海底光纜（Submarine Optical Fiber Cable），又被稱為“海底通信電纜”，海底光纜是一種被絕緣材料包裹的導(dǎo)線，敷設(shè)在海底傳輸電話和互聯(lián)網(wǎng)信號(hào)。海底光纜的結(jié)構(gòu)堅(jiān)固且材料輕便，設(shè)計(jì)使用壽命一般為25年，光纖接頭需要具備高強(qiáng)度，確保接續(xù)時(shí)光纖的強(qiáng)度和表面不受損傷。
海底光纜是由海底電纜演變而來(lái)的。經(jīng)歷了海底電報(bào)電纜階段、海底同軸電話電纜階段。1850年，盎格魯-法國(guó)電報(bào)公司在英國(guó)和法國(guó)之間鋪設(shè)了世界上第一條海底電纜。1986 年，美國(guó)ATT公司在西班牙的加那利群島和特內(nèi)里費(fèi)之間鋪設(shè)了全球第一條商用海底光纜。中國(guó)光通信研究始于20世紀(jì)70年代。20世紀(jì)90年代，中國(guó)海纜通信逐步邁向海底光纜通信時(shí)代。進(jìn)入90年代，海底光纜和衛(wèi)星通信成為當(dāng)代洲際通信的主要手段。
海底光纜的結(jié)構(gòu)主要分為三部分，包括纜芯護(hù)套結(jié)構(gòu)與材料、鎧[kǎi]裝及外披層。纜芯是光纜的核心部分。海底光纜是在復(fù)雜的海洋環(huán)境中進(jìn)行敷設(shè)的系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)要求很高，例如要耐腐蝕、防海水、耐高壓、耐氫損等。海底光纜按傳輸距離可分為有中繼海底光纜和無(wú)中繼海底光纜，按敷設(shè)的海域條件可分為深海海底光纜和淺海海底光纜。按作用可分為海底通信光纜和海底光力光纜。
海底光纜同陸地光纜以及人造衛(wèi)星相比，具有明顯的優(yōu)勢(shì)。投資成本低、保密性較好、安全穩(wěn)定等。但是也存在容易損壞、敷設(shè)及維修難等問(wèn)題。海底光纜的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用，通過(guò)連接不同國(guó)家和地區(qū)，徹底改變了國(guó)際間的電信交流方式，成為全球范圍內(nèi)連接網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施之一。
發(fā)展歷史
國(guó)際海底光纜發(fā)展歷史
從國(guó)際海底電纜發(fā)展歷史上看，大致可以分為以下3個(gè)階段
海底電報(bào)電纜階段（1851——1924年）
1850年，盎格魯-法國(guó)電報(bào)公司在英國(guó)和法國(guó)之間鋪設(shè)了世界上第一條海底電纜，但品質(zhì)較差且沒(méi)有特別的保護(hù)措施。
1851年11月13日，第一條受保護(hù)的電纜橫跨英吉利海峽完成，但只能發(fā)送莫爾斯電報(bào)。
1852年，海底電報(bào)公司首次使用電纜線將倫敦和巴黎連接起來(lái)。
1853年，英格蘭一個(gè)電纜橫跨北海，被架設(shè)到荷蘭。
1858年鋪設(shè)的一條跨大西洋海底電纜只使用了3周就中斷。雖然1865年進(jìn)行了再鋪設(shè)，但電纜再次中斷。
1866年，英國(guó)成功鋪設(shè)了連接美英兩國(guó)的跨大西洋海底電纜，實(shí)現(xiàn)了歐美大陸之間的電報(bào)通信。
1866年英國(guó)在美、英兩國(guó)之間鋪設(shè)跨大西洋海底電纜(TheAtlanticCable)取得成功，實(shí)現(xiàn)了歐美大陸之間跨大西洋的電報(bào)通信。1876年，貝爾發(fā)明了電話后，海底電纜具備了新的功能，各國(guó)大規(guī)模鋪設(shè)海底電纜的步伐加快了。
1902年，環(huán)球海底通信電纜建成，但傳送信息仍然是單線單路的，如果要傳送多路信息，就需要在電纜中布設(shè)多根芯線。
1902-1903年，海底電纜從美國(guó)大陸連接夏威夷，1902年連接關(guān)島，1903年連接菲律賓。1902年加拿大、澳大利亞、新西蘭和斐濟(jì)也完成連線。
以上參考資料來(lái)源：
海底同軸電話電纜階段（1921——1984年）
20世紀(jì)20年代，海底電纜通信逐漸被短波無(wú)線電通信所取代，因?yàn)闊o(wú)線電通信更便宜、方便和易于維護(hù)。然而，無(wú)線電通信受到電離層的不穩(wěn)定性影響，并且頻寬不足導(dǎo)致混頻問(wèn)題。為了解決這些問(wèn)題，英美等國(guó)開(kāi)始將陸用同軸傳送電話的方法用于海底電纜通信。1921年，第一條海底同軸電話電纜在美國(guó)佛羅里達(dá)州和古巴哈瓦那之標(biāo)志著海底同軸電纜傳輸方式實(shí)用化。后來(lái)建成了多條海底同軸電纜，包括連接英美加的長(zhǎng)距離海底同軸電纜通信系統(tǒng)和跨越太平洋海底電纜通信技術(shù)的應(yīng)用推動(dòng)了全球通信的發(fā)展，到20世紀(jì)80年代已經(jīng)完成了貫通歐亞澳美的20000公里海底電話電纜網(wǎng)絡(luò)。
海底光纜階段（1985年之后）
光纜的出現(xiàn)促進(jìn)了有線通信的發(fā)展，尤其是海底有線通信和互聯(lián)網(wǎng)的飛躍發(fā)展。光導(dǎo)纖維是光纜的核心。1970年，美國(guó)康寧玻璃公司制造出第一根超低耗光纖樣品，隨后各國(guó)開(kāi)始加大光纖通信研究力度。隨著技術(shù)進(jìn)步，1979年日本電報(bào)電話公司研制出極低損耗的光纖，到1990年康寧公司研制的光纖衰耗已接近理論極限。光纖通信還需要光源器件和接收器件的進(jìn)一步發(fā)展。盡管光纖通信技術(shù)只有短短40多年的歷史，但取得了驚人的進(jìn)展。
