科技互聯網的發展，是一部從有線到無線的變遷史。
八九十年代，我們只能通過電話線撥號上網。現在蜂窩網絡、WiFi 讓每個人隨時隨地與數字世界連接。
在手機這個最常用的上網設備上，我們開始習慣無線傳輸和耳機孔的消失，現在無線充電又試圖將一根根充電線砍掉。
互聯網讓全球都無線連接起來，讓千里之外的人們也能面對面交談，事實真的是這樣的嗎？
實際上，互聯網世界從來就不是「無線」的，而是靠遍佈深海中的無數海底光纜連接起來。如果哪一條斷了，你可能連微信都發不出去。
海底光纜如何連接全球互聯網
我們印象中的互聯網，往往是看不見摸不着的虛擬世界。而真實的互聯網世界，大概長這樣：
這是分佈在全球的約 380 條海底光纜，總長度超過 120 萬公里，可以繞地球 30 圈。除了南極洲，海底光纜連接起地球上所有大陸的互聯網。
這些海底光纜承擔着全球超過 95% 的國際數據傳輸，就像是互聯網的毛細血管。
我們能在異國他鄉和國內的家人視頻通話，能在手機上看英超、NBA 等國際體育賽事的直播，全賴這些深埋海底的光纜。
當你我在上海用手機發送一段視頻給紐約的朋友，這段視頻的數據被附近的基站接受後，要先後經過機房、數據中心，接着在海底光纜中跨越太平洋，最後才會被紐約的朋友接收。
▲ 圖片來自：TE Connectivity
整個路程長達 1.5 萬公里，可耗時只需 1 秒，海底光纜就是互聯網世界中傳輸數據的高速公路。
目前傳輸速度最快的海底光纜是橫跨大西洋 6600 公里的 Marea，由微軟、Facebook 和電信基礎設施公司 Telxius 聯合開發，理論上每秒最高可傳輸 160 TB 的數據。
160Tbps 是什麼概念？這個數據傳輸速度是一般家庭寬帶的 1600 萬倍，相當於同時傳輸 7100 萬部高清電影。
由於海底光纜要連接幾個大洲的不同國家，長度起步一般都在數千公里以上。其中最長的一條是最長的是亞歐三號海底光纜（SeaMeWe-3），西起德國諾爾登，東至日本沖繩，跨越 3.9 萬公里，連接起四個大洲。
▲亞歐三號海底光纜共有 39 個登陸點.
你可能會説，為什麼不能像過去電視一樣用衞星傳輸數據，而且馬斯克的 SpaceX 不是還在打造覆蓋全球的衞星互聯網嗎？
可實際上，衞星傳輸還遠遠不能取代海底光纜。
且不説通過近地軌道的衞星傳輸距離要比海底光纜要長，更無法承載互聯網龐大的容量，海底光纜通信容量是衞星的 1000 倍以上，而且衞星還更容易受到天氣情況影響。
因此綜合傳輸效率和成本考量，海底光纜是目互聯網通信最優的選擇。
據信息產業部傳輸規劃部門專家劉戰霞介紹，在所有的光纜通信中，互聯網通信佔用的帶寬佔到 90% 以上。只有小部分通過衞星傳輸。
正因為海底光纜幾乎承擔整個全球互聯網的通信，一旦出現故障，後果可能不堪設想。
比如 2006 年台灣地震造成該海域的 13 條海底光纜斷裂，直接讓中國網民一個月無法正常上網，當時中國的網民數量才 1.3 億。
而在 2013 年，一羣無聊的人潛入海底切斷了東南亞-中東-西歐 4 號光纜，導致埃及的網速瞬間下降了 60%。
這樣的事情如果發生在今天，無法想象我們的生活會受到怎樣的影響。
人類第一條越洋電纜，意義比肩哥倫布發現新大陸
雖然互聯網誕生才 50 年，其實早在 100 多年前，在電話還沒誕生的年代，人類就開始通過鋪設海底電纜進行遠距離通信。
人類史上第一條海底電纜在 1850 年鋪設完成，由盎格魯-法國電報公司開發，跨越英吉利海峽連接英法兩國，只能用於發送摩斯電報密碼，由於沒有任何保護措施，還曾被漁民當做大魚打撈上來。
▲ 早年的海底電纜採用是銅線材質.
海底電纜在歐洲鋪設成功後，英國人很快就將目光放到了大西洋彼岸的北美大陸。然而兩者的難度卻天差地別，輪船光是要跨越大西洋就要花三週多的時間。更重要的是，連接歐洲和北美所需電纜的重量，遠遠超過當時任何一艘船隻。
1854 年，從紐約到紐芬蘭的海底電纜遭遇資金問題，負責這項工程一位英國工程師到紐約尋求投資，認識了美國企業家塞勒斯·韋斯特·菲爾德（Cyrus West Field）。
▲ 塞勒斯·韋斯特·菲爾德.
