我們世界的奇觀 #3：海底電纜

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商務咨詢/顧問/請@yellowscholar?作者：黃先生斜杠青年

#時間深度 #海底電纜

海洋光纖網絡如何代表技術的勝利，也是全球數據的瓶頸。

今天，我想復興“我們世界的奇跡”系列，并談談我認為值得更多認可和贊賞的事物：全球的海底電信有線網絡。這些電纜承載了95%以上的國際數據流量，實現了全球通信、商業和協作。它們是互聯網的脊梁，也是世界上最令人印象深刻的人類工程壯舉之一。

但這個網絡是如何形成的呢？它是如何運作的？我為什么認為它值得在我現代“世界奇觀”榜單中排在#3位，與東大的大運河、三角洲工程或全球氣象衛星網絡等傳奇基礎設施項目齊名？讓我們來看看。

我是斜杠青年，一個PE背景的雜食性學者！?致力于剖析如何解決我們這個時代的重大問題！?使用數據和研究來解真正有所作為的因素！

海底電纜的歷史可以追溯到19世紀，當時第一條電報電纜于1858年橫跨大西洋鋪設。經過多次嘗試和多年的反復試驗，最終實現了歐洲與北美之間的近乎即時通信。這具有革命性意義，隨后幾十年間，更多電纜橫跨其他海洋和地區鋪設，形成了徹底改變掙痣、商業和社會的全球電報網絡。

第一條跨大西洋電話電纜于1956年安裝，實現了大陸間的語音通話。它使用同軸銅線，可同時承載36個通話。這些電纜的容量和質量隨著時間有所提升，但仍受限于每隔幾百公里就需要電氣放大。這使得安裝和維護成本高昂，網絡相對不可靠。

突破出現在20世紀80年代，當時引入了光纖技術。光纖電纜利用光脈沖通過細長的玻璃或塑料絲傳輸數據。它們相比銅線有幾個優勢：可以承載更多數據（多上千倍），免受電磁干擾，且需要更少的放大（每隔幾千公里一次）。這些特性使光纖電纜比前輩更便宜、更快、更可靠。

第一條橫跨大西洋的光纖電纜于1988年鋪設。其容量為280兆比特每秒（Mbps），相當于4萬通電話。此后，光纖電纜的容量和數量呈指數增長，遵循摩爾定律。最新一代電纜每波長可傳輸最高400吉比特每秒（Gbps），并利用多種波長實現總容量的太比特每秒（Tbps）。作為對比，美國的平均寬帶速度大約是100 Mbps。

現今

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如今，已有400多條海底電纜在運行，覆蓋超過120萬公里（約74.5萬英里）的海底。它們連接了除南極洲外的所有大陸（盡管有計劃改變南極洲）。它們由掙腐、電信公司、谷歌和臉書等互聯網巨頭以及各種利益相關者的聯盟共同擁有和運營。建造成本高達數億美元，需要專門的艦船和設備來鋪設和維修。

電纜由多層材料組成，保護它們免受水壓、磨損和海洋生物的侵害。核心是光纖——一層超純玻璃，細如人發，包裹在一層塑料中。核心周圍是同心鋼和鋁層用于結構加固，外層為聚乙烯護套提供進一步的隔熱和保護。

數據通過激光產生的光脈沖通過光纖傳輸。這些脈沖代表二進制數字（比特），即數字信息的基本單位。單根光纖可以同時傳輸多種波長（顏色）的光，采用一種稱為波分復用的技術。結合調制方案和糾錯技術的進步，使現代電纜能夠以最小損耗傳輸數千公里的每秒數十太比特數據。

然而，即使有這些先進技術，電纜也無法完全避免損壞。它們面臨漁網、船錨、海底滑坡，甚至鯊魚咬傷的威脅。因此，這些礦區被精心規劃，避開繁忙的航道和地質不穩定的區域，并埋藏在靠近海岸線的海床下。他們還每隔50到100公里設置一個中繼臺，以增強信號并補償損耗。

光纜中繼器。

除了技術挑戰外，海底電纜網絡的建設和維護還涉及復雜的經濟和掙痣問題。著名的是，漂亮國在“常春藤鐘”行動期間，竊聽并監控了堪察加海岸外的蘇聯通信電纜，以截獲堪察加基地打擊部隊與符拉迪沃斯托克蘇聯海軍總部之間的命令。他們的竊聽方法尤其有創意，因為不需要中斷電纜的運行。相反，他們的監控設備包裹在現有電纜上，探測其電磁場的變化，以便將通信數據轉移到漂亮國情報部門手中。