1986 年，美國(guó)美國(guó)電話電報(bào)公司公司在西班牙的加那利群島和特內(nèi)里費(fèi)島之間鋪設(shè)了全球第一條商用海底光纜，全長(zhǎng)僅120km
1987 年，連接英國(guó)一比利時(shí)的海底光纜建成，全長(zhǎng)120km；連接法國(guó)大陸與柯西嘉的海底光纜建成，全長(zhǎng)380km；連接日本九洲一沖繩縣的海底光纜建成，全長(zhǎng)800km；連接本州島一北海道的海底光纜系統(tǒng)建成，全長(zhǎng)300km
1988 年，全球第一條跨洋海底光纜系統(tǒng) (TAT-8)在美英法海底隧道之間建成，該系統(tǒng)橫跨大西洋，全長(zhǎng)6700km，傳輸速度遠(yuǎn)超傳統(tǒng)的同軸電纜通信，這標(biāo)志著海底光纜時(shí)代的正式到來(lái)
1989年，第一條橫跨太平洋的海底光纜建成，全長(zhǎng)13200km。從此，海底光纜通信系統(tǒng)的建設(shè)全面展開(kāi)，促進(jìn)了全球通信網(wǎng)的發(fā)展
1996 年底，橫穿太平洋的海底光纜系統(tǒng)建成，全長(zhǎng) 2.5萬(wàn)km，可提供12萬(wàn)條話路，是當(dāng)時(shí)用于畫(huà)面?zhèn)鬏數(shù)淖铋L(zhǎng)的海底光纜
1997年3月中美海底光纜工程啟動(dòng)，該工程投資12億美元，全長(zhǎng) 2.6萬(wàn)km，14 家公司參與建設(shè)
1997年3月，亞歐海底光纜 SFA-ME-WE3 工程啟動(dòng)，連接33個(gè)國(guó)家和地區(qū)，全長(zhǎng)3.8萬(wàn)km，帶寬達(dá)20Gbps，93家電信公司參與建設(shè)，總投資達(dá)13億美元
1997 年底，環(huán)球海底光纜系統(tǒng) FLAG建成，全長(zhǎng)2.8萬(wàn)公里，可提供60萬(wàn)條話路，是當(dāng)時(shí)建成的全球最長(zhǎng)的海底光纜
1998年初，美洲2號(hào)光纜系統(tǒng)開(kāi)工，全長(zhǎng)8000公里，投資3.7億美元，30家公司參與建設(shè)，可提供60萬(wàn)條話路
1998年5月，橫跨大西洋一號(hào)光纜建成，它連接美、德、英、荷四國(guó)，全長(zhǎng)1.4萬(wàn)公里，可提供30萬(wàn)條話路
中國(guó)海底光纜發(fā)展歷程
新中國(guó)成立之前
新中國(guó)成立前的中國(guó)海底電纜發(fā)展?fàn)顩r是曲折的。在1871年，外國(guó)公司在海參經(jīng)過(guò)日本長(zhǎng)崎到上海市鋪設(shè)了一條電報(bào)電纜。1886年，中國(guó)第一條海底電纜是由清代時(shí)期臺(tái)灣首任巡撫劉銘傳鋪設(shè)的，通聯(lián)臺(tái)灣全島以及大陸的水路電線，主要用于臺(tái)灣府向清廷通報(bào)臺(tái)灣的天災(zāi)治安財(cái)經(jīng)，并提供商務(wù)通信使用，由清代臺(tái)灣臺(tái)南安平通往澎湖，長(zhǎng)53n mile(1n mile-1852m)。1894年臺(tái)灣被割讓，海底電纜終止運(yùn)營(yíng)。新中國(guó)成立前，中國(guó)海底電纜通信基本上都是由外國(guó)公司掌握。
20世紀(jì)50年代—70年代
新中國(guó)成立后，海底電纜發(fā)展受到帝國(guó)主義封鎖的影響，對(duì)外海底電纜通信大幅減少。在國(guó)內(nèi)外嚴(yán)峻形勢(shì)下，為加強(qiáng)沿海地區(qū)包括島嶼的設(shè)防安全，保持海防部隊(duì)通信暢通，中國(guó)海纜通信系統(tǒng)的建設(shè)管理落入軍隊(duì)通信部門(mén)之手。通過(guò)打撈利用舊中國(guó)廢棄的海纜、仿制蘇聯(lián)同軸海纜系統(tǒng)，并利用小型艦艇改裝成布纜船來(lái)實(shí)施敷設(shè)和維護(hù)，軍事化的海纜通信系統(tǒng)初具規(guī)模。直到1976年中日海纜敷設(shè)后，海纜通信開(kāi)始國(guó)際化。海底光纜技術(shù)已廣泛應(yīng)用，中日海纜通信于1993年成功開(kāi)通，可提供7560條電路，是最初中日海底同軸電纜能力的15倍。
20世紀(jì)70年代之后
中國(guó)光通信研究始于20世紀(jì)70年代。在1985年，光纖通信進(jìn)入實(shí)用化階段，并且研發(fā)出合中國(guó)沿海城市特點(diǎn)的淺海光纜。20世紀(jì)90年代，中國(guó)海纜通信逐步邁向海底光纜通信時(shí)代。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，沿海城際海底光纜和島嶼之間的海底光纜通信系統(tǒng)得到了快速發(fā)展，逐漸取代了同軸海纜通信系統(tǒng)。
1990年11月，中國(guó)在青島鄰近海城建成了第一條無(wú)中斷實(shí)用化海底光纜。
1993年12月15日，中國(guó)參加投資建設(shè)的第一條國(guó)際海底光纜系統(tǒng)——中日海底光纜系統(tǒng)建成并投入使用。
1996年，中韓海纜系統(tǒng)建成，連接中國(guó)青島和韓國(guó)泰安，全長(zhǎng)549km。
