世界海底通信的发展历程

19世纪50年代，世界上第一条海底电报电缆诞生，开启了人类海洋通信的纪元。随后的100多年里，世界海底通信技术飞速发展，推动了人类社会的进步，其发展大致可以分成三个阶段。

1.第一阶段（19世纪50年代）海底电报电缆通信时代

海底电报电缆是在陆地电报电缆的基础上发展起来的，1832年萨缪尔·莫尔斯从欧洲前往美国的途中，在一艘名为“萨利”的单栀帆船上想象到了电报机，由此开启了通信新革命，这也使得莫尔斯成为现代通信之父。他在1837年获得了发明专利，他的发明展示了马里兰州的巴尔的摩和华盛顿之间的电报的可靠性。然后，他试图推动他在欧洲的发明，但不得不等待了近30年才获得了全世界的认可。

1850年，英国勃兰特兄弟公司（Jacoband John Watkins Brett）在英吉利海峡敷设了历史上第一条海底电报电缆，这也是世界上第一个海底通信工程。但是由于这条海底电报电缆外层没有任何的铠装保护，导致敷设不久后就被损坏。

随后，英国于1868年完成私有网络国有化，建成了一个全国性的电报网络，其余国家也相继开展出自己的电报电缆网络。私人用户，商家，银行，报纸和通讯社使用电报公司以及政府管理部门提供的服务，这使得流量急剧增加。同时，各国的网络相互连接，需要进行统一的规范，1849年10月，第一个国际协议在德国和奥地利间签订，1865年在巴黎成立了国际电报联盟（国际电联）。

海底电报电缆系统虽然具有通信稳定、可靠等优点，但是传输速率低，功能比较单一且价格昂贵，所以在短波无线通信技术问世后就被逐渐替代。特别是第一次世界大战后，无线短波通信得到巨大发展，而此时海底电报电缆通信的发展几乎处于停滞状态。

2.第二阶段（20世纪30年代）海底同轴电缆通信时代

随着海底电报电缆被短波无线通信取代，人们发现虽然短波无线通信具有其优势，但是其容量小、易受干扰、安全保密和可靠性较差等缺点也日益显现。因此，需要找到一种容量更大、可靠性更高的通信方式来满足日益增长的通信需求，由此开启了海底同轴电缆的时代。

20世纪30年代，海底同轴通信电缆问世。1921年，美国在佛罗里达州和古巴的哈瓦那间用同轴通信电缆敷设了一条海底电话电缆，该电缆也成为后来的海底同轴电缆的雏形。到了1934年，美国科学家布莱克提出了同轴电缆的概念，奠定了海底同轴电缆的理论基础。

20世纪50年代左右开启了海底同轴电缆的商用时代。1943年，英国第一次在爱尔兰海的安格尔西岛—马恩岛间敷设了一条长约60nmile的商用海底同轴电缆通信系统。1950年，美国在佛罗里达和古巴的哈瓦那间敷设了两条长约100n mile的海底同轴电缆。随后，英美两国在1956年成功敷设了横跨大西洋、连接欧美的TAT-1海底同轴电缆通信系统，1959年敷设TAT-2系统。由此，各国间也开展了海底同轴通信电缆系统的建设。

海底同轴通信电缆具备传输速率高、传输容量大、传输质量好等特点，其缺点是易受损坏，易受环境影响，同时价格比较昂贵。

3.第三阶段（20世纪70年代后）海底光缆通信时代

海底光缆通信是在光通信的基础上发展起来的。20世纪70年代后，英美等国家在吸取陆地光纤通信的经验上，开始将光通信技术应用到海底通信，以取代原有的海底同轴电缆通信。1983年，日本在北崎—小吕岛海域敷设了一条长约30km的海底光缆；1988年，横跨大西洋的海底光缆TAT-8系统建成。从此，世界海底光缆通信进入一个蓬勃发展的新时期。到了20世纪90年代后期，海底光缆通信的传输速率得到极大提高，可达到10Gbit/s以上。随后，人们在通信技术上得到突破，密集波分复用（DWDM）技术被引入海底光缆通信中并得到广泛使用，由此海底光缆通信的巨大潜力被显现出来。

