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从驿站快马说起,越过大洋的通信如何实现的?

时间:2017-02-06 作者:朱秩磊 阅读:
人们与大洋彼岸的亲朋好友通话、视频,似乎已经成为家常便饭。回想最初,传递信息的载体仅限于驿站的快马、烽火台上的烽烟、信鸽等,直到 1832 年……
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人们与大洋彼岸的亲朋好友通话、视频,似乎已经成为家常便饭。回想最初,传递信息的载体仅限于驿站的快马、烽火台上的烽烟、信鸽等,直到 1832 年,第一台发电机的出现催生了莫尔斯电报的发明,电信业开始蓬勃发展。回首这近两百年的历史,电信业的发展速度可谓是一日千里。LAgEETC-电子工程专辑

当时的人们对电力知之甚少,对海底更是望而却步,电报只能通过架在陆地上的电线传输,想要将电报传到隔海相望的另一个国家,完全是不可想象的,而美国实业家Cyrus West Field实现了这个奇迹。他从1858年开始,努力奔走集资,进行了多次失败和尝试,终于成功铺设了爱尔兰到纽芬兰的海底电缆,英国维多利亚女王的贺电从英国通过海底电缆传到了纽约。当时的电缆每分钟的“带宽”只能输送两个词,并且由于电压过载,电缆不久就损坏,再无信息可传来。一直到六年后,塞勒斯卷土重来,第三十次远渡大西洋,驾驶当时全世界最大的轮船“伟大的东方人”号,两次出航铺设海底电缆,终于成功将欧洲与美洲连接了起来。LAgEETC-电子工程专辑

这是世界上第一条越洋电缆,传输的是电报,这时电话尚未发明,将近100年后的1956年第一条跨大西洋的电话电缆出现。如今,我们已经进入智能手机普及的移动互连时代,虽然手机是无线通信设备,但全球99.6%以上的国际通信仍是通过海底光缆系统进行传输的,可以说,海底光缆联通世界,让网络遍布了全世界。LAgEETC-电子工程专辑

“在这个日益互联的世界里,人们亟需更加安全、绿色和智能的解决方案,以应对当前面临的挑战。”TE Connectivity海底通信事业部亚太区销售总经理钟谦博士指出,“不仅仅是音频、视频、互联网、数据传输等通信,遥感勘测、远程监控、石油等海上平台,该地观测站等科学研究领域都需要海底光纤。”据他介绍,TE 海底通信事业部提供值得信赖的光纤电缆系统设计、制造、部署以及维护服务,包括长距离及地区光纤系统解决方案,无中继型光缆解决方案,容量升级解决方案,近海油气开发以及科学调查研究等。TE 海底通信事业部的端到端网络技术以及全球化经验,保证了了可以满足全球客户的需求,并且保障准时交货。迄今为止,TE 海底通信事业部已部署了超过 100 个电缆系统,搭建的海底通讯电缆总长度足以绕地球赤道 15 圈。“我们可提供定制化的解决方案来满足不同客户的各类需求,包括区域(中短距离)或长距离的解决方案,扩容升级解决方案,海上石油和天然气解决方案,科学调查研究以及海洋施工和维护等服务。”
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钟谦博士介绍了当前商用的跨大西洋光纤的技术水平:每个光纤对含有240个通道,每个通道传送150Gbit/s相干信号,也就是15Tbit/s。 标准的越洋电缆可容纳八个光纤对,因此,可以传送 288 Tbit/s。“然而目前基本已经达到了单一光纤模式基础容量香农极限的五六倍,TE则使用了创新的技术来增加容量。”他解释道,“在此前Facebook、Google、PLDC与TE 海底通信合作共建的跨太平洋海底光缆网络中,采用了TE海底通信事业部的 C+L技术。与传统单一C波段接收系统设计相比,C+L技术可以使现有带宽以及每对光纤传输容量实现双倍增长。该海底光缆网络计划将于2018年夏季正式投入商业应用,建成后,该光缆网络将是跨太平洋海底光缆网络中传输容量最大的光缆。”他强调,使用C+L技术的新一代中继器可以在维持当前的物理组装架构的情况下增加一倍的可用带宽,节约20%的电源功耗,可兼容LME COTDR并且支持15kV电压操控。
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除了提供光纤技术,TE 海底通信事业部也拥有6艘Reliance级别海底光缆旗舰舰队,这些船队在规模、能力和载量方面可以充分满足要求,为客户提供高度可靠的电缆安装与维护服务。借助DP2技术,这些船只可以在最严苛的海洋环境中进行站台维修作业。同时,船队也在不断提高燃油效率,减少人力配置的成本。LAgEETC-电子工程专辑

