中文名 | 通信海纜 | 外文名 | Submarine Telecommunication Cable |
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應用科學 | 信息通信 | 別????名 | 水下的通信線纜 |
通信海纜特點
因為大海的限制,通信海纜有它固有的特點:通信海纜的制造長度等于中繼段的長度;通信海纜是與中繼器連接成一體進行敷設的。對中繼器還需要有高壓的遠端供電,最高時遠端供電電壓達到±7000 V。
在深海區(qū)域水溫極為穩(wěn)定;不易受到外界電磁波干擾和雷擊,傳輸性能穩(wěn)定;但海纜發(fā)生故障時,維護修理較為困難。因此,通信海纜系統(tǒng)對中繼器的元件和海底線纜均要求有很高的可靠性。海纜系統(tǒng)的壽命通常設計在20年以上。如圖1展示了通信海纜施工的情形。
通信海纜依據(jù)不同的標準有不同的分類:
根據(jù)敷設的海域條件分類
根據(jù)敷設的海域條件,海纜分為:
1)深海海纜:深海海纜包括深海電纜和深海光纜,敷設在深度1000 m以上的海域。深海海纜采用無鎧電纜或無鎧光纜結(jié)構(gòu)。對于海底同軸電纜采用復合內(nèi)導體中的高強度鋼絞線來承受敷設或回收修理吊起時電纜的自重以及在海浪作用下產(chǎn)生的張力。對于海底光纜則采用纜心中的鋼絲絞線來承擔這種張力。
2)淺海海纜:淺海海纜包括淺海電纜和淺海光纜,,敷設在深度不超過1000 m的海域中,淺海區(qū)段海纜容易受到船只拋錨,漁業(yè)捕撈等的人為損害,以及海潮流、波浪等使海纜與海底發(fā)生摩擦等的自然損害。因此淺海海纜需要一層或二層鋼絲鎧裝層。
根據(jù)傳輸介質(zhì)分類
根據(jù)傳輸介質(zhì)的不同,通信海纜分為:
1)海底電纜:海底電纜按電纜結(jié)構(gòu)又分為海底對稱電纜和海底同軸電纜兩種。
2)海底光纜:深海光纜的纜心一般由4~12心單模光纖與其周圍的兩層鋼絲絞線和銅管組成,纜心內(nèi)充有防水油膏或塑料彈性材料,在銅管上擠一層聚乙烯作為絕緣體與護套。兩層鋼絲用來承受張力,銅管為供電導體。1991年研制成功和投入使用的560 Mbit/s海底光纜系統(tǒng),可傳輸7680個話路。中繼段的距離可以達到150 km。
通信海纜:直譯就是水下的通信線纜。
正式定義:敷設在大陸與島嶼、島嶼與島嶼、或海洋兩岸之間的海底通信電纜或光纜??蓚鬏旊妶?、電話、數(shù)據(jù)、傳真圖像、廣播等各種信息。
中文名:通信海纜
外文名:Submarine Telecommunication Cable
別稱:水下的通信線纜
應用學科:信息通信
特點:通信、海底、電纜、光纜
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100-300mm
1850年英國和法國之間敷設了穿越英吉利海峽的世界上第一條海底電報電纜,由于沒有鎧裝保護,這根海底電纜只傳了幾份電報就中斷了。1851年改用了鎧裝的電纜,大大延長了海纜的使用壽命,直到1875年才“光榮退休”。
1858年橫跨大西洋的海底電纜敷設成功,連接了愛爾蘭和紐芬蘭。全長3240 km。當時的海纜采用的是樹膠絕緣,只能傳輸?shù)退匐妶蟆?
