时代的奇迹——没有海底光缆，就没有互联网！
你知道吗？第一条越洋电缆诞生于19世纪，如今遍布全球的海底光缆，盘根错杂就像人体内的血管。海底光缆全长加起来可足足绕地球 22 圈，99%的国际数据都靠它们传输。没有海底光缆，也就没有互联网，它是这个时代的奇迹。
2015 年Business Insider制作了一个全球海底光缆分布视频。看完瞬间明白，什么才叫真正的互联网的血管。
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水下作业不比陆面，海底环境更加复杂多变，这也为海底光缆增添了些许的神秘色彩。那海底光缆究竟是如何铺设的呢？
按照通信运营商制定的图表或计划，一些经过特别改装的船只(有时甚至是专门建造的船只)上装载着海底电缆，慢慢地把它们铺设到海底。这些船只可以随船携带长达2,000 公里的电缆。
这些船只通常被称为电缆铺设船或者电缆船。
根据电缆船上的设备，使用犁的类型，海洋条件和即将铺设点电缆的海底情况，电缆船每天可以铺设100-150公里的电缆。现在新型的船只和犁每天可以铺设200公里的电缆。
这些电缆是专门为深海作业而建造的，因为它们要承受恶劣的条件和压力。
这里有一张典型的海底电缆 3D 剖面图：
各部分分别是：1-聚乙烯；2-聚酯薄膜；3-多股绞合金属(钢)线；4-铝制防水层；5-聚碳酸酯；6-铜管或铝管；7-凡士林；8-光纤。
这些光缆上传输着高密度波分多路复用(DWDM，Dense WaveLength Division Multiplexing)激光信号(TCP/IP数据包等)，速度可高达兆兆字节每秒。
它们可以使用25年，而且成本各异(取决于电缆的长度)。项目成本通常在1亿美元到5亿美元之间。
我们之所以不使用卫星，是因为如果用它们来传输兆兆字节的数据，每条通信线路至少需要花费十亿美金。
现实生活中，电缆看起来像这样：
或者像这样……
根据电缆布置的位置，它的直径会有所不同。细的电缆系统用在浅海，而粗的电缆则用在深海，一般深达6,000米。这些电缆可以承受80-150Mpa的压力(这是必须的，因为深海海底的压力是相当大的)。
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铺设海底电缆的过程从登陆站点开始，一段很长的电缆连接到着陆点，然后在大海中延伸几英里。电缆的另一端连到一艘船上，然后这艘船就可以开始铺设电缆了。
这是电缆接近登陆站点的样子(注意远处的电缆船)：
根据电缆铺设的地理位置，电缆从海洋到着陆站点的过程中，有可能会暴露在外面。大多数时候会尽可能把它被埋在地下，放置警告标志来告诉人们，这里有一根海底电缆登陆上岸。大多数时候有线公司会尽可能地隐藏电缆，只有那些需要知道的部门才会被告知电缆的确切路线。这些部门包括市政、港口和航运公司。
欧洲(英国、意大利、法国、德国)垄断了海底电缆市场，日本也占一点份额。和这些国家相比，美国的份额太小了，因为美国本身没有太多把电缆扩展到其他国家的需求，相反是其他国家需要连接到美国。
这些专业船只几乎都由海底电缆财团或制造商拥有，并且会沿着电缆驻扎在不同的地点，以确保在电缆损坏时，可以立即起航进行维修。
一艘停泊在港口的电缆船
电缆绕在货舱里(把长度160千米的电缆绕进货舱需要3到4个星期才能完成)
光缆被仔细地缠绕到货舱里
另一艘海底电缆船停在港口
电缆登陆安装船(用来连接登陆和海洋的电缆)
船上用来把电缆放到大海的装置
