海底光缆的韧性

# 海底电缆韧性 | APNIC 博客 马祖群岛是位于东海的一个由36个岛屿组成的群岛，紧邻中国大陆东南海岸。自1949年以来，这些岛屿一直由台湾管理，属于台湾管辖的一系列外岛之一，其他外岛还包括金门和澎湖群岛，它们都位于台湾海峡内。 马祖群岛通过两条海底电缆与台湾本岛相连——台马二号 (https://www.submarinecablemap.com/submarine-cable/taiwan-penghu-kinmen-matsu-no-2-tpkm2)、台马三号 (https://www.submarinecablemap.com/submarine-cable/taiwan-penghu-kinmen-matsu-no-3-tpkm3)，不久还将有台马四号 (https://www.submarinecablemap.com/submarine-cable/taiwan-matsu-no-4)。台湾海峡是一片浅水海域，平均深度仅70米。铺设在这片海床上的海底电缆容易受到海上活动的损坏，例如被渔具或船锚钩住。但这些电缆尤其"命途多舛"。2018年至2022年间，台湾与马祖群岛之间的海底电缆被切断了27次，2023年至2025年的三年间还发生了四次重大断缆事件。 这并非海底电缆频繁发生故障的唯一地点。波罗的海是一片浅海，拥有约十几条海底通信电缆以及海底输电和输气管道。自2023年以来，这些海底系统已发生11起中断事件。同样，这是一段非常"不幸"的记录。 全球海底通信电缆总长约150万公里，由607个在役海底电缆系统（图1）承载，对全球电信服务至关重要。如果这些电缆因任何原因停运，我们的卫星系统根本无法替代它们。在这种灾难性场景下，一些社区将被完全隔离，造成严重的后勤和经济影响。 图1 —— 海底电缆，2026年10月。来源：Telegeography。图1 —— 海底电缆，2026年10月。来源：Telegeography (https://www.submarinecablemap.com/)。 我们将这组海底电缆系统视为全球通信服务的关键基础设施，并努力使其尽可能具有韧性。现代战争可以蓄意破坏通信系统，这在海底电缆面临的地质和意外风险清单之外又增加了一个潜在的破坏来源。 1914年8月4日夜间，英国对德宣战数日后，英国电缆敷设船HMTS Alert从多佛驶入英吉利海峡。该船沿海底拖曳抓钩，打捞起五条德国跨大西洋和跨欧洲的电报电缆并将其剪断。这切断了德国通往美洲、非洲、西班牙和欧洲其他地区的直接、安全的海底电缆连接。德国被迫依赖无线电传输，而这正是英国情报部门可以轻易窃听的途径。如果德国用于保护这些无线电通信的密码被破译，英国人便可以追踪军事调动并截获关键情报，例如齐默尔曼电报。 1939年9月，英国再次实施了这种蓄意切断海底电缆的行动，剪断了德国通往里斯本和纽约的电缆。 ## 保护电缆 铺设在海底的这些聚酯涂层细电缆十分脆弱，易受以下因素影响： - 地质灾害，如海底地震或海底滑坡 - 船锚或渔具沿海底拖曳时钩住电缆 - 使用抓钩和切割设备对电缆蓄意攻击 电缆如何抵御这些风险？光缆的内芯及其铜导体护套可以额外包裹多层钢缆铠装（图2），主要用于降低其在航运事故中的受损风险。 图2 —— 海底电缆横截面。来源：Telegeography。(https://blog.apnic.net/wp-content/uploads/2026/10/Screenshot-2026-10-14-at-11.58.57-am-1-edited.png)图2 —— 海底电缆横截面。来源：Telegeography (https://www2.telegeography.com/)。 图2有些误导。图中所示是通往海面电缆站的近岸电缆段的横截面。铺设在深海海底的电缆段仅使用内部组件：光纤和一根包裹在硅凝胶中的细钢丝，外覆铜护套（用于为电缆中继器供电），再包裹聚乙烯层。没有外部铠装结构。这些深海电缆段的直径约为20毫米，相当于一根花园水管的粗细。 电缆在海缆登陆站出海面。这些登陆站通常是配备可靠电源的安全设施。理想的选址是沿海渔获和其他海上交通量较少的地点，并且从深海海底到海岸有陡峭的上升坡度。