1956年,采用了長壽命中繼器的48路海底同軸電纜,成功敷設在加拿大和英國之間。
1988年,在美國、英國和法國之間,敷設了跨越大洋的海底光纜,開通了2個280 Mbit/s的數(shù)字系統(tǒng)。宣告了海底光纜系統(tǒng)時代的到來。
海纜通信和衛(wèi)星通信已經(jīng)成為當代洲際通信的主要方式。
在中國,1871年丹麥大北電報公司的電報電纜連接了日本長崎、中國上海、廈門和香港。1883年英商大東電報公司的海底電報電纜敷設了上海、福州和香港。
1976年開通480路海底同軸電纜,連接上海和日本熊本縣。
由于海底光纜傳輸容量大,中繼段距離長,20世紀80年代后期開始,已經(jīng)不再敷設遠洋洲際的海底同軸電纜,而改用海底光纜。通信海纜“聚焦”到海底光纜的趨勢已經(jīng)不可逆轉(zhuǎn)。
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海上風力發(fā)電海纜附加保護措施有很多種方式,通常選擇時要依據(jù)幾個原則:如,海纜的保護的必要型,施工是否具有可行性,造價如何,以及運行維護所涉及到的技術(shù)參照范圍的優(yōu)勢與劣勢等等,目前國際上沒有嚴格的參考范圍.在國內(nèi)工程中,比較著名的有上海長興島北側(cè)的青草沙水庫工程,在保護措施部分都采用鐵護套和預埋鋼管保護,同時進行了深埋處理.
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海纜(undersea cable)是用絕緣材料包裹的電纜,鋪設在海底,用于電信傳輸。海底電纜分海底通信電纜和海底電力電纜。現(xiàn)代的海底電纜都是使用光纖作為材料,傳輸電話和互聯(lián)網(wǎng)信號。全世界第一條海底電纜是1850年在英國和法國之間鋪設。中國的第一條海底電纜是在1988年完成。
中天海纜已具備交流500kV及以下海纜和陸纜、直流±400kV及以下海纜、直流±535kV及以下陸纜的研發(fā)制造能力。其中,海纜為公司業(yè)務發(fā)展重點,主要包括交流海底電纜、柔性直流海底電纜、臍帶纜、動態(tài)海纜、海底光纜等類別。
在特種海纜領(lǐng)域,公司完成了拖曳纜、動態(tài)海纜、臍帶纜、集束海纜等產(chǎn)品的研制,先后為我國“海馬號”“滄海號”等深海探測領(lǐng)域重大裝備開展海洋科考提供了通信和能源傳輸保障,并作為國內(nèi)唯一企業(yè)參與了國際大電網(wǎng)(CIGRE)“動態(tài)海底電纜推薦測試標準”制定工作,為全球動態(tài)海纜領(lǐng)域的發(fā)展貢獻了力量。
近年來,公司加快“走出去”步伐,積極參與“一帶一路”沿線的能源、信息互聯(lián)互通建設,產(chǎn)品出口至德國、美國、意大利等70多個國家和地區(qū)。
企業(yè)已榮獲全國制造業(yè)單項冠軍企業(yè)、中國馳名商標、國家知識產(chǎn)權(quán)示范企業(yè)等諸多榮譽。企業(yè)技術(shù)中心2013年被認定為省級企業(yè)技術(shù)中心,現(xiàn)有研發(fā)和試驗人員263人,建有行業(yè)內(nèi)唯一的“國家級海纜動員中心”,與上海交通大學、浙江大學等國內(nèi)著名高校、院所建立了長期合作關(guān)系,先后申請專利287項,承擔了十幾項國家火炬計劃項目和國家重點新產(chǎn)品項目,綜合技術(shù)水平達到國際領(lǐng)先和先進水平。
互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)是我們生活中不可或缺的一部分,而海纜則是互聯(lián)網(wǎng)的“中樞神經(jīng)”,它承載了全球90%以上的國際語音和數(shù)據(jù)傳輸,沒有它,互聯(lián)網(wǎng)只是一個局域網(wǎng)。要知道全球的海纜總長達90萬公里,可繞地球22圈。
全球海纜分布
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現(xiàn)實中的光纜長這樣
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海底光纜長這樣
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海底光纜與陸地光纜一樣,中間是頭發(fā)絲大小的纖芯,不過,海底光纜需更為加強的鎧裝保護。從外到內(nèi)分為:聚乙烯層、聚酯樹脂、鋼絞線層、鋁制防水層、碳酸樹脂層、銅管、石蠟、烷烴層,最后才到光纖。
這么多層的保護都是為了防止海水的腐蝕,外層的聚合物層是為了防止海水和加固鋼纜反應產(chǎn)生氫氣,即使外層真的被腐蝕,內(nèi)層的銅管、石蠟、碳酸樹脂也會防止氫氣危害到光纖。但不管這個機制設計得多么好,光纖還是會損壞的,一般來說,光纜的壽命是25年。
深海區(qū)的海纜是如何鋪的呢?