中國(guó)已經(jīng)部署了多個(gè)國(guó)際海底光纜系統(tǒng)。除了香港特別行政區(qū)和臺(tái)灣之外，已經(jīng)運(yùn)行的有中日、中韓、環(huán)球、亞歐、中美、亞太和城市間等七個(gè)系統(tǒng)，共計(jì)18條光纜。中國(guó)大陸地區(qū)共有7個(gè)海底光纜的登陸點(diǎn)，分別位于青島市、崇明區(qū)、南匯區(qū)、長(zhǎng)樂(lè)、汕頭市、觀音山和大噔島。其中，上海市已經(jīng)成為亞太地區(qū)國(guó)際通信的重要樞紐。
中國(guó)與國(guó)際互聯(lián)的海底光纜主要包括以下幾個(gè)：FLAG歐亞海底光纜亞歐3號(hào)海底光纜；中美海底光纜；亞太2號(hào)海底光纜；EAC -C2C 海底光纜；跨太平洋海底光纜；中日海底光纜；中韓海底光纜。
截至2026年1月，江蘇亨通高壓海纜有限公司已研制出正負(fù)525千伏高壓直流海纜，該海纜是世界上直流電壓等級(jí)最高的產(chǎn)品，突破了百公里級(jí)高效輸電的世界性難題。
構(gòu)造組成
光纜結(jié)構(gòu)
綜述
海底光纜的基本結(jié)構(gòu)為：聚乙烯層、聚酯樹(shù)酯或瀝青層、鋼絞線層、鋁制防水層、聚碳酸酯層、銅管或鋁管、石蠟，烷烴層、光纖束等。
海底光纜的結(jié)構(gòu)主要分為三部分，包括纜芯護(hù)套結(jié)構(gòu)與材料、鎧裝及外披層。纜芯是光纜的核心部分，包含一根或多根經(jīng)過(guò)涂層處理的光纖。這些光纖通常由加強(qiáng)構(gòu)件（鋼絲制成）螺旋地繞包在中心位置，并放置在專制的不銹鋼管中。該管外部還繞有高強(qiáng)度拱形結(jié)構(gòu)的鋼絲。護(hù)套結(jié)構(gòu)和材料被用來(lái)保護(hù)光纜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。這一部分通常包含銅管，其主要作用是避免光纜在發(fā)生微/宏彎曲。鎧裝及外披層是光纜的最外層。它通常由耐腐蝕的金屬材料制成，如鋁或銅。
深海光纜的結(jié)構(gòu)相對(duì)更復(fù)雜。它采用了多層保護(hù)措施，以確保光纖的安全運(yùn)行和防止海水滲入。光纖被置于U形槽塑料骨架中，并填充有油膏或彈性塑料體來(lái)形成纖芯。這樣可以增加纖芯的穩(wěn)定性。纖芯周?chē)褂酶邚?qiáng)度鋼絲進(jìn)行繞包。在繞包過(guò)程中，所有縫隙都要用防水材料填充，以確保光纜的防水性能。在鋼絲的周?chē)由弦粚鱼~帶，并通過(guò)焊接和搭接，使鋼絲和銅管形成一個(gè)具有抗壓和抗拉特性的聯(lián)合體。這樣可以增加光纜的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。在鋼絲和銅管的外部，還需要再加上一層聚乙烯護(hù)套。這一層護(hù)套可以提供額外的防護(hù)，保護(hù)光纖免受外部壓力和物理?yè)p傷的影響。對(duì)于鯊魚(yú)頻繁出沒(méi)的海域，還需要在海底光纜外部再添加一層聚乙烯護(hù)套，并螺旋繞包二層鋼帶，以進(jìn)一步提供保護(hù)層。這樣可以防止鯊魚(yú)咬斷光纜，從而保護(hù)光纜的完整性。
不同國(guó)家生產(chǎn)的海底光纜在結(jié)構(gòu)上基本相同，通常由1至3對(duì)光纖組成。由于光纖的脆弱性，為了增加光纜的機(jī)械強(qiáng)度和抵抗外力的能力，通常會(huì)采用由鋁、銅或鋼絲等制成的復(fù)合金屬管進(jìn)行保護(hù)。
中國(guó)的海底光纜
中國(guó)研制的海底光纜大多適用于淺海環(huán)境，其敷設(shè)深度通常不超過(guò)500米。光纜的光纖篩選應(yīng)變較大，一般均高于1%。采用了從瑞士SWISSCAB公司引進(jìn)的設(shè)備和技術(shù)來(lái)生產(chǎn)海底光纜，為不銹鋼復(fù)合套管結(jié)構(gòu)，單管的最大光纖容量可達(dá)48芯。
法國(guó)的海底光纜
法國(guó)海底光纜的制造主要由法國(guó)國(guó)通信研究中心主導(dǎo)，由Submar - com公司負(fù)責(zé)生產(chǎn)。這種海底光纜采用了骨架型結(jié)構(gòu)，具有一些特點(diǎn)。它的結(jié)構(gòu)是在中心放置骨架型光纖單元，并使用密封膠填充槽以確保光纖單元具有縱向水密性能。然后，在外部覆蓋護(hù)套，并通過(guò)絞合鋼絲層來(lái)增加強(qiáng)度，外面再包裹聚乙烯層以及孤焊焊接銅管。這樣的設(shè)計(jì)可以有效地保護(hù)光纜免受外部影響。
日本的海底光纜
日本電報(bào)電話公司（NTT）和國(guó)際電信電話公司（KDD）是負(fù)責(zé)研制海底光纜的機(jī)構(gòu)，而日本大洋海底電線株式會(huì)社則是負(fù)責(zé)生產(chǎn)這些海底光纜的公司。日本生產(chǎn)的海底光纜具有一些獨(dú)特特點(diǎn)。首先，它們采用了兩層金屬管結(jié)構(gòu)，這使得它們具備了很高的抗水壓能力和徑向水密性。光纖單元被放置在中央，并且使用彈性材料作為緩沖層和縱向水密層。光纖單元外部繞有三個(gè)瓣形鋁帶，這些鋁帶通過(guò)拼接成鋁管的方式連接在一起。在外部壓力的作用下，這些鋁管會(huì)更加牢固地嚙合。其外徑為7.1毫米。這些海底光纜還有一層高強(qiáng)度鋼絲，外面覆蓋著銅管。這個(gè)銅管是通過(guò)縱向包覆銅帶并焊接而成的，其外徑為11.4毫米。在銅管的外層，還有一層聚乙烯覆蓋層，其外徑為22毫米。
英國(guó)的海底光纜
