The Cables that Connect the World

Marius

连接世界的线缆

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La Línea de la Concepción东北边缘,一片名为El Burgo–Torrenueva的荒凉地中海海滩上,矗立着一座古老的雉堞塔楼La Torre Nueva,除此之外别无他物。它是16世纪沿海瞭望塔防御体系的一部分,当年用于抵御巴巴里海盗的入侵。坐标为36°12′36″N, 5°19′27″W。沿着潮水线行走,你绝不会想到,就在脚下两米深的沙层之下,一根光纤海缆从海中上岸,在此接入互联网。这是横穿直布罗陀海峡通往非洲海岸休达、进而连向两大洲的一条线路的起点。你在网上所有需要跨洋的活动,几乎都要经过这样一根缆线,而在大多数情况下,它的终点都藏在另一片同样不起眼的海岸之下。

注:休达本身就是一个很有意思的地方,最近也受到一些关注,单拎出来写一篇也很有看头。不过长话短说,它是西班牙在北非海岸的一座自治市,约有8.5万人口,与摩洛哥接壤,这意味着欧盟与非洲大陆为数不多的陆地边界之一,就横穿这个大多数人甚至无法在地图上指出的半岛。

自1668年起它归属西班牙王室,在此之前曾属葡萄牙,而摩洛哥似乎从未放弃对其的主权声索。不过就本文而言,重要的是这块小小的飞地直到不久前,还仅靠一条老化的链路与本土网络相连。

我们谈论互联网时,总觉得它像空气一样,无处不在、无主所有、弥漫四周。然而事实恰恰相反,因为国际数据通常并不会——尽管大多数人可能以为会——通过卫星传输。它经由约150万公里铺设在海底、并在少数几个精心选定的登陆点浮出水面的、实实在在且归属明确的光纤海缆来传输。

这类登陆点通常需要海床坡度平缓、水流和缓、海上交通稀少,以免锚链和拖网割断缆线。合适的地点稀少到同一片海滩往往会成为多套海缆系统共用的登陆点。

线缆?什么线缆?

和你第一反应想到的不同,海底光缆并不是普通的网线或光纤线。在深海中真正承担重任的硬件,直径约25毫米,粗如花园水管,每公里重约1.4吨。真正承载你数据的,只是一小束位于正中央、每根仅与头发丝相当的玻璃光纤。

包裹在这些光纤之外的所有结构,都是为了让它们在极端恶劣的环境中存活下来。从内向外看,光纤被置于薄铜管或铝管内的阻水凝胶中,管外依次是聚碳酸酯护套、铝制阻水层、提供抗拉强度的绞合钢丝层、聚酯薄膜带,最外层则是聚乙烯护套。铜管是用来供电的,因为整条缆线同时也是一根超长的电源延长线,这一点我们稍后会讲到。靠近岸边、拖网渔船和船锚活动频繁的区域,整条缆还会再加上一到两层镀锌钢铠装,外径会膨胀到50毫米以上,重量也增至数倍。因此,在我们那片西班牙海滩上岸的缆线被埋在地下两米多深,而不是直接丢在沙面上。

之所以整条缆线都要布设铜导体,是因为无论玻璃多么纯净,光信号在传输中都会逐渐衰减,因此每隔50到80公里,缆线就会被一个中继器截断——也就是光放大器——将信号放大后再继续向前传输。每个中继器都需要电力,而海底显然不可能安装电源插座,鱼类至今也没学会这门手艺,所以两端的岸站必须向铜芯中馈入3000至15000伏不等的直流电,从两头同时为整条缆线供电。

除了放大,现代系统还依靠一系列精巧的技术来保证信号在数千公里的玻璃光纤中仍可被准确识别,包括用于在单根光纤中塞入多种不同颜色光的波分复用、用于将其还原读取的相干探测,以及用于修复沿途受损数据的正向纠错。

因此,长度在很大程度上取决于供电和放大能力,而非玻璃本身。较短的跨距完全可以省去中继器,无中继跨距仅靠两端的放大器就能轻松达到约250公里,这大致就是本文开头那条线路的长度。而在另一个极端,单个系统可以横跨大洋,其中最长的如环绕其同名大陆的2Africa海缆,总长可达数万公里。

谁在铺设海缆?