此外,TE在全球拥有自有维护站点和直属团队,可以更好地应对各种挑战,海底光缆的维护是其中非常关键的一环。那么如果海底通信系统出现了故障,TE是如何在广阔的海洋中快速定位到故障发生的地点的?对此钟谦博士表示,海底光缆有三个最关键的要素:一个是光,通过头发丝直径的光纤传输。二是机械的性能,通过钢丝在里面起到保护作用。三是绝缘,依靠外面聚乙烯层进行绝缘。“进行故障定位时,前两部分是很重要的。第一步通过光导,用OTDR技术打一个激光波进去,信号会在断的地方反弹。根据光所传输的时间可以测算距离,从而估算从岸这一端起,光缆大概断的位置。第二步通过电压,因为光缆带电,那么在出现故障的地方电压会改变,根据电压变化可以估算光缆在什么地方断掉。”LAgEETC-电子工程专辑

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他解释说,“从技术上有好几种的方法去勘测故障点,然后我们就会派维修船出去。因为现在的定位技术是非常准确的,基本上就能锁定在几公里之内。维修船到达这个范围的时候,就用短距离的、更高分辨率的光学手段定位。基本上在几百米到一公里的范围之内,就可以把故障点确认下来。故障定位一是靠经验,二是靠技术。到达故障的地点后,我们会第一时间把光缆打捞上来、把两头去掉、置换和焊接上备用光缆并进行测试,确认故障排除后再放回去。此外,不管是大风还是大雨,出现故障都要第一时间赶到现场,从而降低客户的损失。因为在光缆断掉的时候,客户需要去买置换的容量,对客户来说,失去的商机就是金钱,我们的快速反应能力能够满足客户这样的需求。”LAgEETC-电子工程专辑

因此海底光缆维护环节也发展出了几种不同的商业网模式。“一是维护区模式。全球分成四到五个维护区,比如说上海这块就是横滨维护区,维护区是资源共享的概念。二是私有维护模式,就是业主找承包商专门做某条光缆的维护。三是结合模式,在某个区域当中有好几条缆,是共享资源的,由几家承包商共同维护。”LAgEETC-电子工程专辑

在海底光缆的市场方面,除了钟谦博士此前提到的在通信和海上平台的应用外,还有科学研究的应用,如地震网、科学网等,不过以区域性为多。比如日本周围建了不少海底光缆,通过传感器勘探海底的情况;美国夏威夷、阿拉斯加、印尼等附近也有。他认为未来这一市场的增长,一方面将会来自于技术突破。“比如跨太平洋海底光缆网络项目是从香港到洛杉矶,在此之前是没有这样一条直通光缆的,这个项目之所以成为现实,是因为技术的发展使得铺设13000公里的光缆成为现实。”另外也有区域性的发展机会,“像东南亚很多国家,目前的互联网普及率还相对不高,未来的发展潜力很大。”他指出,“亚太地区的需求量来自几个方面:第一是备份;第二,很多美国互联网公司在亚太地区设了数据库。另外,亚太地区的需求来自于许多发展中国家的新建需求,如泰国、印尼、马来西亚、越南、缅甸、柬埔寨等。对于一些比较成熟的系统,比如说日本、中国,更多的是替换或增容需求。非洲经济不断地发展,特别是东非,对整个网络的需求也逐渐增加。南美也有一些新兴国家的需求,全世界需求还是比较平衡的。”LAgEETC-电子工程专辑

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