)網(wǎng)了。

那海底光纜斷了之后是怎么修復(fù)的呢?

海底光纜的修復(fù)非常復(fù)雜，茫茫大海，要找到幾千米深處的不到10厘米的光纜，還要判斷故障點(diǎn)，仿若大海撈針。

不過(guò)，這難不倒那些聰明能干的通信工程師。

▲海底光纜修復(fù)動(dòng)態(tài)圖

首先，得用OTDR儀器找到故障點(diǎn)，判斷斷點(diǎn)具體位置，再派出水下機(jī)器人(ROV)在斷點(diǎn)處剪斷光纜，接著將光纜的兩端拉到在船上進(jìn)行熔接。這個(gè)熔接過(guò)程相當(dāng)復(fù)雜，因?yàn)樾鑼?duì)光纜里的頭發(fā)絲粗細(xì)的光纖一根一根熔接。

▲ROV

完成光纜熔接后，將修復(fù)好的光纜拋入海中，并對(duì)其進(jìn)行"沖埋"，即用高壓水槍將海底的淤泥沖出一條溝，再將修復(fù)的海底光纜"安放"進(jìn)去，這一過(guò)程也由機(jī)器人完成。

—?THE END —

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