电缆转盘—— 转盘慢慢解开电缆并把它降到海底
海中的一艘电缆船——注意电缆正在被降到海底(尾部白色部分)
上图是一个中继器正被放入大海(每40-60公里会布置一个)，用来修复和加强光纤信号。这些是由铜电缆缠绕在光缆而组成的。
这个过程也会会用到犁。电缆不是被简单地放在海底，实际上是通过一个犁装置把电缆送入槽中，它是让光缆沉入海底的配重物，主要有三个功能：挖沟，铺设和埋线。
一个铺设海底电缆的过程(使用犁)
从另一个角度看(你可以看到电缆被送入槽中)
海滩上的一个电缆犁，正被缓慢的拖入大海
有些犁是液压辅助的，并使用喷射水枪保证槽的清洁
海底电缆的潜水员正在检查一根海底电缆
电缆受损时，潜水员或者专业小型潜水器会携带相机和探照灯，潜到海底查看哪里断开了。然后潜水员或者潜水器上的机械手臂，会把这根电缆的两端带到水面上，把它们重新连接起来。
上图是一个水下电缆机器人，正被下降到海底去检查每个折断、损坏、切断的电缆，并它们带到水面船只上加以修复。
不同类型的电缆(Alcatel，阿尔卡特)
正在铺设马耳他和西西里之间的海底电缆
NKT在鹿特丹港口(荷兰)的开放电缆物流中心(译注：NKT，安凯特，电缆公司)
Dhiraagu(马尔代夫的电信公司)在马尔代夫铺设海底电缆
海底电缆船上的电缆转盘几乎空了
看到这里，你应该大致了解了海底电缆的铺设过程，但以下海底光缆的10个真相，你未必知道。
海底光缆的长度达到数十万英里，一些光缆的深度相当于珠穆朗玛峰的高度。海底光缆由铺设船铺设，铺设过程并不是简单地将铁砧固定的光缆沉入海底。通常情况下，光缆必须穿过海底的平坦表面，铺设过程必须小心翼翼，避开珊瑚礁、沉船、鱼类栖息地以及其他生态栖息地和常见障碍物。
铺设在浅水域的光缆直径与罐装苏打水相当，深海的光缆直径较小，与一根魔笔差不多。由于铺设到海底2,400米水深下的光缆数量不多，因此不需要使用太多镀锌屏蔽线。浅水区的光缆借助高压水喷流埋到海床下面。铺设海底光缆的成本取决于光缆总长度和目的地，一条跨洋光缆的铺设成本可达到数亿美元。
鲨鱼很喜欢撕咬海底光缆，原因众说纷纭，有的说与电磁场有关，有的说只是因为好奇，更有人开玩笑地说它们有意破坏我们的通讯基础设施，而后发动地面攻击。
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不管原因是什么，鲨鱼撕咬光缆是一个不争的事实，有时会破坏互联网通讯。为了解决这个问题，谷歌等公司为他们的光缆采取了防护措施，即使用抗鲨鱼撕咬包皮。
似乎每隔几年，建筑工人的推土机都会在无意间挖断光缆，导致网络断线。海洋中虽然没有工程机械破坏光缆，但也存在很多威胁。除了鲨鱼外，海底光缆还受到船锚、渔船拖网和自然灾害的威胁。
多伦多的一家公司提议铺设一条穿过北极的光缆，将东京和伦敦连接在一起。在此之前，这种设想不可能实现，但由于气候变化导致冰盖消融，只要拥有雄厚的资金，铺设这样一条光缆的想法便可以成为现实。
1854年，第一条跨洋电报电缆开始铺设，连接纽芬兰和爱尔兰，4年后发出第一封电报，内容为“怀特豪斯收到持续5分钟的信号，线圈信号太弱，无法传递。请慢一点并且有规律。我已经装上中间滑轮。”电报中的怀特豪斯指的是大西洋电报公司的首席电气技师瓦尔德曼·怀特豪斯。
在铺设这条电报电缆的4年时间里，查尔斯·狄更斯仍在写小说，沃尔特·惠特曼出版了《草叶集》，达拉斯正式成为德克萨斯州的一部分，美国参议员候选人林肯发表《分裂之家》演说。