兩人一拍即合，一個將載入人類史冊的海底電纜工程開始了。
在斯蒂芬·茨威格經典的歷史傳記文集《人類羣星閃耀時》中，就專門用了一個章節來講述菲爾德如何鋪設第一條越洋電纜。
1858 年 8 月，第一個單詞通過細細的銅線傳到了美國，首條跨洋海底電纜鋪設完成。
消息一出美國舉國歡慶，菲爾德一夜之間成為和哥倫布相提並論的國家英雄。當時英國《泰晤士報》在社論中給出了這樣的評價：
▲英女王和美國總統互致賀電.
然而這條電纜只工作了一個月就罷工了，菲爾德也成英雄變成了「騙子」。之後幾年美國內戰爆發、世界經濟蕭條接踵而至，菲爾德的公司也快到倒閉了，他卻始終沒有放棄那條大西洋深處的電纜。
終於在 1866 年 7 月 13 日，歷經十多年、數次失敗後，菲爾德終於成功了，菲爾德也成了公認的「電纜之父」，給今天的全球互聯網埋下了重要的伏筆。
在菲爾德的越洋海底電纜鋪設鋪設成功 22 年後，中國的首條海底電纜也開始投入使用。全長 117 海里，耗資 22 萬銀元，用於清朝朝廷與台灣的通信。
這條電纜一直工作到 1931 年，因為福建電信職工不滿南京政府迫於日本壓力簽下的不平等條約，才主動切斷。
直到 1988 年，光纖材料的發展讓海底電纜升級為海底光纜，逐漸成為全球互聯網重要的基礎設施。
除了電信運營商，為了滿足越來越大的帶寬需求以及減少數據傳輸成本，各大互聯網巨頭也紛紛花費巨資投入到海底光纜的建設。
Google 高級工程副總裁曾在 2018 年在官方博客中表示，過去 3 年 Google 在網絡基礎設施上的投入已經超過 300 億美元，正在籌建的三條的海底光纜的花費也將破億。
▲Google 在全球中的海底光纜.
不久前 Google 又宣佈建造一條新的海底光纜 Grace Hopper，用於連接美國，英國和西班牙。據悉該光纜具有 16 對光纖，將會刷新光纜的帶寬記錄，目前的海底光纜使用的光纖一般只有 6-8 對。
屆時，廣大網民的上網速度又將提升一個量級。
怎麼將光纜放入數千米深的海底
海底光纜的特點除了長，還有深。最深的海底光纜鋪設在 8000 多米下的深海，深度相當於一座珠穆朗瑪峰。
那麼怎麼將這些長達數千到數萬公里的光纜，鋪設到幾千米深的海底呢？
這是被公認為世界上最複雜且困難的大型工程之一，除了要將重達數千噸的光纜運上船，鋪設過程中還要在幾萬公里的航線上避開暗礁巖石，這在波濤洶湧的海中並不是一件容易的事。
光纜的鋪設任務由鋪纜船來執行，但在出海之前的準備功夫不少。除了對鋪設路線進行調查，規劃適合的路線，光是將上千噸的光纜捲到船上的儲纜盤就要幾周時間。
鋪纜船的鋪設過程主要分為淺海區域和深海區域兩個階段。
在淺海區域，鋪纜船載着光纜開到距離登陸點數公里外的海上，再由小型的接駁船將光纜綁在浮標上牽引至岸邊，然後拆除浮標，讓光纜沉入海底，最後由潛水員或遙控機器人將光纜掩埋。
更大的挑戰則在深海區域，這十分考驗鋪纜船的駕駛技術。因為要控制好航行速度、光纜釋放速度，以保證光纜的入水角度、敷設張力適宜，才能避免損害光纜中的光纖，順利完成鋪設。
要將光纜鋪設到海底，還離不開埋設犁，其外形和功能和耕田所用的犁沒什麼不同，只不過它是在幾千米深的海床「耕作」。
當埋設犁帶着光纜被下放到海底後，首先通過噴注工具噴出高壓水流，在海底衝出一條深約 2 -3 米的溝槽，再通過導纜孔將光纜放入溝槽，最後用泥土覆蓋在光纜上。
▲圖片來自：YouTube
鋪設完成之後也並非一勞永逸，故障後的維修難度一點不亞於鋪設。
還記得菲爾德那條越洋電纜嗎？故障後用了 7 年多才維修成功，儘管今天光纜技術已經大大進步，維修過程依然不簡單。
其實為了保證光纜不被海水腐蝕、魚類撕咬，光纜本身就裝備了幾層由聚乙烯、瀝青、鋼線、銅管等材料組成的「鎧甲」，它們要保護的是隻有一根頭髮絲大小的光纖。