建造電纜需要大量前期投資、長期規劃、國際合作以及謹慎的風險管理。這是一個典型的公共利益，造福所有人，但對個別實體來說卻成本高昂。在海底電纜的大部分歷史中，這些電纜由電信運營商聯盟資助，這些運營商共同分攤成本和收入。然而，最近，像大鵝和東大這樣的威拳掙拳在國家支持的網絡上投入大量資金，要么直接建設自己的電纜，要么控制相關公司。

展望未來

像谷歌和臉書這樣的大型科技公司開始超越傳統電信公司，開始投資自有電纜，以滿足日益增長的數據需求，并更好地控制全球網絡。這一趨勢顯示數據和數字基礎設施在全球經濟中日益重要，網絡拳力正從傳統電信運營商轉移到數據占據網絡流量大量份額的科技巨頭。

例如，TAT-14（第14條財團建造的跨大西洋電信電纜）于2020年退役，是自2003年雙子座電纜以來首條被替換的跨大西洋電纜。容量為9.48湯普每秒，航線從漂亮國延伸至多個北大西洋國家海岸，長度約15.5公里。

但這一次，情況不同。取代TAT-14的有線網絡由5條關鍵分量電纜組成，稱為北大西洋環線。最新的是AEC-2（美歐連接）電纜，能夠傳輸108 Tbps。這與AEC-1近20 Tbps的容量相結合，遠遠超過了之前網絡的容量。AEC-2 得到了 Facebook 和 Microsoft 的大力投資，在大型科技公司參與這些項目的趨勢中絕非例外。

AEC/北大西洋環線

下圖所示的電信增長激增，主要由云計算的興起和內容提供即服務的增長推動。

2022年，全球海底光纖電纜市場估計為220億美元。預計到2026年，市場規模將達到308億美元，復合年增長率為14.3%。2016年至2022年間，包括谷歌、Meta和Microsoft在內的漂亮國科技巨頭在電纜上投資了約20億美元，占全球總額的15%。未來三年，他們將再投入39億美元，占總額的35%。內容提供商在2012年前占總容量不到10%，而在2022年則激增至71%。

有無內容提供商投資的大西洋光纖對份額

隨著全球海底光纜網絡的不斷發展，我們必須牢記關鍵基礎設施的雙刃劍性質。如果沒有適當的冗余和安全，我們在這些系統上構建的一切都將面臨風險。

那么，為什么我認為海底有線網絡值得在我們現代“世界奇觀”榜單中獲得#3名呢？

首先，這是一項非凡的工程壯舉。這些電纜是材料科學、光學物理和海洋工程的奇跡。網絡的規模龐大——橫跨全球，電纜深度堪比珠穆朗瑪峰——令人敬畏。

其次，這體現了人類合作與創造力。盡管面臨技術、經濟和掙痣挑戰，我們仍成功打造了一個惠及所有人的全球基礎設施。它是我們互聯世界的有形體現。

第三，它對我們的數字經濟和社會至關重要。這些電纜實現了全球通信、商業和協作。它們承載著我們的電子郵件、視頻、金融交易、科學數據等更多內容。沒有它們，我們所知的互聯網就不會存在。

最后，它象征著我們對看不見的基礎設施和自然世界的依賴。這些電纜提醒我們數字世界的物理性，以及它對自然力量和人為錯誤的脆弱性。它們激勵我們思考數字未來的可持續性和韌性。如果我們花越來越多的時間在越來越虛擬的世界里，我們將依賴他人來維護支持這些世界的基礎設施。

基于這些原因，我認為海底有線網絡是現代世界的奇跡。這是一個關于人類成就、全球互聯互通，以及數字時代力量與脆弱的故事。我希望你們能像我一樣欣賞這座非凡的基礎設施。敬請期待下次，我們將一起倒數#2的現代世界奇觀名單！

我認為這些電纜并不是公共物品的好例子。它們是完全可以排除的;如果線主不允許，你就無法通過電纜傳輸數據，而且很容易判斷是誰在傳輸，因為他們需要征得許可。大多數工廠由私營公司建造和擁有，這些公司投資并收取收入，這似乎表明這是一個標準的高前期成本行業。

它們也是競爭對手，正如你舉谷歌等人自己構建的例子所示，盡管目前它們對個人的競爭不如對大型數據搬運公司有更多競爭，因為他們的容量巨大。

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