在冷战高潮时期，苏联经常在两个主海军基地之间传输经过简单加密的信号。当时的苏联官员认为深度加密很麻烦，是一种不必要的过度做法，因为两座基地使用一条海底光缆连接，穿过布满感应器的苏联领海，美国人不可能冒着点燃第三次世界大战的风险破坏光缆。此外，他们也不认为美军的“大比目鱼”号潜艇能够突破苏联防御部队的监视。
然而，就是这艘被他们忽视的美国潜艇发现了光缆并安装了一个巨大的窃听器，窃听器每月传回一次收集的信息。这次行动被称之为“常春藤之铃”。后来，前美国国安局分析师罗纳德-佩尔顿向苏联出卖情报，泄露“常春藤之铃”行动的秘密。现在，窃听海底光缆已经成为情报机构的一种“标准作业”。
在电子间谍活动方面，美国拥有巨大优势。美国的科学家、工程师和企业在发明和建造全球通讯基础设施方面扮演了重要角色。大型数据线路往往穿过美国边境和海域，降低了美国人进行窃听的难度。在前国安局雇员爱德华·斯诺登曝光机密文件之后，很多国家了解到美国情报机构在截获外国数据方面达到怎样的恶劣程度，陷入无比愤怒之中。
现在，一些国家正在重新考虑互联网基础设施。巴西启动了一项计划，铺设一条通往葡萄牙的通讯光缆，这条光缆不仅绕过美国，同时还特意将美国的公司排除在计划之外。
我们将1,000多颗卫星送入轨道，将探测器送上彗星，甚至还计划实施载人火星探索任务。也许你会认为利用卫星连接互联网是一个比海底光缆更为理想的做法，卫星一定胜过海底光缆这个在电话诞生前发明的技术。然而，实际情况并非如此，至少目前不是这样。光缆和通讯卫星都是上世纪60年代问世的，卫星存在一大劣势，即发送和接收的信号需要穿过太空，耗时较长。光缆能够以达到光速99.7%的速度传输数据。
如果没有海底光缆，互联网绝不会是今天这个样子。南极洲是唯一一个没有实体线路连接互联网的大陆，依靠卫星进行数据传输，带宽非常珍贵。在南极洲进行的是非常重要的气候研究，会产生大量数据，带宽绝不是个小问题。现在，南极考察站产生的数据远远超过通过卫星传输的数据。
好消息是，切断海底通讯光缆并不是一件容易的事情，因为每一条都拥有数千伏的致命电压。坏消息是，这种破坏并非不可能，2013年埃及就发生过这种事情。2013年，在亚历山大港北部地区，一群身穿潜水服的家伙故意切断了东南亚-中东-西欧4号光缆。这条电缆全长约2万公里，连接3个大陆。切断之后，埃及的网速瞬间下降了60%。
如果你认为换根网线是件麻烦事，不妨想一想更换一段海底光缆所要面临的难度。当海底光缆出现破损，专业的维修船便会赶赴现场。如果光缆位于浅水区，可以派遣机器人下水，将光缆拖到水面。如果是2,000米以上的深海区，维修船会使用专门制造的抓钩抓住光缆，而后提升至水面进行维修。有时候，抓钩会切掉受损光缆，维修船让两端升出水面，进行修复。
截至2014年，海底通讯光缆数量已达到285条，其中22条不再使用，被称之为“黑光缆”。海底光缆的寿命为25年。从容量的角度上说，海底光缆在服役期内具有经济上的可行性。过去10年时间里，全球数据消费量呈爆炸性增长趋势。2013年，互联网流量达到人均5GB，2018年将增至14GB。
这种增长无疑会带来容量问题，需要更频繁地升级光缆。不过，相位调制方面的新技术以及海底线路终端设备的改进让一些区域的容量增加了8,000%。海底光缆为互联网流量的激增做好了充足准备。
在海洋铺设电缆是一个令人着迷的商业传奇。那些伟大的人们经历了漫长而乏味的煎熬，才让这一切变为可能。
实际上，海底电缆铺设的历史已有整整160年。第一条跨洋电报电缆是1854年开始铺设的，连接着纽芬兰与爱尔兰，而这一切都要得益于古塔胶的出现，原因在于被古塔胶包裹的金属电线可以布设在海底，电流在其中畅行无阻，同时又不会被海水耗散。