跟很多人的直覺相反的是，越是在淺海區域，光纜的保護層越多，也更粗大。在深海的光纜則無需這麼多保護，因為在淺海反而更容易因為捕魚、船隻等人類活動遭到破壞。
▲ 圖片來自：nec
海底光纜因為天災人禍而損壞每年都會發生一兩百次，故障發生後，要在數萬公里的光纜中定位損壞的那個位置，是第一個難點。
光纜定位故障一般會先採用光時域反射儀（OTDR）在光纜中發射一段激光信號，就可以根據斷裂位置的信號反彈估算出大概位置。
接着技術人員再給光纜發射特定的電壓和低頻聲波信號兩個信號，被維修船上的傳感器定位後，可以進一步確認光纜的故障位置。
接下來維修船會駛到故障位置上方，如果在光纜位於 2000 米以內的海底，就會派出水下機器人，挖出海底的光纜，切斷故障部分，將剩餘兩端帶回船上修復。
▲ 圖片來自：Wired
如果在 2000 以下的深海，就要出動一個巨型的抓鬥，將光纜勾回海面，整個操作過程就像在玩一個超大的娃娃機。
接着就是在船上，用光纖熔接機將光纜切斷的部分與替代光纜拼接到起來，因為光纖比一根頭髮更細，拼接工作就像一場精細的外科手術。測試沒問題後，就會再次將光纜埋入海底。
修復光纜不僅耗時耗力，還燒錢。修復一根光纜的費用從數十萬美元到數百萬歐元不等，但在今天，相比起網絡癱瘓造成的損失，這點維修費不算什麼。
這一條條海底光纜連接了我們的互聯網世界，你在對話框收到的一個單詞、一張圖片或一段視頻、在 Netflix、YouTube 上看到的每一幀畫面，都可能在深邃的海底跨越萬里才出現在你的屏幕上。
題圖來自：《無敵破壞王》
資料來源：愛範兒（ifanr）
八九十年代，我們只能通過電話線撥號上網。現在蜂窩網絡、WiFi 讓每個人隨時隨地與數字世界連接。
在手機這個最常用的上網設備上，我們開始習慣無線傳輸和耳機孔的消失，現在無線充電又試圖將一根根充電線砍掉。
互聯網讓全球都無線連接起來，讓千里之外的人們也能面對面交談，事實真的是這樣的嗎？
實際上，互聯網世界從來就不是「無線」的，而是靠遍佈深海中的無數海底光纜連接起來。如果哪一條斷了，你可能連微信都發不出去。
海底光纜如何連接全球互聯網
我們印象中的互聯網，往往是看不見摸不着的虛擬世界。而真實的互聯網世界，大概長這樣：
這是分佈在全球的約 380 條海底光纜，總長度超過 120 萬公里，可以繞地球 30 圈。除了南極洲，海底光纜連接起地球上所有大陸的互聯網。
這些海底光纜承擔着全球超過 95% 的國際數據傳輸，就像是互聯網的毛細血管。
我們能在異國他鄉和國內的家人視頻通話，能在手機上看英超、NBA 等國際體育賽事的直播，全賴這些深埋海底的光纜。
當你我在上海用手機發送一段視頻給紐約的朋友，這段視頻的數據被附近的基站接受後，要先後經過機房、數據中心，接着在海底光纜中跨越太平洋，最後才會被紐約的朋友接收。
▲ 圖片來自：TE Connectivity
整個路程長達 1.5 萬公里，可耗時只需 1 秒，海底光纜就是互聯網世界中傳輸數據的高速公路。
目前傳輸速度最快的海底光纜是橫跨大西洋 6600 公里的 Marea，由微軟、Facebook 和電信基礎設施公司 Telxius 聯合開發，理論上每秒最高可傳輸 160 TB 的數據。
160Tbps 是什麼概念？這個數據傳輸速度是一般家庭寬帶的 1600 萬倍，相當於同時傳輸 7100 萬部高清電影。
由於海底光纜要連接幾個大洲的不同國家，長度起步一般都在數千公里以上。其中最長的一條是最長的是亞歐三號海底光纜（SeaMeWe-3），西起德國諾爾登，東至日本沖繩，跨越 3.9 萬公里，連接起四個大洲。
▲亞歐三號海底光纜共有 39 個登陸點.