英國(guó)的海底光纜技術(shù)是英國(guó)電信研究所(BTRL)研究，由STC公司負(fù)責(zé)生產(chǎn)制造。這種光纜采用了一種特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其中心部分是由鋼絲包圍的光纖單元，并填充有密封膠，然后外層再覆蓋了一個(gè)保護(hù)層。整個(gè)光纜的直徑為4mm。此外，光纜還采用了C型截面的鋁管（后來(lái)改為銅管），圍繞其外層絞制了一層高強(qiáng)度的鋼絲，并再次包裹了一層孤焊銅管（有時(shí)這一層銅管可以省略），整體的外徑達(dá)到了12mm。最后，整個(gè)光纜還被覆蓋了一層聚乙烯材料，外徑達(dá)到了26mm。
美國(guó)的海底光纜
美國(guó)的海底光纜技術(shù)主要由貝爾研究所研發(fā)，Siplex負(fù)責(zé)生產(chǎn)。這種光纜采用了特殊的光纖單元結(jié)構(gòu)，將光纖完全包裹在彈性體(Hytrel)中，既起到了緩沖作用，又可以防止水的滲入。具體結(jié)構(gòu)是中心鋼絲外面是彈性體，絞合一次被覆光纖，再外面是彈性體和尼龍護(hù)套。光纖單元的外徑為2.97mm。在光纖單元外面，還有兩層不同規(guī)格的高強(qiáng)度鋼絲。銅帶被焊接成銅管，并包裹在鋼絲層的外面。銅管外面有一層低密度聚乙烯作為絕緣層，再外面是一層高密度聚乙烯護(hù)套。總體外徑為25mm。這種結(jié)構(gòu)是非常典型的深海光纜結(jié)構(gòu)。為了防止鯊魚(yú)咬斷光纜，在上述結(jié)構(gòu)外面再加一層鋼帶，并擠包一層高密度聚乙烯護(hù)套。
系統(tǒng)組成
水下中繼器
中繼器是一種設(shè)備，用于將來(lái)自光纖線路上的微弱光數(shù)字信號(hào)進(jìn)行恢復(fù)，使其變?yōu)檩^強(qiáng)的光數(shù)字信號(hào)，并輸送到下一個(gè)光纖線路上。海底水下中繼器需要配備防水性能極好的中繼箱，以滿足在惡劣環(huán)境下的工作需求。此類中繼器的可靠性要求非常高，以保證數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程的穩(wěn)定性和可靠性。
光分路器
光分路器，又稱為分光器，是光纖鏈路中的重要無(wú)源器件之一。它具有多個(gè)輸入端和多個(gè)輸出端，可以將一根光纖中傳輸?shù)墓饽芰堪凑疹A(yù)定的比例分配給兩根或多根光纖，或者將多根光纖中傳輸?shù)墓饽芰亢喜⒌揭桓饫w中。
光纜傳輸原理
光纜傳輸信號(hào)的原理是利用細(xì)小的玻璃纖維或石英玻璃纖維作為傳輸介質(zhì)。通過(guò)發(fā)光二極管或固態(tài)激光器將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為光信號(hào)，并通過(guò)光纖電纜進(jìn)行傳輸。在光纜中，信號(hào)經(jīng)過(guò)檢測(cè)器來(lái)進(jìn)行傳輸。接收端使用光電二極管將接收到的光信號(hào)還原為電信號(hào)。在電磁兼容性測(cè)試中，光纜常用作在強(qiáng)電磁場(chǎng)環(huán)境下傳輸信號(hào)的線纜。同樣，光纜也可以替代傳統(tǒng)的信號(hào)電纜用于傳輸電磁場(chǎng)傳感器檢測(cè)到的微弱電信，避免環(huán)境電磁場(chǎng)的干擾。在核電磁脈沖試驗(yàn)中，光纜是不可或缺的設(shè)備。
設(shè)計(jì)技術(shù)要求
技術(shù)要求
海底光纜是在復(fù)雜的海洋環(huán)境中進(jìn)行敷設(shè)的系統(tǒng)。根據(jù)敷設(shè)深度的不同，遇到的情況也各不相同。在淺海區(qū)和靠近岸邊的海域，光纜可能會(huì)受到海底底質(zhì)、海底污泥、生物、附著生物、鯊魚(yú)、海水流動(dòng)和海浪等的影響和侵襲。此外，還可能面臨船只拋錨、漁具捕導(dǎo)線等外部因素的威脅。在敷設(shè)和打撈過(guò)程中，光纜還承受各種力的作用，同時(shí)還要應(yīng)對(duì)與敷設(shè)深度相關(guān)的海水壓力。深海區(qū)域中的海底光纜相對(duì)較平靜，外部因素較少，但面臨的海水壓力更大，敷設(shè)和打撈時(shí)的張力也更大。海底光纜的設(shè)計(jì)要求很高。
根據(jù)《海底光纜通用規(guī)范》(GJB4489-2002)，海底光纜應(yīng)滿足一系列機(jī)械性能指標(biāo)。為了評(píng)估光纜的機(jī)械性能，需要進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)。工作拉伸負(fù)荷試驗(yàn)、反復(fù)彎曲試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)、抗壓試驗(yàn)，要求光纜的護(hù)套不能出現(xiàn)裂紋、開(kāi)裂或斷裂，并且光纜中的光纖不應(yīng)有明顯殘余附加衰減。
性能參數(shù)
各國(guó)深水海底光纜的性能
淺水海底光纜的規(guī)格和性能
海底光纜分類
按照傳輸距離分類
按傳輸距離的不同，海底光纜可分為有中繼海底光纜和無(wú)中繼海底光纜。
有中繼海底光纜
中繼海底光纜是一種長(zhǎng)途跨洋通信海底光纜，主要分布在太平洋區(qū)和大西洋區(qū)，部分跨越兩個(gè)大洋。這些海底光纜的線路長(zhǎng)度長(zhǎng)，登陸點(diǎn)眾多，投資額巨大，并采用先進(jìn)技術(shù)。在海底光纜市場(chǎng)中扮演著重要角色。
無(wú)中繼海底光纜
無(wú)中繼海底光纜的布設(shè)重點(diǎn)位于東南亞地區(qū)，其次是北歐、地中海和加勒比海等區(qū)域。這些地區(qū)擁有眾多島嶼，因此需要高密度的無(wú)中繼海底光纜來(lái)連接島嶼與島嶼之間，以及島嶼與大陸之間的通信。