工程师布雷特(John Watkins Brett)在英吉利海峡铺设了第一条海底电缆，但是一位渔民误以为找到了大鱼而把电缆从海底拽出。1851年，布雷特进行了第二次铺设，终于成功，英国和欧洲大陆成功的连接在了一起。
人们把目光转向北美大陆，能不能把北美与欧洲连接起来呢？当时，人们不知道电的更多特性，对电的应用还处在童年阶段；人们也不知道大西洋有多深，不知道海底地貌到底是什么样的；假设电缆能铺好，人们也不知道电传输功率够不够传播如此远的距离。连电报的发明者莫尔斯本人，也认为跨大西洋的海底电报电缆是一个不切实际的冒险。
1854年，英国工程师吉斯博恩纳负责铺设从纽约到纽芬兰的海底电缆，但项目资金出现了问题，于是他到纽约寻求投资人的帮助。在那里，他结识了美国富豪塞勒斯·韦斯特·菲尔德。
菲尔德很年轻，但是很富有，事业顺风顺水，旺盛的冒险精神找不到寄托。虽然他不懂什么专业技术，但类似于今天的投资人，他敏锐的把目光投向更遥远的未来。在给纽约-纽芬兰海底电缆投资后，他立刻全身心的投入到跨大西洋海底电缆的宏伟工程中。
塞勒斯·韦斯特·菲尔德
菲尔德以令人难以置信的热情和精力推动这项事业，他迅速与业界专家、政府、金融界建立了联系，在技术、法律、投资等环节步步跟进。在英国，短短几天就募集到了35万英镑的投资，其中还包括拜伦夫人这样的文化界名流。大家对未来充满信心，坚信技术的发展会让自己的投资得到回报。越洋电缆就是那个年代的微软、谷歌和苹果，菲尔德就是那个年代的盖茨、佩奇和乔布斯。
从技术上说，跨英吉利海峡电缆和跨大西洋电缆完全不可同日而语。铺设英吉利海峡电缆，风平浪静的一天就足够了。而跨越大西洋，当时的轮船差不多要航行三个多星期。不算铺设机械，单是整条跨洋电缆的重量就远远超过当时任何一条船舶的载重量。
英国政府为菲尔德提供了皇家海军最大的战舰之一“阿伽门农”号(HMS Agamemnon)，而美国政府提供了排水量五千吨的战舰“尼亚加拉”号(USS Niagara)。这两艘当时最大吨位等级的舰船经过特殊改装，才各自能装下跨洋电缆的一半。
“阿伽门农”号
位于海底的越洋电缆，必须非常结实，不能断裂，但同时，又必须非常柔软，否则很难铺设。另一方面，它的工艺必须十分精密，否则，一点点瑕疵就可能导致电信号的不稳定和中断。好几家工厂夜以继日的生产着这种海底电缆。菲尔德的越洋电缆这项伟大工程，是当时全世界的报纸头条。
1857年8月5日，菲尔德的铺设船队从爱尔兰起航，包括莫尔斯在内的业界专家都在船上，实时监测铺设情况。“尼亚加拉”号像蜘蛛吐丝一样，一边小心翼翼的缓缓向前移动，一边在后面用绞盘留下那根越洋电缆。电缆的一头固定在爱尔兰，船上的专家时刻与爱尔兰的陆地保持联系，以确保电缆没有断裂。
8月11日晚上，在成功铺设355海里后，事故发生了。绞盘发生故障，已经铺设的电缆像断线的风筝一样全掉进了海里。当时还没有合适的潜水技术，根本无法把掉进海底的线头重新拉上来。第一次尝试宣告失败。菲尔德损失了355海里的电缆外加十万英镑的投资。由于大西洋的气候原因，第二次尝试只能等到第二年夏天风平浪静的时候。
1858年6月10日，菲尔德的船队第二次出发。船队计划先航行到大西洋中央，将电缆的两端接起来，然后兵分两路，分别向欧洲和北美两个方向铺设。结果在到达大洋中间的预定接头地点之前，船队就遇上了暴风雨。“阿伽门农”号上装载着巨大的电缆，而且由于铺设的需要，船体的重量分布很不均匀。“阿伽门农”号在大洋深处的暴风雨中濒临倾覆。大家已经开始考虑要把电缆扔进海里，以求保住性命。
