海底:在无线时代,我们不能用比海底光纤电缆更好的方式吗?

本周非洲的断网事件提醒我们,互联网的物理连接是多么脆弱。
rpongsaj (CC 授权)

周六,一艘停泊在肯尼亚港口城市蒙巴萨附近的船只,意外地闯入禁区并抛下锚,不慎切断了连接东非的一条主要海底互联网和电话线路。这类事件时有发生,但周六的事件时机格外不巧。被切断的电缆本已不堪重负,它还在 reroute(重新路由)来自一周前在红海意外被切断的三条其他电缆的数据。总而言之,这些光纤线路是东非电信基础设施的骨干。现在,只剩下一根海底光缆需要承载东非全部的通信负荷,导致卢旺达、肯尼亚、布隆迪、埃塞俄比亚、坦桑尼亚和南苏丹的互联网连接速度下降 20%,修复工作可能需要数周时间。

在三年前接入高容量海底光纤网络之前,东非大部分互联网流量是通过昂贵的卫星连接或极其缓慢的电话线传输的。自那时以来,该地区的经济已经开始依赖于提高的连接性,因此本周末的事件几乎可能引发一场小型的经济灾难。这同时也引发了一个更大的问题:当全球经济和日常生活如此依赖互联网接入时,我们为什么仍然依赖这些看似脆弱的海底电缆,这些容易发生意外的物理“管道”连接着跨越海洋的大陆?为什么在一个日益无线的世界里,我们仍然如此“有线”?连接全球难道就没有更好的方式了吗?

答案是:其实并没有。光纤通信,尽管有其不足之处,但实际上相当惊人,而且每年都在进步。事故确实会发生。2006 年,台湾附近吕宋海峡的地震切断了九条电缆中的七条,并导致通信网络连续数周瘫痪;2008 年,地中海的海底电缆两次受损,中断了中东、非洲和印度次大陆的通信(这只是两个近期的例子——还有很多很多)。但目前还没有任何技术能够比得上我们的光纤技术。解决东非目前面临的类似问题的方案不是减少光缆,而是增加光缆。

“令人惊叹的是我们竟然依赖这些物理连接,但原因在于光纤技术所提供的技术飞跃,”安德鲁·布鲁姆(Andrew Blum)说,他是即将出版的书《管道:互联网核心之旅》(Tubes: A Journey to the Center of the Internet)的作者。海底(有时是海床下)运行的物理电缆以光的形式传输大量数据,其数据量是无线通过卫星或天线塔传输的无线电信号所能承载的数万亿倍。用某种空中技术取代这些电缆的想法很有吸引力,但在可预见的未来,我们只能依赖光纤。

光纤电缆传输的数据量是无线传输的数万亿倍。“问题是我们谈论的数据量需要一个非常宽的频率范围,”卡内基梅隆大学工程与公共政策教授马文·西尔布(Marvin Sirbu)说。“要获得宽频率范围,你需要进入非常高频率的电磁波。光波的频率非常非常高。如果你看看我们通常认为是无线电波的频率,要找到那么多频谱,你必须达到如此高的频率,以至于——就像光一样——它们在雾中或雨中会衰减,因此不能真正用于往返卫星,甚至不能用于地面上的长距离通信。”

相反,西尔布说,我们通过光纤将这些高频信号以光的形式传输。光纤非常透明,因此信号不会随距离衰减。里面没有雾、雨或其他大气湿气干扰信号,因此无论是在房间内还是跨越太平洋,信号都能保持其完整性。当容量不足时,就铺设新的电缆。或者,更妙的是,可以提高现有电缆的容量。

布鲁姆说,这正是光纤技术实现“技术飞跃”的地方。目前光纤的标准运行单位是每秒 10 吉比特。但正在许多系统中更换的新光模块可以将容量提高到每秒 40 吉比特甚至 100 吉比特。同样的电缆就能承载十倍的容量,无需在海底铺设一根新电缆就能实现系统的增长。其他技巧——从新的信号通道方式到使用称为“时间望远镜”的透镜来操纵光脉冲——都可能在可预见的未来保持容量的快速增长。

西尔布说,避免东非目前所面临的灾难的关键在于冗余。“如果你看看美国,我们有许多不同的电缆登陆点,从佛罗里达到缅因州,再到整个西海岸,”西尔布说。“考虑到全球网络的互联性,如果一个登陆点的光纤断了,其他登陆点的光纤仍然可以运行。但非洲可能是光纤覆盖最不密集的非洲大陆,特别是与欧洲、北美或东亚相比。它们处于更危险的境地。”

这对东非来说是个问题,尤其是在两次独立的事件切断了该地区两个主要进出数据通道的光纤神经的情况下。虽然看似脆弱的海底电缆是该地区目前连接问题的根源,但确保东非不再一次又一次地让其通信基础设施悬在一根光纤线上——确保它不会暂时回到拨号上网和卫星信号的时代——关键在于线路多样性。换句话说,答案是增加光缆,而不是减少。

“这些电缆被切断总是很引人关注,因为这些时刻提醒着大家电缆的存在,”布鲁姆说。“这次尤其引人关注,因为这是第一次真正让我们看到,对于三年前还没有光纤的东非来说,拥有光纤意味着什么。所以,我乐观地看待这个问题。正是光纤技术的巨大容量才使得互联网得以在全球范围内发展。没有光纤,就没有这个全球互联网——这才是它如此令人惊叹的地方。”

 

更多优惠、评测和购买指南

 
© .