周身遍布全球大洋底的光纤缆线骨干,是承担了90%以上国际电信通讯传输的重要基础建设。去年底台湾巴士海峡的海底地震,造成全球电信网际通讯秩序大乱;为降低风险,跨国电信巨头于今年积极合作,铺设多项海底光纤缆线工程。海底光缆不仅重获青睐,在三合一(Triple Play)多媒体传输需求以及国际海权角力的推波助澜下,其角色更显敏感而关键。

铺设海底光缆不仅是展现技术能力,也会顾虑到敏感的海权布局,台湾作为枢纽角色未来发展为何,值得关切。(Source:Telegeography Research;flickr.com)
铺设海底光缆不仅是展现技术能力,也会顾虑到敏感的海权布局,台湾作为枢纽角色未来发展为何,值得关切。(Source:Telegeography Research;flickr.com)

结合语音、数据、视讯的三合一服务需求方兴未艾,过去光纤产业泡沫化时期、在全球洋底大量铺设的旧光纤80%已不敷使用;以铜线传输讯号的ADSL,也将无法满足融合固网以及行动通讯的FMC(Fixed Mobile Convergence)获利契机。因此全球电信巨头包括无线通信设备厂商,都纷纷加快脚步抢先铺设架构每公里成本50万美元的跨洋海底光缆,根据投资比例获得相对的传输容量,再将容量销售给中下游固网或是行动电信服务商。

目前铺设中的海底光纤包括由Verizon主导、主干连接中美、分支旁及台湾与南韩的跨太平洋高速光缆系统(Trans-Pacific Express;TPE);由NEC承包、日本KDDI与俄罗斯ROSTELECOM主导的日俄海底光纤;由AT&T和英国电信发起、Alcatel与NEC兴建、结合南亚电信集团出资铺设的Asia-America Gate;由EVN Telecom与新加坡VNSL合作的东南亚次海底光纤网络;以及东非海底光纤通讯电缆项目EASSy(Eastern Africa Submarine Cable System project)等等。

与铜线传输相比,利用光在玻璃纤维中全反射原理、达到长距离与高传输量等效能的海底光缆,光传导损耗很低、不受外来电磁波干扰、较无讯号衰减(attenuation)与时间延迟等影响。常用光纤是由二氧化硅玻璃制成,在理论上设计海底光纤材质,应具备避免表面存在微裂纹而能负荷的20GPa断裂应力,使用寿命要在25年以上。海底光缆的结构是将光纤置于U形槽塑料骨架内,槽内充填充油膏或弹性塑料体以形成纤芯,再以高强度的钢丝环绕,所有缝隙用防水材料填满,在钢丝周围再环绕一层铜带并焊接细缝,外壳再包一层聚乙烯护套,藉此形成抗压和抗拉力的管线。

海底光纤的传输技术,是以通讯物理层为基础,用光波长进行讯号转换,发展到现在可达5.6Tbps以上的高密度分波多任务(dense wavelength division multiplexing;DWDM)超高容量海底光纤通信方式。目前DWDM海底光纤的设计方向,主要着重于光纤材质、色散迁移(dispersion shifted fiber)管理、偏极模态色散(Polarization Mode Dispersion;PMD)补偿、非线性限制、讯号调制及相关处理技术等。

DWDM海底光纤传输技术,是先以分波多任务器让8个以上不同波长的光讯号在单一光纤中同时传输,再运用掺铒光纤放大器(erbium-doped fiber amplifiers;EDFA)以全光式放大,让系统以一组频率而非个别放大光讯号,如此每秒便可处理Tbps级的数据容量。接着再藉由拉曼光纤放大器(Raman fiber amplifier;RFA),用高功率光激雷射和特别波长的设计,无须经由光电转换降低讯号传输放大的光讯号,进而强化中继器(Repeater)的通讯效能,最后再由接收端利用解多任务器将各传输讯号分开。可以这么说,若无90年代光放大器技术商业化的条件,越洋长距的海底光缆也不可能实现。

电信集团在铺设海底光缆,不仅要提升技术能力,更要顾虑到敏感的潜艇军事与海权布局神经,还要防范窃听风险。台湾南部巴士海峡海底较平,是东亚与东南亚连接美国必经之路,光缆密度非常高,维修监控作业属于横滨维护区,相关工作由日韩负责。电信巨头有了去年的前车之鉴,重新铺设海底光缆便刻意避开地壳不稳定的环太平洋海域,间接降低台湾作为全球光缆传输枢纽的角色。以往海底光缆保密佳、可防窃听的优势已经受到挑战:有心者只要在陆路上按图索骥找到光缆路径,破坏外包将光纤束条折弯、并把连接器夹在缆在线,使微量光线从塑料聚合物缆线中外泄出来,辅以网络上购买的光感侦测器以及光学电子转换器,便可窃取讯号。这些变量都让铺设海底光缆的过程必须小心谨慎,也充满浓浓的政治味。

海底光缆看似隐密周到,其实敏感而脆弱。2008年第三季后,上述海底光缆铺设作业即将陆续完成,届时全球电信网络的传输骨干,将带给世人既神秘又光明的崭新风貌!