但是船长拒绝了。万幸的是，“阿伽门农”逃过一劫，顺利到达预定地点。可惜的是，经过这次风暴的颠簸，大量的电缆被碰撞、挂擦，受到了严重的损害。铺设了200多海里后，电缆两端就再也不能互通信号了，这200多海里的电缆变成了废铁，第二次尝试又宣告失败。
这次失败动摇了绝大多数投资商的信心，很多人要求菲尔德变卖剩下的电缆，弥补他们的损失。当时的媒体也一片哗然，到处都是质疑的声音。但菲尔德不为所动，一定要再试一次。
1858年7月17日，船队静悄悄的再次起航，这一次，没有媒体报道，也没有名流到场。菲尔德和他的事业已经被全世界遗忘。7月28日，“阿伽门农”和“尼亚加拉”在大西洋中部成功接头，开始越洋电缆的铺设。两艘船上的各一半电缆对接在一起，然后“尼亚加拉”驶向美国，“阿伽门农”驶向英国，大家打出旗语互相道别，连接他们的只有这一根小小的电缆。
8月5日，“尼亚加拉”到达纽芬兰海岸，“阿伽门农”也在同一天到达爱尔兰海岸。海岸上没有鲜花和人群，但这一伟大的事业已经完成。
几个小时后，世界一片欢腾，全世界的人们都在兴奋的等待着这一刻。1858年8月16日，维多利亚女王发给美国总统布坎南的贺电通过海底电缆传到北美，此时此刻，“尼亚加拉”号还在从纽芬兰赶回纽约的途中。布坎南向英国女王回电，同时，礼炮鸣放100响，庆祝人类这一伟大的历史时刻。
“尼亚加拉”号
8月18日，菲尔德和他的团队乘坐“尼亚加拉”回到纽约，迎接他的是盛大的全城巡游，菲尔德成为了和平时期的国家英雄。8月31日，又进行了总统和各界人士出席的更隆重的庆祝活动。
但命运是残酷的，几天之后，海底电缆就断线了，北美再也接收不到欧洲传来的清晰的信号。谣言不胫而走，菲尔德沦为千夫所指，欢呼的浪潮用同样的力度反扑向无辜的菲尔德。菲尔德是骗子，英国女王的电报是他捏造的，一切都是他在为沽名钓誉而做戏，他的团队都是他的托儿...菲尔德千辛万苦铺设的海底电缆再次成为废铁，而他也名誉扫地，这一项目也被迫搁浅。
六年多的时间过去了，钢铁战士一般的菲尔德没有被命运击倒。1865年，菲尔德再次出现在伦敦，带着新的60万英镑的投资，重新启动他的越洋电缆项目。
此时，对于有线电报的研究已经非常成熟。而著名工程师伊桑巴德·布鲁内尔(Isambard Kingdom Brunel)设计建造的世界第一巨轮“伟大的东方人”(Great Eastern)号也已经建成，并且恰好闲置。拥有了新的电报技术和这艘排水量两万两千吨的巨轮，之前无比困难的事情变得简单了许多。
7月23日，“伟大的东方人”号出航，开始了菲尔德的又一次尝试。但在离北美还有两天航程的时候电缆突然断裂，这第四次尝试再次失败。
“伟大的东方人”号
1866年7月13日，“伟大的东方人”号再次出发，终于成功。不久，又成功找到了上次失败的那条电缆，并且继续铺设成功。两条电缆把欧洲和北美紧密的联系在一起。在互联网、全球村的今天看来，这好像是理所当然的，但在当时，这就是时代的奇迹。
菲尔德，让我们记住这个名字，十年多的时间，失败了四次，数十万英镑打了水漂，却依然不放弃，锲而不舍，终于金石可镂。正如我们今天的互联网，菲尔德缔造的这第一条越洋电缆是他送给全世界的礼物。人类对于同呼吸、共命运的理解又深了一层，浩瀚的大洋再也不是信息不可逾越的天堑。
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