电缆面临的最大风险来自沿海航运活动，因此从深海海底到陆上电缆站的距离越短越好。 图3 —— 海缆登陆站。来源：Wikipedia，CC BY-SA 3.0。图3 —— 海缆登陆站。来源：Wikipedia (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Submarine_Landed_in_BD.JPG)，CC BY-SA 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)。 许多司法管辖区还设立了"电缆保护区"，以警告船舶运营商该区域海底存在电缆，船舶应避免在这些区域进行捕鱼作业和抛锚。 ## 电缆路由 电缆路由在韧性方面同样至关重要。电缆路由设计中存在多个目标，但并非所有目标都能同时优化。 电缆路由应尽可能短，因为额外的电缆长度会增加资本成本并增大端到端信号延迟。 电缆应尽量避开地质活动活跃区域，如板块边界和板块内裂谷。深度越深越好，但需在合理范围内。铺设在深海海底的电缆受航运活动和蓄意破坏的影响较小，但在极端深度下，进行修复时定位和打捞电缆的难度更大。 有时存在许多电缆集中通过的地理"咽喉要道"。巴布·曼德布海峡不仅是印度洋与红海之间水面船舶的咽喉要道，也是16条电缆的必经通道（图4）。2025年9月，巴布·曼德布海峡内多条电缆被切断，估计影响了亚洲、欧洲和中东之间25%的电缆容量。胡塞武装控制的水域在电缆保护方面实际上仍无法有效治理。 图4 —— 巴布·曼德布海峡的电缆路由。图4 —— 巴布·曼德布海峡的电缆路由。来源：Telegeography (https://www.submarinecablemap.com/)。 还有新加坡海峡，这是35个电缆系统的重要交汇点（图5）。这是一个浅水海峡，同时也承载着大量的水面航运。 图5 —— 新加坡海峡的电缆路由。(https://blog.apnic.net/wp-content/uploads/2026/10/Screenshot-2026-10-14-at-12.02.30-pm.png)图5 —— 新加坡海峡的电缆路由。来源：Telegeography (https://www.submarinecablemap.com/)。 再往北，位于台湾与菲律宾之间的吕宋海峡有18条电缆通过（图6）。2006年12月，该海峡发生地震并引发一系列海底滑坡，不仅切断了穿越该海峡的所有电缆，还将许多电缆掩埋在深层沉积物之下。11艘修复船耗时49天才使所有电缆系统恢复运行。 图6 —— 吕宋海峡的电缆路由。(https://blog.apnic.net/wp-content/uploads/2026/10/Screenshot-2026-10-14-at-12.03.24-pm.png)图6 —— 吕宋海峡的电缆路由。来源：Telegeography (https://www.submarinecablemap.com/)。 黑海是地缘政治风险和监管缺口并存的区域。虽然水雷威胁已被证实，但在乌克兰战争中尚无电缆故障被直接记录。俄罗斯的持续存在和冲突使得该地区实际上无法进行常规电缆维护作业。 地缘政治同样影响着电缆路由。如果有合适的替代路线，电缆所有者会倾向于避开政治不稳定领海的路线。此外还有政治因素的考量。如果电缆登陆美国领土，该电缆将受到美国联邦通信委员会（FCC）的多项限制，包括禁止使用FCC认为威胁美国国家安全的公司设备或服务。FCC还拒绝允许在同时登陆美国认定的外国敌对势力领土的电缆在美国领土上登陆。 陆上路由通常被回避，但在某些情况下陆上路由是更优的选择。亚洲与欧洲之间的连接通常经由巴布·曼德布海峡，在苏伊士湾登陆埃及，然后陆路穿越埃及进入地中海。还有一条经由波斯湾、伊拉克和土耳其的替代路线，但需要经过霍尔木兹海峡的一段海底路由，或者第二段陆路经由阿曼和阿拉伯联合酋长国。 ## 电缆故障 全球每年报告约200起海底电缆故障，国际电缆保护委员会指出，尽管电缆总里程在增加，这一数字近年来大致保持稳定。电缆本身具有极高的可靠性。问题的根源在于其上方的海上航运活动。86%的电缆故障可能由捕鱼活动或抛锚造成，其中捕鱼活动的占比约为抛锚事故的两倍。 