海底光缆通信具有高速率、高质量、高容量和高可靠性等优点，逐步淘汰了同轴电缆成为主要的海洋通信手段。同时，随着光纤通信的技术进步和在陆上的广泛应用，进一步促进了海底光缆通信系统突飞猛进的发展建设。此外，随着掺铒光纤放大器（EDFA）与密集波分复用（DWDM）的飞速发展，推动了长距离、大容量、低成本无中继海底光缆通信系统的研制，以及前向纠错、拉曼放大、遥泵光放等技术的综合利用，使得超大容量超长距离无中继海底光缆通信系统的研制有了突破性的进展，进入到实用化工程应用阶段。到20世纪90年代，海底光缆通信和卫星通信一道，成为洲际通信的主要手段。

随着互联网的高速发展，全球海底光缆通信系统的工程建设也在不断提速。目前全球已投入使用的海底光缆超过230条，实现了除南极洲之外的六个大洲的连接；此外还有十余条正在建设，预计到2018年海底光缆通信系统的光缆总长度可达200万km，可绕地球赤道50圈。据不完全统计，从1987～2001年，全世界大大小小总共建设了170多个海底光缆通信系统，总长近亿千米，连接130多个国家，全世界超过80%的通信流量都由海底光缆承担。图1-2为TeleGeography提供的2015全球海底光缆布局图，图1-3表示截至2008年底的世界海底光缆网络的分布。截至2014年，海底光缆数量已达到285条，其中22条不再使用，被称为“黑光缆”。

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图1-2 2015年全球海底光缆布局图（TeleGeography提供）

图1-3 世界海底光缆网络拓扑结构和传输容量

自1980年世界上第一条海底通信光缆问世以来，海底光缆通信系统经过了30多年的发展，经历了如下历程：

1980年，英国铺设了世界第一条实验海底光缆通信系统。

1985年，英国在国内加那利群岛（Canary Islands）中的两个岛屿之间建成了世界上第一条实用海底光缆通信系统。

1986年，美国ATT公司在西班牙加那利群岛和相邻的特内里弗岛间铺设了世界第一条商用海底光缆，全长120km。

1988年，第一条跨洋（大西洋）海底光缆通信系统（TAT-8）建成，标志着海底光缆时代的到来，国际通信进入了一个崭新的历史时期。该系统采用电再生中继器和PDH终端设备，光纤为G.652光纤，工作波长为1310nm，传输速率为280Mbit/s，中继距离为67km。该系统连接美国与英国、法国，全长6700km，海底光缆含三对光纤。

1989年，横跨太平洋的第一条海底光缆通信系统（TPC-3和HAW-4）建成，标志着在跨洋跨洲领域进入海底光缆取代海底同轴电缆的时代，从此远洋洲际间不再敷设海底电缆。系统采用电再生中继器和PDH终端设备，光纤为G.652光纤，工作波长为1310nm，传输速率为280Mbit/s，中继距离为70km。该系统全长为13200km。

1991年，光纤工作波长改用1550nm窗口，使用G.654损耗最小光纤，系统传输速率也上升至560Mbit/s。

2008年7月，世界第一条T比特级跨太平洋海底光缆通信系统（TPE）建成并投入使用，由Verizon、中国电信等六家运营商投资，中国大陆接入点在山东青岛和上海崇明岛，在美国俄勒冈州内多纳海滩登陆，带宽总容量达到5.12Tbit/s。

2010年，谷歌公司建成了连接美国和日本的跨太平洋海底光缆系统（UNI-TY），传输容量7.68Tbit/s。

海底光缆通信以其容量大、通信质量高、安全可靠性更高和敷设、维护成本低等优势，逐步取代原有的海底电缆通信以及卫星通信，迅速地成为国际通信的一种重要手段。目前为止，海底光缆通信的业务量约占国际通信业务量的90%。

特别是最近的几十年里，海底光缆通信系统得到飞速发展，全球的海底光缆工程建设累计投资已超过百亿元，光缆敷设的总长度已超过100万km，逐步构建起了覆盖全球海底、连接全球170余个国家和地区的国际海底光缆网络系统。