谷歌如何打造横跨大西洋的最快互联网电缆

这涉及到犰狳。

数据在海底流动。例如,互联网流量要从美国到达欧洲,并不是通过卫星传输——而是通过海底电缆传输。大约有 378条这样的管道,信息通过它们传输,使用的是光纤。虽然其中许多管道跨越大西洋,但谷歌正在建造一条新的海底电缆,他们称之为有史以来容量最高的海底电缆。以下是关于它将如何工作的一些信息。

从美国到法国

这条电缆将被命名为“邓纳特”(Dunant),以红十字会创始人亨利·邓纳特(Henry Dunant)的名字命名——它将从美国延伸到法国,全长约3,977英里。由于这是一条谷歌私有的电缆,它(不出所料)将成为谷歌网络的一部分,连接数据中心,传输内部数据等等。这意味着,如果你在美国,并给欧洲某人发送电子邮件,这条笔记的信息有一天可能会通过这条电缆传输。

12对光纤

邓纳特将是横跨大西洋容量最高的海底电缆。事实上,它每秒能够传输250太比特(terabits)的数据。与另一条令人印象深刻的海底电缆Marea相比,Marea 的额定传输速度为每秒160太比特

该公司正在以一种既简单又复杂的方式实现这一目标。简单的一面是:海底电缆,比如Marea,通过成对的光纤传输数据。例如,Marea有8对光纤,总共16根。每对光纤就像一条双向车道,一根光纤上传输数据,另一根则反向传输。

邓纳特将传输更多数据,因为它将 packed 更多的光纤对:它将有12对光纤,总共24根。从基本意义上讲,它传输信息的方式就像一条更大、更宽的高速公路允许更多汽车和卡车通行一样。

犰狳是必不可少的

在电缆中增加更多光纤以提高传输能力,似乎是一个直接的策略。但是,在设计要在深海中工作多年的设备时,电缆制造商需要管理成本、复杂性和电力等问题。

通过长电缆传输数据的问题在于信号会衰减。事实上,有一条准则说,每62英里电缆,“信号会损失99%的强度”,谷歌云网络架构和光学工程总监Vijay Vusirikala说。

海底电缆通过行业俗称“犰狳”的转发器来解决这个问题。转发器设计为防水并能承受海底巨大的压力,它“是一个长圆柱形管,两端是锥形的,所以它确实看起来像南美洲的动物,”Vusirikala说。

犰狳,或转发器,需要电力,而海底并没有电源插座,所以电力来自陆地上的一个源头,并通过电缆中的铜护套传输。根据Vusirikala的说法,通常情况下,海底电缆大约每50英里就配备一个转发器。

光泵

犰狳内部有称为光泵的组件,它们可以增强或放大信号。“光泵只是激光的一个花哨说法,所以它所做的是输出大量的光功率,而这种光功率就是放大信号,”Vusirikala说。

每个光泵都作用于一对光纤。但是,由于所有这些组件都位于海底,公司非常不希望它们损坏。如果一个转发器停止工作,那么公司就必须将其取出并更换。Vusirikala说,这可能是一项“耗资百万美元的操作”。

当零部件既至关重要又难以修复时,处理这种情况的最佳方法就是冗余:海底电缆的建造者会在每对光纤上安装不止一个光泵,这样如果一个损坏了,就有备份。每对光纤可以有三个泵,这意味着如果电缆包含八对光纤,一个转发器可能包含大约24个泵。

由于这条新的谷歌电缆将有12对光纤,如果他们遵循这个策略,每个转发器都需要大量的泵——这既昂贵又复杂。

解决方案?Vusirikala说,是称为“泵共享或泵农场”的措施。在这种情况下,谷歌将使用一组泵来放大信号,不仅在一对光纤上,而是在两对或四对光纤上。可以松散地将其想象成高速公路上的收费站——而不是为每条车道建造一个收费站,而是建造一个可以同时处理多条车道的收费站会更简单。

这可能看起来都是一些晦涩难懂的东西,但泵农场方法正是让谷歌在不导致成本和系统复杂性过高的情况下,建造出如此高容量电缆的关键。

邓纳特电缆预计将于2020年投入使用。

 

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技术编辑

罗布·沃格尔是《流行科学》杂志的前技术编辑。他擅长报道航空、交通和军事技术。


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