海底电缆的一点知识
地球上有许多极为复杂的工程系统，它们每天影响着世界的运作，但会被大部分普通人所忽略。通信网络是人类构建的最庞大的工程系统，作为其基础设施之一的海底电缆，就是这样一个隐藏的庞大系统。
通信与海底电缆的历史
19 世纪 30 年代，电报被发明后，通信行业开始蓬勃发展。1851 年，第一条海底电缆穿过英吉利海峡，连接了英国和法国的电报网络。1866 年，第一条横跨大西洋的海底电缆铺设成功，由曾经世界最大的蒸汽船「大东方号」改建成的电缆铺设船，在爱尔兰和加拿大纽芬兰之间铺设了电缆，从此美洲和欧洲大陆建立了商业电报通信。
| 刚刚铺设完跨大西洋海底电缆的大东方号，1866 年
19 世纪 70 年代，电话被发明，海底电缆本该承担更重要的职责，但由于全球战争和经济萧条的影响，直到 1956 年，第一个跨大西洋的商业电话电缆 TAT-1 才开通运营，支持 35 条电话线路。
1988 年，光缆技术发展成熟，AT&T、STC、阿尔卡特花费 3.35 亿美元，铺设了第一条连接美国、英国、法国的海底光缆 TAT-8，传输速率为划时代的 280 Mbps，但仍主要服务于电话，可以支持 40000 条电话线路。当时，美国和欧洲已经分别开始了活跃的互联网技术研究，在 IBM 的资助下，借助 TAT-8 电缆，第一条跨大西洋的互联网链路，于 1990 年在欧洲核子研究中心和美国康奈尔大学之间建立。
时至今日，全球仍在运行及在建的海底光缆系统有 486 条，以及 1306 个登陆点，总长度超过了 130 万公里，连接了除南极洲以外的所有大洲。海底光缆总点亮容量达到了 1100 Tbps（Lit Capacity，光缆中实际使用的带宽容量，Potential Capacity 潜在容量，指光缆设计最大带宽容量）。
如今虽然有了卫星通信，但由于速率、成本等问题，海底光缆仍承担了约 99% 以上的洲际数据传输任务。
海底光缆数据
专业的通信数据服务商 TeleGeography ，基于海缆数据构建了一个在线地图 Submarine Cable Map（https://www.submarinecablemap.com/），每年会发布一版漂亮的统计图表，从 1999 年至今已经二十多年了。他们也通过 Github 开源了所有的统计数据，每个人都可以基于它们创建有趣的统计图表。
从这些统计数据中，我们可以一窥这个支撑着世界运行的庞大的隐形网络。
| 当今所有在用及在建的 486 条海底电缆及 1306 个登陆点。
容量的增长
几十年来，互联网用户规模和应用场景快速发展，对网络通信的需求也急速增加。尤其疫情以来，视频会议、家庭娱乐等需求驱动了网络容量需求的扩展。2020 年，全球互联网平均带宽同比激增了约 48%，是有史以来最大的增幅，2021 年同比增长了 23%。
下图的上部显示了 2010 到 2020 年，10 年间海底光缆点亮容量的变化趋势。
图片下部是各大洲之间的数据容量变化，颜色从下至上依次为：跨大西洋、跨太平洋、南北美洲、亚洲内部、欧亚、欧非。
可以看到，跨大西洋的欧美之间，仍是数据传输最繁忙的线路，而近十年来，跨太平洋，以及欧亚之间的数据传输，占比缓慢下降，原因也许众所周知。有一个冷知识，大洋洲与南美洲之间至今没有直接的海缆相连。
互联网公司的加入
光缆的铺设和运营是个庞大的工程，基建由需求场景驱动。早些年，海缆的建设主要由电信运营商投资建设，后来越来越多的商业公司加入。如今主要是由大型公司联合投资，委托光缆建设公司铺设。这也是商业的权衡，如果公司数据中心租用洲际带宽的财务成本或维护成本过高，它们可能就会考虑自建。
下图展示了近 10 年来，光缆建设的出资公司占比，内容提供商（即我们常说的互联网公司）的需求急速增长，在 2017 年已经超过了原来占绝对主流的运营商等基建公司的占比。
拥有（多为联合拥有）光缆系统数量最多的互联网公司依次为：Google（20 条）、Meta（16 条）、Amazon（5 条）、Microsoft（5 条）。
海底光缆基建
海底光缆的铺设，是一种高投资、高专业度的工程，当今基建的工作仍由少数的大型公司控制。按照光缆铺设长度，最大的建设公司是 Subcom（美国）、ASN（欧洲）、NEC（日本），近年来，中国的 HMN Tech（华海通信，原华为海洋电缆）也开始承建了许多光缆业务。
下图展示了近 5 年来四家公司建设的光缆长度对比：
最长、最宽的海缆
如今在使用中的最长的海缆，是 2009 年建成的连接亚洲和美洲的 Asia-America Gateway (AAG) ，长度 20000 公里， 连接中国、东南亚各国，经过关岛和夏威夷，在加州登陆。最短的海缆是连接爱尔兰和英国的 CeltixConnect-1，只有 131 公里。
AAG 长度第一的记录即将被刷新，计划 2023 年建成的 2Africa，长度 45000 公里，这条光缆几乎绕非洲一周，通过 48 个登陆点连接了非洲各沿海国家及周边的亚欧国家，由中国移动、Meta 等八家公司联合投资。
与第一条海底光缆的 280 Mbps 相比，现代光缆的容量已大幅增加，在使用中的最大容量海缆，是 2018 年建成的跨大西洋海缆 MAREA，容量 224 Tbps，由Meta、Microsoft、Telxius 拥有。
| 即将建成的世界最长海缆 2Africa
海缆建设趋势
全球的海缆建设经历了几个周期，2000 年、2010 年、2020 年前后是三次明显的建设高潮，前两次由于互联网及通信的周期，而近期的海缆建设的热潮主要出现在非洲、亚洲、拉美。
地缘政治对海缆建设也有明显影响，美国近些年开始限制中美之间的海缆建设，叫停了最新的海缆 PLCN 在香港的登陆点，而中国也开始加强了对通过南海的国际海缆铺设的限制。
而越来越多的专家判断，由于全球经济放缓，及互联网发展的瓶颈，而当今海缆的潜在容量仍有很大的可利用空间，所以未来海缆的建设需求可能进一步减缓。
| 全球主要海缆线路的点亮容量与潜在容量占比，来自 TeleGeography Blog
中国
中国目前在九个城市（香港、澳门、文昌、陵水、汕头、福州、厦门、上海、青岛）建设了 19 个登陆点（大陆 11 个、港澳 8 个），通过 19 条海缆接入世界互联网。
相较之下，美国通过 121 个登陆点连接了 88 条海缆，而小小的新加坡竟也有 7 个登陆点连接 37 条海缆。
| 连接中国的海缆及登陆点
Submarine Cable Map 2022：
参考资料：
https://www.submarinecablemap.com/ https://global-internet-map-2021.telegeography.com/ https://www.infrapedia.com/app https://www.fcc.gov/circuit-status-report http://blog.telegeography.com