科普：海底通讯电缆的应用与发展

海底电缆，又称海底通讯电缆，是用绝缘材料包裹的导线，铺设在海底，用于设立国家或地区之间的电信或电力传输。

首批海底通讯电缆提供电报通讯，后来开始引入电话通讯，以及互联网通讯。现代的电缆还使用了光纤技术，并且设立更先进的电话通讯、互联网与私人数据通讯，被称为海底光缆。海底光缆对比通讯卫星来传输数据有着压倒性的优势。虽然人造卫星的方案看似容易不少，但是通信卫星均部属在3.5万公里高的地球同步轨道或甚至更远的闪电轨道上，封包来回花费的时间与海底光缆相比会长很多，通讯品质和速度也无法相比。

截至2005年时，除南极洲之外，海底电缆已经覆盖可联通地球上所有洲。

结构

典型海底光缆的结构解析

1. 聚乙烯层

2. 聚酯树酯或沥青层

3. 钢绞线层

4. 铝制防水层

5. 聚碳酸酯层

6. 铜管或铝管

7. 石蜡，烷烃层

8. 光纤束

历史

海底光纤通讯电缆中继器的解析图

1839年，William Cooke和Charles Wheatstone开始进行第一次试验，用一条铜线，加上简单的包裹，纯试验性质。

商业电缆

全世界第一条海底电缆是在1850年在英国和法国之间铺设的，那是由John Watkins Brett的盎格鲁-法国电报公司（Anglo-French Telegraph Company）开设的一条穿越英吉利海峡的电缆，从现在的角度来看当时的电缆品质粗劣，没有其他任何保障。1851年11月13日，第一次架设了拥有受保护核心的电缆，即真正的电缆，1852年，大不列颠及爱尔兰被连接在一起。1852年海底电报公司第一次用缆线将伦敦到巴黎连接在一起。1853年，英格兰一个电缆横跨北海，被架设到荷兰。

跨大西洋的电报电缆

1858年赛勒斯由西场（Cyrus West Field）说服英国工业家基金第一次尝试建立一条跨大西洋的电报电缆。但完成后只维持了1个月。这项技术一直存在不少问题。于是科学家们不断尝试更新的技术，1865年和1866年大东电报局则用更为先进的技术，并产生了世界上第一个成功的跨大西洋电缆。1870年在印度用了这项新的技术。

海底电缆，以印度，新加坡，远东和澳洲

1863年电缆从孟买连结到阿拉伯半岛。

跨太平洋的海底电缆

1902年至1903年，海底电缆从美国大陆连接到夏威夷，1902年连接到了关岛，1903年连接到菲律宾。1902年加拿大，澳洲，新西兰和斐济也完成了连线。

南极洲

南极洲是唯一没有海底电缆联结的洲。所有电话，影片和电子邮件流量必须通过卫星，因为光纤电缆必须要能承受南极洲10米深冰流，-80˚C低温以及大量的突发状况。

中国内地

中国的第一条海底电缆是在1888年完成，为中国福州川石岛与台湾淡水之间，长177海里，现已停用。

海南联网工程为连接广东湛江徐闻和海南海口林诗岛的500kV交流海底电缆，是目前中国最长的海底电缆，2009年6月投运，由中国南方电网超高压输电公司负责建设、运行、维护。海缆全长30公里，终端站分别是徐闻终端站和林诗岛终端站。

中国台湾

中国台湾的第一条海底电缆是在1887年完成：

• 台湾至日本：台湾淡水与日本长崎之间。（已停用）

台南至澎湖：

• 清朝时期台湾台南安平通往澎湖，长53海里。

金门至厦门︰

• 共2条线，一条从金门县金宁乡古宁头到福建省大嶝岛；另1条从金门县金宁乡慈湖乌山头到福建省厦门观音山。2条光缆系统是金厦专用线路，互为备用，能确保通讯品质与可靠性。

国际电缆登陆点：

• 宜兰头城：电缆从宜兰县头城镇连结美国、日本、东北亚、东南亚、澳洲、新西兰、菲律宾等地。

• 新北淡水：电缆从新北市淡水区连结。

• 屏东枫港：电缆从屏东县枋山乡枫港连结中国内地、琉球、日本、韩国、关岛，以迄美国西海岸的加州和奥勒冈州。

技术的发展

1980年代，开始有了光纤电缆的发展。1988年，跨大西洋电话电缆第一次使用了光学纤维TAT-8。

损坏

光缆修复的动画

电缆往往容易遭到渔船的拖网、船锚或海洋生物的意外破坏，有时也会在战时被敌军破坏。1929年纽芬兰大地震所引发大规模的海底崩塌，使得多条海底电缆同时受损。海底电缆受损有可能导致区域性互联网和长途电话服务的中断，造成难以估算的损失，例如2006年恒春地震正是一例。

修理深海电缆，首先要定位出损坏的位置，损坏的部分将带到水面上修理。深水带的电缆必须剪断被破坏的部分，再带到水面上与另一头对接，重新修复的部分会较原来的更长一些。

加拿大新斯科细亚哈利法克斯附近有设立像 CS Cyrus West Field等数家修复公司，拥有专门修复电缆的修复船。有些大型的电信业者如法国电信、日本电信电话等也拥有自己的海缆船。

电缆铺设船

法国电信的勒内·笛卡儿号海缆船