按照作用和功能分類
按照作用和功能可分為海底通信光纜和海底光力光纜。
海底通信光纜
海底通信光纜主要用于通訊業(yè)務(wù)。
海底光力光纜
海底光力光纜主要用于水下傳輸大功率光能。
按照鎧裝分類
按照不同的鎧裝材料、鎧裝層厚度和鎧裝層數(shù)等參數(shù)，ITU-T G.972 定義了五種不同保護(hù)類型的海底光纜結(jié)構(gòu)。分別是輕型深海光纜、輕型單層鎧裝海底光纜、重型單層鎧裝海底光纜、輕型雙層鎧裝海底光纜、重型雙層鎧裝海底光纜。
按照海域條件分類
按照敷設(shè)與運(yùn)用的海域條件不同，海底光纜可分為深海與淺海兩種。
深海海底光纜
深海海底光纜是一種特殊設(shè)計(jì)用于水深超過(guò)1000米的海域中的海底光纜。這種光纜采用無(wú)鋼絲鎧裝的結(jié)構(gòu)，通常具有4~12芯的光纖容量。為了保護(hù)光纖免受海水高壓力和敷設(shè)回收修理時(shí)的高張力的影響，光纜的光纖周?chē)顫M油膏或塑料彈性體。此外，還在纖芯周?chē)捎酶邚?qiáng)度的二層鋼絲繞包或用三根圓弧形，并繞包一層鋼絲，以增加抗壓力和抗拉力。在鋼絲外部縱向包裹一層銅帶，通過(guò)焊接搭縫的方式連接。這種設(shè)計(jì)使鋼絲和金屬管形成了一個(gè)具有抗壓力和抗拉力的聯(lián)合體。銅管還用作遠(yuǎn)程輸送電流的導(dǎo)體。然后，在鋼絲或銅管的外層涂覆一層聚乙烯絕緣層，有些光纜還會(huì)在絕緣層外再涂覆一層聚乙烯護(hù)套。同時(shí)，在鋼絲繞包過(guò)程中的間隙以及各個(gè)構(gòu)件之間的間隙都必須填充擋水復(fù)合材料，光纜斷裂時(shí)海水滲入。這樣的設(shè)計(jì)和構(gòu)造使得深海光纜具有良好的壓力和拉力抗性能。
淺海海底光纜
淺海海底光纜一般敷設(shè)在水深不超過(guò)1000米的海域中。與深海光纜相比，淺海光纜的纜心結(jié)構(gòu)完全相同。淺海光纜的鎧裝可采用單層或雙層鋼絲鎧裝，鋼絲的外徑通常為4.0毫米6.0毫米和8.0毫米。鎧裝的層數(shù)和鋼絲的外徑需要根據(jù)敷設(shè)海纜的路由、海底環(huán)境條件（如水深和是否可以埋設(shè)）以及漁撈情況等綜合考慮確定。
按淺海海底光纜受到的鎧裝保護(hù)程度不同，可以分為輕型光纜、保護(hù)型光纜、單鎧裝型光纜和雙鎧裝型纜等。
按照結(jié)構(gòu)分類
海底光纜結(jié)構(gòu)按照光纖的保護(hù)方法可分為緊纜芯結(jié)構(gòu)和松纜芯結(jié)構(gòu)兩種。
緊纜芯結(jié)構(gòu)光纜
緊纜芯結(jié)構(gòu)中，光纜中的光纖得到緊密的保護(hù)，使得光纖的拉伸長(zhǎng)度和光纜的拉伸長(zhǎng)度相同。
松纜芯結(jié)構(gòu)光纜
松纜芯結(jié)構(gòu)中，光纖在光纜中有一定的自由移動(dòng)空間，光纖的拉伸長(zhǎng)度小于光纜的拉伸長(zhǎng)度，在光纜的拉伸長(zhǎng)度達(dá)到規(guī)定數(shù)值之前，光纖處于零拉伸狀態(tài)。
主要特點(diǎn)
材料特點(diǎn)
海底光纜的結(jié)構(gòu)堅(jiān)固且材料輕便。由于海水與鋁發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生氫氣，這會(huì)導(dǎo)致氫分子擴(kuò)散到光纖玻璃材料中，增加光纖的損耗。海底光纜不使用輕金屬鋁，20世紀(jì)90年代初期開(kāi)發(fā)了涂碳或涂鈦層的光纖，以阻止氫氣滲透和化學(xué)腐蝕。另外，海底光纜的光纖接頭需要具備高強(qiáng)度，確保接續(xù)時(shí)光纖的強(qiáng)度和表面不受損傷。
施工特點(diǎn)
海底電纜施工過(guò)程被世界各國(guó)公認(rèn)為是復(fù)雜困難的大型工程。
海底光纜的海洋勘探
對(duì)于海底光纜施工，首先需要進(jìn)行詳細(xì)的海洋勘察工作。在多個(gè)方案之間進(jìn)行比較后，選擇一條安全可靠、易于施工維護(hù)并且能節(jié)約投資的光纜路線。海洋勘察的主要內(nèi)容包括測(cè)量水深和海底地形，了解海底地質(zhì)條件、沉積物分布、管線和電纜布置情況，確定潛在的障礙物（如沉船等），研究海水溫度垂直分布以及海水的腐蝕性，分析潮流活動(dòng)情況，識(shí)別海地震區(qū)域，了解航運(yùn)、漁業(yè)以及海水養(yǎng)殖等相關(guān)信息。
海底光纜的路由調(diào)查
在進(jìn)行海底光纜路由設(shè)計(jì)時(shí)，必須遵守所有上級(jí)業(yè)務(wù)主管部門(mén)的審批程序。首先需要進(jìn)行備選地點(diǎn)的評(píng)估，考慮自然環(huán)境、海底地形和地理位置的穩(wěn)定性。同時(shí)還需考慮已有的海洋開(kāi)發(fā)活動(dòng)和海洋利用規(guī)劃，必須與漁業(yè)、交通、礦產(chǎn)、市政和軍事等各個(gè)部門(mén)取得一致同意。
海底光纜的路由選擇
在選擇海底光纜路由的登陸點(diǎn)時(shí)，需要考慮以下因素：路由長(zhǎng)度較短、避開(kāi)暗礁和地形陡峭的區(qū)域、選擇地形平緩且泥沙厚度較大的地方。盡量選擇人煙稀少但交通便利的開(kāi)闊地，以便于施工作業(yè)并確保工程船能輕易靠近。同時(shí)，附近應(yīng)有維修海港和護(hù)岸等設(shè)施，以方便維護(hù)和修理工作。還要避開(kāi)海流湍急的位置、開(kāi)發(fā)熱點(diǎn)區(qū)和填海造地區(qū)，以確保不會(huì)干擾漁業(yè)捕撈活動(dòng)。