下面這張動圖可以看得比較清楚
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將光纜的一端固定在岸上,船慢慢向外海開動,一邊把光纜或電纜沉入海底,一邊利用下沉到海底的挖掘機進行敷設。
這里提到兩個重要的設備:船(光纜船)、海底挖掘機。
1.架設跨洋光纜需要使用光纜船。鋪設時要把一大卷光纜放在船上,目前最先進的光纜鋪設船可以載重兩千公里的光纜,并以兩百公里/天的速度鋪設。
2.光纜鋪設船的另一個部分是海底的挖掘機,它一開始將放在岸上,并連接光纜的固定端。它的作用有點像耕田的犁,對于光纜來說,它就是讓光纜沉入海底的配重物。
挖掘機將由船拖曳前進,并完成三個工作。第一是利用高壓水柱沖開海底的泥沙,并形成光纜溝;第二是通過光纜孔鋪設光纜;第三是埋線,將兩側(cè)的泥沙覆蓋在光纜上。
簡單來說光纜鋪設船就是放纜線的,而挖掘機才是真正鋪設光纜的。但是跨洋光纜比較粗,柔韌性也比較差,所以船的前進速度要嚴格控制。
另外,在地形崎嶇的海底,需要機器人不斷探測最佳路徑,防止巖石損壞光纜。
目前最先進的光纜鋪設船可以載重2000公里的光纜,并以200公里/天的速度鋪設。
海纜敷設船展示
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這艘船由ABB公司建造,可以敷設和修復交直流電纜和光纜。
動畫演示海纜鋪設過程
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如果海底電纜壞掉了,如何修復?
即使鋪設得再完美光纜也很容易被損壞,有時船舶經(jīng)過或者錨會誤觸光纜,大型的魚類也會不小心破壞光纜外殼。2006年臺灣的地震引起多處光纜損壞,甚至敵軍也會蓄意破壞光纜。
修復這些光纜不是一件容易的事,因為很小的損壞都會導致光纜癱瘓。而要在幾萬公里的光纜上找到一個小缺口需要耗費許多人力物力。
從深達幾百米甚至幾千米的海床上找到直徑不到10厘米的問題光纜,就如同大海撈針,而修復后再續(xù)接的難度也非常大。
找到故障點
修復的原理如下面這張動圖
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修復光纜首先需要通過兩端光纜發(fā)射信號確定受損大致位置,然后派出機器人精準定位并切斷這段光纜,最后再將備用的光纜連接上去。但連接過程將在水面上完成,光纜會被拖曳船提到水面上,并由工程師連接修復,再放入海底。
1858年英國架設世界第一條海底電纜時中國正處在被鴉片熏的烏煙瘴氣,直到1988年中國才鋪設了第一條海底電纜,時隔三十年中國的海底光纜技術(shù)已居世界前列。
目前中國自行研制的第二代海底光纜已經(jīng)開始建造并鋪設,美國和日本去年才開始使用同類型的光纜。而中國的海底光纜核心指標拉絲技術(shù)的速度也是達到了2800m/min,比美國的2000m/min還要快。同時華為即將修建一條連接南美洲和非洲的長達6000km的海底光纜,打破了美國廠商在海底光纜市場的壟斷。
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