地质事件，如海底滑坡和海床移动，约占电缆故障的7%，电缆磨损占4%，而组件故障（中继器故障）仅占4%。 鉴于故障与海上活动的高度关联性，近一半的电缆故障发生在领海内，其余大部分发生在专属经济区内，这并不令人意外。仅2%发生在公海。电缆在靠近海岸的浅水区域最为脆弱——那里渔业活动密集，船舶在此抛锚，且电缆必须与服务该海岸的所有其他电缆一同汇聚到登陆站出海。深海区域海底捕捞活动稀少，抛锚船舶也少，是电缆最安全的所在。 国家管辖范围并非止于领土的低潮线，而是延伸至海域和海床。1982年《联合国海洋法公约》(https://www.un.org/depts/los/convention_agreements/texts/unclos/unclos_e.pdf) 将主权领海定义为从一国海岸向外延伸12海里的区域。每个沿海国家对距海岸200海里范围内或大陆架外缘（以较远者为准，但总体上限为距海岸350海里/650公里，或2,500米等深线外100海里/185公里）的海床中的石油、天然气及其他资源拥有排他性权利。 这对海底电缆意味着什么？从电缆进入领海的那一刻起，任何与电缆相关的物理作业都需要得到主管当局的许可。在这些主权区域内进行的所有电缆建设和修复作业，同样需要获得对该海域和海床拥有排他权利的国家的许可。 ## 定位与修复 定位电缆断点相对简单。光脉冲会在电缆断裂点反射，从而可以相当精确地确定从电缆起点到故障点的距离。但接下来便是一场海上作业。 必须聘请专业电缆修复船，而修复船需要获得相关国家对在电缆故障地点进行作业的许可（别忘了，仅有2%的断缆事件发生在国际水域）。到达断点位置后，修复船沿海底拖曳抓钩钩住电缆，将其切断，回收一端并用浮标系留，然后回收另一端。在船上的接续舱内，将一段新电缆接入，光纤进行熔接和测试，接头重建并密封抗压，修复后的电缆再放回海底，并留有足够的余量。 修复成本差异很大，取决于故障的位置和深度、电缆修复合同的安排、电缆运营商愿意等待修复船和船员的时间以及天气状况。一次电缆修复的代表性成本在50万至100万美元之间。 虽然电缆数量在增长，但获得在领海内进行修复作业的许可所需时间总体上在延长。行业数据显示，过去十年间修复响应时间增加了一倍以上，2023年记录的最长单次修复耗时947天，其中许多时间用于等待修复作业的批准。 修复船的问题同样存在。全球约有60艘具备海底电缆修复能力的船舶，按照维护协议运营，运营成本由各地理区域内的电缆所有者共同分摊。这些集体性的《海底电缆维护与修复协议》适用于大西洋、北美西海岸地区、地中海、东南亚和印度洋以及北太平洋的横滨区域（图7）。 图7 —— 五份"区域"海底电缆联合维护与修复协议所覆盖的区域。图7 —— 五份"区域"海底电缆联合维护与修复协议所覆盖的区域。来源：国际电缆保护委员会 (PDF)。(https://www.iscpc.org/documents/?id=203) TeleGeography和Infra-Analytics的分析 (https://resources.telegeography.com/current-state-forecasts-submarine-cable-maintenance) 发现，约三分之二的电缆维护船将在2040年前达到服役年限，而同期电缆总里程预计增长约48%。填补这一缺口需要30亿美元，需要15艘替换船加上5艘额外船舶，才能在海底电缆网络不断扩张的情况下维持现有服务水平。当务之急是：显然没有人愿意为此买单。电缆维护通过共担协议筹资，这些协议经过数十年的优化，目标是尽可能降低成本——这在船队年轻时尚可行，但恰恰是为船队更新融资的最糟糕的组织形式。 这就是海底电缆韧性问题的核心。增加电缆路由相对容易，因为当今的超大规模云服务商自行资助大部分新建项目，并有强烈的商业动机这样做。然而，没有任何单条电缆关键到能够支撑起运营专属修复船队的商业论证。行业使用的是共担资源的模式，而这正遭受投资不足之苦。 ## 调查电缆中断 近期电缆中断事件包括： - 2023年10月 (https://www.reuters.com/world/china/hong-kong-call-10-witnesses-cas