海底光纜余量計(jì)算
海底光纜需要考慮到敷設(shè)長(zhǎng)度大于實(shí)際測(cè)量的長(zhǎng)度。這是因?yàn)橐紤]到測(cè)量精度、施工方法和深海淺海的長(zhǎng)度等因素。為了確保敷設(shè)光纜的順利進(jìn)行，建議將海底光纜長(zhǎng)度增加一個(gè)余量，一般來(lái)說(shuō)，在埋設(shè)區(qū)域應(yīng)增加3%的長(zhǎng)度余量，而在非埋設(shè)區(qū)域則應(yīng)增加5%的長(zhǎng)度余量。這樣可以在施工過(guò)程中避免出現(xiàn)敷設(shè)不足或無(wú)法達(dá)到目標(biāo)點(diǎn)的情況。
海底光纜敷設(shè)方式
根據(jù)不同的海洋環(huán)境和水深，海底光纜的敷設(shè)也分別采用不同的方法。
淺海埋設(shè)
在淺海中，特別是航行頻繁、漁業(yè)捕撈和海洋養(yǎng)殖等活動(dòng)頻繁的海域，通常需要將光纜埋設(shè)到海底，并掩埋在1米到1.5米的深之間，以保護(hù)光纜不受外部損壞。為此，可以采用水力噴射式埋設(shè)方法。具體來(lái)說(shuō)，海底光纜埋設(shè)過(guò)程主要包括三個(gè)階段：光纜路由的勘查清理，光纜的敷設(shè)以及沖埋保護(hù)。埋設(shè)設(shè)備底部裝有多排噴水孔，平行分布在兩側(cè)。在作業(yè)時(shí)，每個(gè)孔都會(huì)同時(shí)向海底噴射高壓水柱，將海底泥沙沖開(kāi)，形成一個(gè)海纜溝。設(shè)備的頂部有一個(gè)導(dǎo)纜孔，用于引導(dǎo)光纜沿著海纜溝下沉到底部。在海流的用下，海纜溝會(huì)自動(dòng)被填平。整個(gè)埋設(shè)設(shè)備會(huì)被一艘施工船拖曳前進(jìn)，并通過(guò)工作電纜接收各種指令。
深海敷設(shè)
在深海中，通常采用敷設(shè)方式來(lái)將光纜鋪設(shè)在海底。這種方法涉及使用配備高壓水泵的水下機(jī)器人，它會(huì)沖刷出一個(gè)溝槽，然后將光纜放入其中，并覆蓋上海底的泥沙。在敷設(shè)過(guò)程中，需要通過(guò)控制敷設(shè)船的行駛速度和光纜釋放速度來(lái)控制光纜的入水角度，以避免光纜因彎曲半徑過(guò)小或張力過(guò)大而受損。當(dāng)在深海段進(jìn)行敷設(shè)時(shí)，敷設(shè)船釋放光纜，并使用水下監(jiān)視器和水下遙控車(chē)來(lái)不斷監(jiān)視和調(diào)整，控制船只的前進(jìn)速度、方向和光纜的敷設(shè)速度，以避開(kāi)地形的起伏和巖石，以防止光纜受損。
事故處理
損壞
海底光纜發(fā)生斷裂時(shí)，會(huì)對(duì)國(guó)際通信產(chǎn)生巨大影響，導(dǎo)致無(wú)法估算的損失。通常有兩個(gè)主要原因?qū)е潞５坠饫|斷裂。
1.地震、海嘯等不可抗力
例如在2006年年底，中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)發(fā)生了地震，這次地震造成了多條連接中國(guó)與歐美地區(qū)的海底光纜斷裂。導(dǎo)致了國(guó)際通信的大規(guī)模中斷，給世界各地的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)活動(dòng)帶來(lái)了巨大的損失。在2009年，臺(tái)風(fēng)莫拉克和接近中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)的地震也引起了多條海底光纜的斷裂，進(jìn)一步加劇了國(guó)際通信的緊張局勢(shì)。
2.人為原因
例如漁船作業(yè)經(jīng)常是海底光纜故障的主要原因。漁船作業(yè)引起的故障占到了95%的比例，其中帆張網(wǎng)船(雷達(dá)網(wǎng)船)是造成九成故障的罪魁禍?zhǔn)住Ｒ?001年2月的一次事件為例，由于漁船作業(yè)的失誤，中美之間跨太平洋的海底光纜受損，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)用戶無(wú)法連接到國(guó)外的網(wǎng)站。在2004年4月，上海市等地使用的環(huán)球海底光纜的網(wǎng)絡(luò)通信突然中斷，經(jīng)過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)是因?yàn)槟硞€(gè)漁船進(jìn)入了光纜保護(hù)區(qū)，并且使用了被禁止的帆張網(wǎng)進(jìn)行漁業(yè)生產(chǎn)作業(yè)，導(dǎo)致光纜斷裂。
修復(fù)
修復(fù)海底光纜是一項(xiàng)極為復(fù)雜的任務(wù)。當(dāng)光纜發(fā)生故障時(shí)，首先需要在廣闊的海洋中準(zhǔn)確定位光纜的位置，然后從幾千米深的海床上將直徑不到10厘米的光纜打撈起來(lái)，這幾乎等同于大海中找針。此外，由于修復(fù)工作必須在海面上進(jìn)行，還必須考慮維修船只行駛時(shí)間以及海浪、天氣等因素對(duì)修復(fù)工作的不利影響。修復(fù)海底光纜涉及到查找斷點(diǎn)、打撈光纜、修補(bǔ)光纖、重新包裹和重新放置等多個(gè)步驟。
主要優(yōu)缺點(diǎn)
主要優(yōu)勢(shì)
海底光纜具備巨大的傳輸能力和出色的保密性，是一種高質(zhì)量的通信傳輸方式。它集聚了眾多優(yōu)勢(shì)，已成為承載國(guó)際通信業(yè)務(wù)的主要手段，是全球信息傳播的重要基礎(chǔ)。
