科技互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)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(wǎng)?，F(xiàn)在蜂窩網(wǎng)絡(luò)、WiFi 讓每個人隨時隨地與數(shù)字世界連接。
在手機這個最常用的上網(wǎng)設(shè)備上，我們開始習慣無線傳輸和耳機孔的消失，現(xiàn)在無線充電又試圖將一根根充砍掉。
互聯(lián)網(wǎng)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(lián)網(wǎng)世界從來就不是「無線」的，而是靠遍布深海中的無數(shù)海底光纜連接起來。如果哪一條斷了，你可能連微信都發(fā)不出去。
我們印象中的互聯(lián)網(wǎng)，往往是看不見摸不著的虛擬世界。而真實的互聯(lián)網(wǎng)世界，大概長這樣：
這是分布在全球的約 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(lián)網(wǎng)。
這些海底光纜承擔著全球超過 95% 的國際數(shù)據(jù)傳輸，就像是互聯(lián)網(wǎng)的毛細血管。
我們能在異國他鄉(xiāng)和國內(nèi)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(fā)送一段視頻給紐約的朋友，這段視頻的數(shù)據(jù)被附近的基站接受后，要先后經(jīng)過機房、數(shù)據(jù)中心，接著在海底光纜中跨越太平洋，最后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(lián)網(wǎng)世界中傳輸數(shù)據(jù)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(chǔ)設(shè)施公司 Telxius 聯(lián)合開發(fā)，理論上每秒最高可傳輸 160 TB 的數(shù)據(jù)。
160Tbps 是什么概念？這個數(shù)據(jù)傳輸速度是一般家庭寬帶的 1600 萬倍，相當于同時傳輸 7100 萬部高清電影。
由于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(shù)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.
你可能會說，為什么不能像過去電視一樣用衛(wèi)星傳輸數(shù)據(jù)，而且馬斯克的 SpaceX 不是還在打造覆蓋全球的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)嗎？
可實際上，衛(wèi)星傳輸還遠遠不能取代海底光纜。
且不說通過近地軌道的衛(wèi)星傳輸距離要比海底光纜要長，更無法承載互聯(lián)網(wǎng)龐大的容量，海底光纜通信容量是衛(wèi)星的 1000 倍以上，而且衛(wèi)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(lián)網(wǎng)通信最優(yōu)的選擇。
據(jù)信息產(chǎn)業(yè)部傳輸規(guī)劃部門專家劉戰(zhàn)霞介紹，在所有的光纜通信中，互聯(lián)網(wǎng)通信占用的帶寬占到 90% 以上。只有小部分通過衛(wèi)星傳輸。
正因為海底光纜幾乎承擔整個全球互聯(lián)網(wǎng)的通信，一旦出現(xiàn)故障，后果可能不堪設(shè)想。
比如 2006 年臺灣地震造成該海域的 13 條海底光纜斷裂，讓中國網(wǎng)民一個多月都無法完全正常上網(wǎng)，當時中國的網(wǎng)民數(shù)量才 1.3 億。
而在 2013 年，一群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(wǎng)速瞬間下降了60%。
這樣的事情如果發(fā)生在今天，無法想象我們的生活會受到怎樣的影響。
雖然互聯(lián)網(wǎng)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(shè)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(shè)完成，由盎格魯-法國電報公司開發(fā)，跨越英吉利海峽連接英法兩國，只能用于發(fā)送摩斯電報密碼，由于沒有任何保護措施，還曾被漁民當做大魚打撈上來。
早年的海底電纜采用是銅線材質(zhì).
海底電纜在歐洲鋪設(shè)成功后，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周多的時間。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只。
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(yè)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(jīng)典的歷史傳記文集《人類群星閃耀時》中，就專門用了一個章節(jié)來講述菲爾德如何鋪設(shè)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(shè)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并論的國家英雄。當時英國《泰晤士報》在社論中給出了這樣的評價：
自哥倫布發(fā)現(xiàn)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，可以與此事相提并論。
英女王和美國總統(tǒng)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」。之后幾年美國內(nèi)戰(zhàn)爆發(fā)、世界經(jīng)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。
終于在 1866 年 7月 13 日，歷經(jīng)十多年、數(shù)次失敗后，菲爾德終于成功了，菲爾德也成了公認的「電纜之父」，給今天的全球互聯(lián)網(wǎng)埋下了重要的伏筆。
在菲爾德的越洋海底電纜鋪設(shè)鋪設(shè)成功 22 年后，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，用于清朝朝廷與臺灣的通信。
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于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(fā)展讓海底電纜升級為海底光纜，逐漸成為全球互聯(lián)網(wǎng)重要的基礎(chǔ)設(shè)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(shù)據(jù)傳輸成本，各大互聯(lián)網(wǎng)巨頭也紛紛花費巨資投入到海底光纜的建設(shè)。
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(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施上的投入已經(jīng)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 云等服務(wù)就是通過遍布全球的海底光纜連接起來.