你可能會説，為什麼不能像過去電視一樣用衞星傳輸數據，而且馬斯克的 SpaceX 不是還在打造覆蓋全球的衞星互聯網嗎？
可實際上，衞星傳輸還遠遠不能取代海底光纜。
且不説通過近地軌道的衞星傳輸距離要比海底光纜要長，更無法承載互聯網龐大的容量，海底光纜通信容量是衞星的 1000 倍以上，而且衞星還更容易受到天氣情況影響。
因此綜合傳輸效率和成本考量，海底光纜是目互聯網通信最優的選擇。
據信息產業部傳輸規劃部門專家劉戰霞介紹，在所有的光纜通信中，互聯網通信佔用的帶寬佔到 90% 以上。只有小部分通過衞星傳輸。
正因為海底光纜幾乎承擔整個全球互聯網的通信，一旦出現故障，後果可能不堪設想。
比如 2006 年台灣地震造成該海域的 13 條海底光纜斷裂，直接讓中國網民一個月無法正常上網，當時中國的網民數量才 1.3 億。
而在 2013 年，一羣無聊的人潛入海底切斷了東南亞-中東-西歐 4 號光纜，導致埃及的網速瞬間下降了 60%。
這樣的事情如果發生在今天，無法想象我們的生活會受到怎樣的影響。
人類第一條越洋電纜，意義比肩哥倫布發現新大陸
雖然互聯網誕生才 50 年，其實早在 100 多年前，在電話還沒誕生的年代，人類就開始通過鋪設海底電纜進行遠距離通信。
人類史上第一條海底電纜在 1850 年鋪設完成，由盎格魯-法國電報公司開發，跨越英吉利海峽連接英法兩國，只能用於發送摩斯電報密碼，由於沒有任何保護措施，還曾被漁民當做大魚打撈上來。
▲ 早年的海底電纜採用是銅線材質.
海底電纜在歐洲鋪設成功後，英國人很快就將目光放到了大西洋彼岸的北美大陸。然而兩者的難度卻天差地別，輪船光是要跨越大西洋就要花三週多的時間。更重要的是，連接歐洲和北美所需電纜的重量，遠遠超過當時任何一艘船隻。
1854 年，從紐約到紐芬蘭的海底電纜遭遇資金問題，負責這項工程一位英國工程師到紐約尋求投資，認識了美國企業家塞勒斯·韋斯特·菲爾德（Cyrus West Field）。
▲ 塞勒斯·韋斯特·菲爾德.
兩人一拍即合，一個將載入人類史冊的海底電纜工程開始了。
在斯蒂芬·茨威格經典的歷史傳記文集《人類羣星閃耀時》中，就專門用了一個章節來講述菲爾德如何鋪設第一條越洋電纜。
1858 年 8 月，第一個單詞通過細細的銅線傳到了美國，首條跨洋海底電纜鋪設完成。
消息一出美國舉國歡慶，菲爾德一夜之間成為和哥倫布相提並論的國家英雄。當時英國《泰晤士報》在社論中給出了這樣的評價：
引用自哥倫布發現新大陸以來，還沒有哪一種方式在極大的擴展人類活動進程中，可以與此事相提並論。
▲英女王和美國總統互致賀電.
然而這條電纜只工作了一個月就罷工了，菲爾德也成英雄變成了「騙子」。之後幾年美國內戰爆發、世界經濟蕭條接踵而至，菲爾德的公司也快到倒閉了，他卻始終沒有放棄那條大西洋深處的電纜。
終於在 1866 年 7 月 13 日，歷經十多年、數次失敗後，菲爾德終於成功了，菲爾德也成了公認的「電纜之父」，給今天的全球互聯網埋下了重要的伏筆。
在菲爾德的越洋海底電纜鋪設鋪設成功 22 年後，中國的首條海底電纜也開始投入使用。全長 117 海里，耗資 22 萬銀元，用於清朝朝廷與台灣的通信。
這條電纜一直工作到 1931 年，因為福建電信職工不滿南京政府迫於日本壓力簽下的不平等條約，才主動切斷。
直到 1988 年，光纖材料的發展讓海底電纜升級為海底光纜，逐漸成為全球互聯網重要的基礎設施。
除了電信運營商，為了滿足越來越大的帶寬需求以及減少數據傳輸成本，各大互聯網巨頭也紛紛花費巨資投入到海底光纜的建設。
Google 高級工程副總裁曾在 2018 年在官方博客中表示，過去 3 年 Google 在網絡基礎設施上的投入已經超過 300 億美元，正在籌建的三條的海底光纜的花費也將破億。
▲Google 在全球中的海底光纜.