海底光纜使用光纖具有如下優(yōu)點(diǎn)：
傳輸頻帶非常寬，通信容量大差錯(cuò)率低
傳輸損耗小，中繼距離長(zhǎng)
抗雷電和抗電磁干擾性能強(qiáng)
無(wú)串音干擾不易被竊聽(tīng)
數(shù)據(jù)不易被截取，保密性好
體積小，重量輕
以上參考資料來(lái)源：
與陸地光纜相比
一是鋪設(shè)海底光纜不需要挖掘道路或建立支撐結(jié)構(gòu)，因此投資成本較低且建設(shè)速度較快。二是除了與陸地相連的部分外，大部分光纜都位于深海中，遠(yuǎn)離風(fēng)浪和其他自然環(huán)境的破壞以及人類生產(chǎn)活動(dòng)的干擾。這使得海底光纜具有良好的安全性和穩(wěn)定性，并且能夠很好地抵抗干擾，保證數(shù)據(jù)的保密性。
與人造衛(wèi)星相比
一是由于海水的存在，海纜可以有效地防止外界電磁波的干擾，因此海纜的信噪比較低。二是在海底光纜通信中，幾乎感受不到時(shí)間延遲的存在，這對(duì)于實(shí)時(shí)性要求較高的應(yīng)用非常重要。三是海底光纜的設(shè)計(jì)壽命可達(dá)持續(xù)工作25年，而人造衛(wèi)星往往在10年至15年內(nèi)就會(huì)耗盡燃料。選擇使用海底光纜作為通信介質(zhì)是更加長(zhǎng)效和穩(wěn)定的選擇。
局限性
數(shù)量較少
網(wǎng)絡(luò)通信的需求量巨大，如果只依賴于幾條光纜進(jìn)行傳輸，這使得它們?cè)谖C(jī)時(shí)顯得非常容易受到影響。
易人為誤觸
海底光纜的敷設(shè)通常會(huì)經(jīng)過(guò)重要的水域，這些水域往往是海上運(yùn)輸和漁船作業(yè)的主要通道。在2001年和2003年在上海崇明島海域就發(fā)生過(guò)兩起光纜被拖網(wǎng)船只誤拉斷的事件。
抗災(zāi)較差
在全球因特網(wǎng)中，美國(guó)是一個(gè)重要的中心地區(qū)，許多主要服務(wù)器和國(guó)際網(wǎng)站都位于美國(guó)。由于一些光纜經(jīng)過(guò)世界上最活躍的地震多發(fā)地帶之一——環(huán)太平洋地震帶，地震經(jīng)常導(dǎo)致光纜的移位或拉斷。這種情況給中國(guó)用戶訪問(wèn)美國(guó)服務(wù)器帶來(lái)了困擾。中美之間的光纜幾乎都需要通過(guò)臺(tái)灣附近海域，當(dāng)?shù)匕l(fā)生地震導(dǎo)致主要光纜中斷時(shí)，中國(guó)的用戶在訪問(wèn)美國(guó)服務(wù)器時(shí)不得不繞道歐洲或澳洲，從而影響了信息傳輸速度。
敷設(shè)修復(fù)困難
海底光纜的敷設(shè)和維修被廣泛認(rèn)為是一項(xiàng)困難的工程。在淺海區(qū)域（水深小于200米）通常采用埋設(shè)的方式進(jìn)行光纜敷設(shè)，而在深海區(qū)域則需要借助先進(jìn)的船舶和遙控潛水器等施工設(shè)備進(jìn)行敷設(shè)。這樣的工程必須面對(duì)深海高壓和海水?dāng)_動(dòng)等不利因素，與光纜的敷設(shè)相比，修復(fù)海底光纜更加復(fù)雜。每個(gè)環(huán)節(jié)都需要克服許多困難才能確保修復(fù)工作能順利進(jìn)行。
發(fā)展?fàn)顩r
海底光纜網(wǎng)絡(luò)是全球通信的支柱，它承載著云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)和應(yīng)用的數(shù)據(jù)傳輸需求。隨著這些領(lǐng)域的快速發(fā)展，對(duì)信息基礎(chǔ)設(shè)施的要求也越來(lái)越高，海底光纜的重要性日益凸顯。
截至2023年，全球已部署了大約400條海底光纜，總長(zhǎng)度達(dá)到了120萬(wàn)公里。隨著全球一體化程度的提高以及數(shù)字經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，國(guó)際帶寬需求迅速增長(zhǎng)。海底光纜在跨越洋海的國(guó)際數(shù)據(jù)傳輸中承擔(dān)了超過(guò)95%的任務(wù)。作為現(xiàn)代國(guó)際通信的重要工具，海底光纜負(fù)責(zé)處理90%的國(guó)際通信業(yè)務(wù)，是全球信息通信的主要支柱。
世界上大約有200多個(gè)國(guó)家和地區(qū)，其中只有44個(gè)國(guó)家沒(méi)有海岸線，不需要依賴海底光纜進(jìn)行國(guó)際數(shù)據(jù)傳輸。而其他國(guó)家和地區(qū)則需要建設(shè)海底光纜來(lái)滿足快速增長(zhǎng)的國(guó)際通信需求。海底光纜建設(shè)主要由日本電氣(NEC)，美國(guó)SubCom LLC和法國(guó)阿爾卡特海底網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)先公司負(fù)責(zé)，這些公司掌握著世界領(lǐng)先的技術(shù)。海底光纜的建設(shè)對(duì)于全球信息通信的發(fā)展非常重要，負(fù)責(zé)處理90%的國(guó)際通信業(yè)務(wù)，并在跨海洋的國(guó)際數(shù)據(jù)傳輸中承擔(dān)了超過(guò)95%的任務(wù)。