不久前 Google 又宣布建造一條新的海底光纜 Grace Hopper，用于連接美國，英國和西班牙。據(jù)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(wǎng)民的上網(wǎng)速度又將提升一個量級。
海底光纜的特點除了長，還有深。最深的海底光纜鋪設(shè)在 8000 多米下的深海，深度相當于一座珠穆朗瑪峰。
那么怎么將這些長達數(shù)千到數(shù)萬公里的光纜，鋪設(shè)到幾千米深的海底呢？
這是被公認為世界上最復雜且困難的大型工程之一，除了要將重達數(shù)千噸的光纜運上船，鋪設(shè)過程中還要在幾萬公里的航線上避開暗礁巖石，這在波濤洶涌的海中并不是一件容易的事。
光纜的鋪設(shè)任務(wù)由鋪纜船來執(zhí)行，但在出海之前的準備功夫不少。除了對鋪設(shè)路線進行調(diào)查，規(guī)劃適合的路線，光是將上千噸的光纜卷到船上的儲纜盤就要幾周時間。
鋪纜船的鋪設(shè)過程主要分為淺海區(qū)域和深海區(qū)域兩個階段。
在淺海區(qū)域，鋪纜船載著光纜開到距離登陸點數(shù)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，然后拆除浮標，讓光纜沉入海底，最后由潛水員或遙控機器人將光纜掩埋。
更大的挑戰(zhàn)則在深海區(qū)域，這十分考驗鋪纜船的駕駛技術(shù)。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(shè)張力適宜，才能避免損害光纜中的光纖，順利完成鋪設(shè)。
要將光纜鋪設(shè)到海底，還離不開埋設(shè)犁，其外形和功能和耕田所用的犁沒什么不同，只不過它是在幾千米深的海床「耕作」。
當埋設(shè)犁帶著光纜被下放到海底后，首先通過噴注工具噴出高壓水流，在海底沖出一條深約 2 -3 米的溝槽，再通過導纜孔將光纜放入溝槽，最后用泥土覆蓋在光纜上。
圖片來自：YouTube
鋪設(shè)完成之后也并非一勞永逸，故障后的維修難度一點不亞于鋪設(shè)。
還記得菲爾德那條越洋電纜嗎？故障后用了 7 年多才維修成功，盡管今天光纜技術(shù)已經(jīng)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」，它們要保護的是只有一根頭發(fā)絲大小的光纖。
跟很多人的直覺相反的是，越是在淺海區(qū)域，光纜的保護層越多，也更粗大。在深海的光纜則無需這么多保護，因為在淺海反而更容易因為捕魚、船只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(fā)生一兩百次，故障發(fā)生后，要在數(shù)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采用光時域反射儀（OTDR）在光纜中發(fā)射一段激光信號，就可以根據(jù)斷裂位置的信號反彈估算出大概位置。
接著技術(shù)人員再給光纜發(fā)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后，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，如果在光纜位于 2000 米以內(nèi)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，將剩余兩端帶回船上修復。
圖片來自：Wired
如果在 2000 以下的深海，就要出動一個巨型的抓斗，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。
接著就是在船上，用光纖熔接機將光纜切斷的部分與替代光纜拼接到起來，因為光纖比一根頭發(fā)更細，拼接工作就像一場精細的外科手術(shù)。測試沒問題后，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(shù)十萬美元到數(shù)百萬歐元不等，但在今天，相比起網(wǎng)絡(luò)癱瘓造成的損失，這點維修費不算什么。
這一條條海底光纜連接了我們的互聯(lián)網(wǎng)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(xiàn)在你的屏幕上。
題圖來自：《無敵破壞王》