不久前 Google 又宣佈建造一條新的海底光纜 Grace Hopper，用於連接美國，英國和西班牙。據悉該光纜具有 16 對光纖，將會刷新光纜的帶寬記錄，目前的海底光纜使用的光纖一般只有 6-8 對。
屆時，廣大網民的上網速度又將提升一個量級。
怎麼將光纜放入數千米深的海底
海底光纜的特點除了長，還有深。最深的海底光纜鋪設在 8000 多米下的深海，深度相當於一座珠穆朗瑪峰。
那麼怎麼將這些長達數千到數萬公里的光纜，鋪設到幾千米深的海底呢？
這是被公認為世界上最複雜且困難的大型工程之一，除了要將重達數千噸的光纜運上船，鋪設過程中還要在幾萬公里的航線上避開暗礁巖石，這在波濤洶湧的海中並不是一件容易的事。
光纜的鋪設任務由鋪纜船來執行，但在出海之前的準備功夫不少。除了對鋪設路線進行調查，規劃適合的路線，光是將上千噸的光纜捲到船上的儲纜盤就要幾周時間。
鋪纜船的鋪設過程主要分為淺海區域和深海區域兩個階段。
在淺海區域，鋪纜船載着光纜開到距離登陸點數公里外的海上，再由小型的接駁船將光纜綁在浮標上牽引至岸邊，然後拆除浮標，讓光纜沉入海底，最後由潛水員或遙控機器人將光纜掩埋。
更大的挑戰則在深海區域，這十分考驗鋪纜船的駕駛技術。因為要控制好航行速度、光纜釋放速度，以保證光纜的入水角度、敷設張力適宜，才能避免損害光纜中的光纖，順利完成鋪設。
要將光纜鋪設到海底，還離不開埋設犁，其外形和功能和耕田所用的犁沒什麼不同，只不過它是在幾千米深的海床「耕作」。
當埋設犁帶着光纜被下放到海底後，首先通過噴注工具噴出高壓水流，在海底衝出一條深約 2 -3 米的溝槽，再通過導纜孔將光纜放入溝槽，最後用泥土覆蓋在光纜上。
▲圖片來自：YouTube
鋪設完成之後也並非一勞永逸，故障後的維修難度一點不亞於鋪設。
還記得菲爾德那條越洋電纜嗎？故障後用了 7 年多才維修成功，儘管今天光纜技術已經大大進步，維修過程依然不簡單。
其實為了保證光纜不被海水腐蝕、魚類撕咬，光纜本身就裝備了幾層由聚乙烯、瀝青、鋼線、銅管等材料組成的「鎧甲」，它們要保護的是隻有一根頭髮絲大小的光纖。
跟很多人的直覺相反的是，越是在淺海區域，光纜的保護層越多，也更粗大。在深海的光纜則無需這麼多保護，因為在淺海反而更容易因為捕魚、船隻等人類活動遭到破壞。
▲ 圖片來自：nec
海底光纜因為天災人禍而損壞每年都會發生一兩百次，故障發生後，要在數萬公里的光纜中定位損壞的那個位置，是第一個難點。
光纜定位故障一般會先採用光時域反射儀（OTDR）在光纜中發射一段激光信號，就可以根據斷裂位置的信號反彈估算出大概位置。
接着技術人員再給光纜發射特定的電壓和低頻聲波信號兩個信號，被維修船上的傳感器定位後，可以進一步確認光纜的故障位置。
接下來維修船會駛到故障位置上方，如果在光纜位於 2000 米以內的海底，就會派出水下機器人，挖出海底的光纜，切斷故障部分，將剩餘兩端帶回船上修復。
▲ 圖片來自：Wired
如果在 2000 以下的深海，就要出動一個巨型的抓鬥，將光纜勾回海面，整個操作過程就像在玩一個超大的娃娃機。
接着就是在船上，用光纖熔接機將光纜切斷的部分與替代光纜拼接到起來，因為光纖比一根頭髮更細，拼接工作就像一場精細的外科手術。測試沒問題後，就會再次將光纜埋入海底。
修復光纜不僅耗時耗力，還燒錢。修復一根光纜的費用從數十萬美元到數百萬歐元不等，但在今天，相比起網絡癱瘓造成的損失，這點維修費不算什麼。
這一條條海底光纜連接了我們的互聯網世界，你在對話框收到的一個單詞、一張圖片或一段視頻、在 Netflix、YouTube 上看到的每一幀畫面，都可能在深邃的海底跨越萬里才出現在你的屏幕上。
題圖來自：《無敵破壞王》
資料來源：愛範兒（ifanr）
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