中國(guó)信息通信研究院發(fā)布的《中國(guó)國(guó)際光纜互聯(lián)互通白皮書(shū)(2018年)》表示，美國(guó)在海底光纜領(lǐng)域的數(shù)量是中國(guó)的8倍，而人均帶寬是中國(guó)近20倍。與此相比，日本的海纜數(shù)量是中國(guó)的兩倍多，人均帶寬為中國(guó)的近10倍；英國(guó)的海纜數(shù)量是中國(guó)的5倍多，人均帶寬則是中國(guó)的72倍；新加坡的海纜數(shù)量是中國(guó)的兩倍多，而人均帶寬高出中國(guó)262倍。這些數(shù)據(jù)不僅凸顯了海底光纜建設(shè)對(duì)滿足高帶寬需求的重要，纜展方面相對(duì)滯后的現(xiàn)狀。
相關(guān)事件
2015年4月24日，中國(guó)聯(lián)通與全球6個(gè)合作伙伴啟動(dòng)了新的跨太平洋國(guó)際海底光纜工程（簡(jiǎn)稱NCP）。該項(xiàng)目總投資超過(guò)5億美元，連接中國(guó)大陸、中國(guó)臺(tái)灣、韓國(guó)、日本和美國(guó)，全長(zhǎng)達(dá)13000公里。該海底光纜采用先進(jìn)100G波分復(fù)用傳輸技術(shù)，擁有超過(guò)80Tbps的設(shè)計(jì)容量，預(yù)計(jì)將于2017年建成。中國(guó)聯(lián)通將提供上海南匯登陸站，該項(xiàng)目完成后將成為亞洲至北美之間傳輸容量最大、技術(shù)最先進(jìn)的海底光纜系統(tǒng)。這將顯著提升中國(guó)聯(lián)通的國(guó)際網(wǎng)絡(luò)安全性，并為用戶提供更可靠的通信服務(wù)。
2017年6月27日，中國(guó)聯(lián)通、喀麥隆電信與華海智匯共同達(dá)成了一項(xiàng)重要協(xié)議，即南大西洋國(guó)際海底光纜（SAIL）的建設(shè)。該海纜長(zhǎng)約6000公里，設(shè)計(jì)容量為32Tbit/s。一旦建成，它將連接非洲和美洲大陸，成為非洲與南美洲之間傳輸容量最大、時(shí)延最小的海纜路由。這一項(xiàng)目將為跨洲通信提供高質(zhì)量和可靠的服務(wù)。
2022年5月，中國(guó)移動(dòng)國(guó)際有限公司（CMI）宣布，與中國(guó)聯(lián)通國(guó)際有限公司（CUG）、Converge Information and Communications Technology Solutions, Inc.（Converge）以及PPTEL SEA H2X Sdn. Bhd（PPTEL SEA H2X）等亞洲合作伙伴達(dá)成合作協(xié)議，共同推動(dòng)SEA-H2X國(guó)際海纜系統(tǒng)的建設(shè)。該海纜系統(tǒng)全長(zhǎng)約5,000公里，跨越中國(guó)香港特別行政區(qū)、中國(guó)海南、菲律賓、泰國(guó)、東馬來(lái)西亞和新加坡，并有可能擴(kuò)展至越南、柬埔寨、西馬來(lái)西亞和印度尼西亞。
2024年5月24日，國(guó)家安全部發(fā)文，深海安全是國(guó)家安全的重點(diǎn)領(lǐng)域之一。海底光纜作為全球信息互聯(lián)互通的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，是潛藏萬(wàn)丈深藍(lán)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，是鏈接世界各地的無(wú)形橋梁，是事關(guān)深海安全的重要因素，與互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展息息相關(guān)，對(duì)于保障我國(guó)家安全具有重要意義。海底光纜已成為個(gè)別國(guó)家眼中竊取情報(bào)信息，甚至謀求地緣政治利益的工具。國(guó)家安全機(jī)關(guān)會(huì)在黨中央堅(jiān)強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)下，堅(jiān)持總體國(guó)家安全觀，嚴(yán)密防范、依法打擊境外勢(shì)力對(duì)我海底關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施和跨境信息數(shù)據(jù)開(kāi)展的滲透、破壞、竊密活動(dòng)，有力加強(qiáng)維護(hù)新興領(lǐng)域安全的能力和水平，全力捍衛(wèi)我國(guó)主權(quán)、安全和發(fā)展利益。
參考資料 >
海底光纜導(dǎo)致國(guó)家“失聯(lián)”?TA如何被放入海底?.安徽省科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì).2026-01-24
2023年中國(guó)海底光纜產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀.中研網(wǎng).2023-09-01
【#我國(guó)突破海纜輸電世界性難題# #海底巨龍輸送中國(guó)綠電#】.新浪微博.2026-01-27
海底光纜:信息時(shí)代的大動(dòng)脈.北京長(zhǎng)城網(wǎng).2025-08-21
中國(guó)聯(lián)通與亞太運(yùn)營(yíng)商共建新跨太平洋國(guó)際海底光纜.中華人民共和國(guó)工業(yè)和信息化部.2023-08-31
中國(guó)聯(lián)通與喀麥隆電信、華為海洋共簽海底光纜建設(shè)協(xié)議.鳳凰網(wǎng).2023-08-28
【第二期】全球數(shù)字基建新聞周報(bào).網(wǎng)易.2023-09-01
國(guó)家安全部：海底光纜已成個(gè)別國(guó)家眼中竊取情報(bào)信息的工具.界面快訊-今日頭條.2024-05-24