如何鋪設(shè)、防護(hù)和維修海底光纜
和傳統(tǒng)的金屬線纜相比,光纖因?yàn)橛兄l帶寬、損耗低和抗電磁干擾而成為遠(yuǎn)距離通信的首選方案。不過光纜的中的玻璃纖維的強(qiáng)度和金屬線纜相比要更加“脆弱”,因此為了避免外界因素的破壞,遠(yuǎn)距離通信光纜都是埋在地下的。不過還有一種超遠(yuǎn)距離的光纜,是鋪設(shè)在海底的,
那么海底光纜到底是怎么鋪設(shè)的,又是如何解決防護(hù)和維修的問題呢?
陸地光纖的鋪設(shè)要簡單的多,只需挖好電纜溝,然后再由人拉著走然后再埋起來即可。而海底光纜的鋪設(shè)簡單來說就是把光纜放在海底光纜敷設(shè)船上,然后船慢慢開動的同時把光纜平鋪沉入海底。不過實(shí)施起來要困難的多,主要包括光纜路由勘查清理、光纜敷設(shè)和沖埋保護(hù)三個階段。
海底光纜敷設(shè)通常是由挖掘海底的纜線埋設(shè)機(jī)來完成的,工作原理有點(diǎn)像耕田時使用的犁。作業(yè)時,纜線埋設(shè)機(jī)底部的幾排噴水孔同時向海底噴射出高壓水柱,將海底泥沙沖開形成光纜溝,同時設(shè)備上部的導(dǎo)纜孔可以引導(dǎo)光纜到光纜溝底部。纜線埋設(shè)機(jī)由海底光纜敷設(shè)船拖曳前進(jìn),并通過工作光纜通過敷設(shè)船傳輸各種指令。
為了避免由于彎曲半徑過小或張力過大而損傷光纜,敷設(shè)時光纜敷設(shè)船還要使用水下監(jiān)視器、水下遙控車不斷地進(jìn)行監(jiān)視和調(diào)整,控制敷設(shè)船的航行速度、光纜釋放速度來控制光纜的入水角度以及敷設(shè)張力和繞開凹凸不平的地方和礁石。當(dāng)然,光纜敷設(shè)完畢后還要有填埋的工作。在過去常常借海流讓砂自然覆蓋在溝上面,以省去埋纜線的時間,但是也容易受到海流以及其他不安定因素(例如鯊魚)的影響。因此現(xiàn)在通常會用配備高壓水泵的水下機(jī)器人沖一個溝然后放進(jìn)去再埋上泥土。
相對于陸地光纜,海底光纜的環(huán)境要惡劣的多。海底光纜長期浸泡在濃度高的海水中,所以極易受到海水腐蝕,導(dǎo)致光纜強(qiáng)度變差,并且水中的氫分子會擴(kuò)散到光纖的玻璃材料中,使光纖的損耗變大。因此海底光纜的結(jié)構(gòu)是將經(jīng)過一次或兩次涂層處理后的光纖螺旋地繞包在中心,加強(qiáng)構(gòu)件(用鋼絲制成)包在周圍。
目前海底光纜的基本結(jié)構(gòu)通常為:聚乙烯層、聚酯樹酯或?yàn)r青層、鋼絞線層、鋁制防水層、聚碳酸酯層、銅管或鋁管、石蠟,烷烴層、光纖束等。因此其直徑通常是69毫米,每米的重量高達(dá)10公斤,設(shè)計壽命為持續(xù)工作25年。當(dāng)然這種結(jié)構(gòu)正常情況下是不會出現(xiàn)問題的,不過海底光纜必須伴隨著高壓電源(以便為海底中繼器供電),而其產(chǎn)生的電場可能會讓鯊魚誤以為這貨是食物,因此谷歌甚至還為跨太平洋光纜包裝了凱夫拉(一種防彈衣材料)層,不過投入的資金也是巨大的。
雖然在鋪設(shè)在海底,光纜也會因?yàn)榇昂王忯~等不經(jīng)意間的破壞、敵軍的蓄意的破壞以及地震的影響而出現(xiàn)故障,尤其是地震的影響最大。在2006年,受臺灣地震影響,多條國際海底通信光纜發(fā)生中斷,導(dǎo)致國內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)用戶無法正常訪問國外網(wǎng)站;在2011年,受日本地震的影響,多條途經(jīng)日本相關(guān)海域的海底光纜出現(xiàn)故障,而后許多中國用戶發(fā)現(xiàn)無法登錄美國網(wǎng)站。
對于陸地光纜,一般如果不是遇到地震或者認(rèn)為挖斷的話一般是很少出現(xiàn)問題的,如果出現(xiàn)斷裂,斷頭尋找也比較容易,維修時將光線外皮剝開,將玻璃芯放入光纜熔接機(jī)內(nèi)通過高溫將光纜重新連接并重新做好防護(hù)即可。而海底光纜的修復(fù)難度與鋪設(shè)光纜相比有增無減,因?yàn)閺纳钸_(dá)幾百米甚至幾千米的海床上找到直徑不到10厘米的問題光纜如同大海撈針。
而光纖修復(fù)后再續(xù)接的難度也非常大。海底光纜故障處理通常會經(jīng)如下步驟:首先,使用擴(kuò)頻時域反射儀來定位大致的故障位置,然后通過潛水機(jī)器人找到受損海底光纜的精確位置并切斷,然后再將剩余兩端拖回修理船,用備用海底光纜連接受損光纜的兩個斷點(diǎn),經(jīng)測試后以及做好防護(hù)后再重新放回海底。