令人有些意外的是,尽管整个全球经济都依赖于此,海底光缆的实际制造和铺设却只掌握在极少数公司手中。全球绝大多数海底光缆由四家供应商建造和布放,即美国的SubCom、法国的Alcatel Submarine Networks、日本的NEC以及中国的HMN Technologies。它们拥有并运营着专用的海缆铺设船队,那可不是你在港口常见的船只,更像是为此专门建造的特种船舶,甲板下的巨大缆舱内盘绕着数千公里的光缆,以步行般的稳定速度从船尾铺向海底,缓缓横渡大洋。

部署一套新系统是一项耗时数年的工程,远在船舶离港前就已开始。首先得有人——如今越来越是大型互联网内容巨头而非电话公司——认定某条路由值得投资,并筹集资金,或单独出资,或由多家业主组成联合体分摊费用。接着是海洋勘测,勘测船沿预定路径测绘海底地形,以避开沉船、海沟和其他人的缆线,寻找最平缓、最安全的路由;随后是审批环节,即向缆线所经的每一个司法管辖区申请登陆许可和特许权。正如我们即将在那片西班牙海滩上看到的,这会产生数量惊人的官僚手续

只有在所有这些尘埃落定后,缆线才会按长度制造、装船并铺设:在深水区船舶直接将其沉放在海床上,在近岸渔业和锚泊风险最大的浅水区则由海犁将其埋入海底沉积物下一两米深处。一艘作业船每天大约铺设100至200公里,因此一次跨洋作业需要在海上航行数周。

一套横跨大西洋、长约7000公里的系统,造价通常在2.5亿美元左右,而更长的跨太平洋路由则轻松攀升至4亿美元左右,光缆本身每公里造价约6000至20000美元不等,具体取决于其承载的光纤对数和铠装强度。别忘了,投入并不会在缆线点亮后就结束,因为海底光缆的设计寿命仅为20至25年左右,且全球海缆每年平均会出现150至200次故障。其中绝大多数并非由破坏或鲨鱼引起,而是渔具和拖曳船锚共同作用的结果。每次断裂都必须派出为数不多的几艘专用维修船——它们根据区域性维护协议常年待命——前往事发海域,将缆线从海底打捞起,把断开的两端拉到水面,重新熔接,再将其放回海底。这是缓慢且受天气制约、成本高昂的工作。

谁拥有这些海缆?

基于TeleGeographySubmarine Cable Map提供的数据,我整理了一份海底光缆(共同)所有者的名单,并按每家公司参股的缆线数量排序。完整数据集涵盖约473个不同的所有者,其中绝大多数是你从未听说过的名不见经传的国家和地区运营商,因此我没有在此罗列全部名单,而是仅列出最活跃的前100家:

(共同)所有者缆线数量
Google34
Orange29
BT22
Sparkle22
Vodafone20
Meta19
Telekom Malaysia19
Liberty Networks18
Singtel18
Tata Communications18
Telkom Indonesia18
AT&T17
Telefonica17
China Telecom16
Chunghwa Telecom16
NTT15
Telstra15
Telecom Egypt14
XLSmart14
China Mobile13
China Unicom13
GlobalConnect13
Arelion12
EXA Infrastructure12
Verizon12
e&11
KT10
Moratelindo10
Softbank10
Telxius10
Altice Portugal9
center39
KDDI9
National Telecom9
PCCW9
Bharti Airtel8
Globe Telecom8
PLDT8
Telin8
Zain Omantel International8
Djibouti Telecom7
GCI Communication Corp7
Indosat Ooredoo7
Mauritius Telecom7
Microsoft7
Rostelecom7
Colt6
Entidade Administradora da Faixa (EAF)6
Hawaiian Telcom6
Setar6
TDC Group6
TIME dotCom6
Triasmitra6
Viettel Corporation6
Zayo6
Amazon Web Services5
Bayobab5
Camtel5
Cyta5
Dhiraagu5
euNetworks5
FLAG5
Grid Telecom5
Liquid Intelligent Technologies5
Maroc Telecom5
Ooredoo5
OPT5
OPT French Polynesia5
Sri Lanka Telecom5
Telkom South Africa5
América Móvil (Claro)4
Antel Uruguay4
Bell Canada4
Bharat Sanchar Nigam Ltd. (BSNL)4
Bulk Infrastructure4
Lebanese Ministry of Telecommunications4
Libya International Telecommunications Company4
Mobily4
Okinawa Prefecture4
Ooredoo Maldives4
Pakistan Telecommunications Company Ltd.4
Reliance Jio Infocomm4
Starhub4
SUBCO4
Syrian Telecommunications Establishment4
Tampnet4
TeleYemen4
Unified National Networks (UNN)4
VNPT International4
Vocus Communications4
Whidbey Telecom4
Algerie Telecom3
Angola Cables3
Australia’s Academic and Research Network (AARNET)3
Bahamas Telecommunications Company3
Bandwidth and Cloud Services (BCS)3
Bangladesh Submarine Cable Company Limited (BSCCL)3
BW Digital3
Cabo Verde Telecom (CVT)3
CANTV3

注:这些数据来自公开的Submarine Cable Map,统计时既包括已投入运营的系统,也包括仍在规划或建设中的系统(撰写本文时分别为603条和91条)。owners字段为自由文本,因此少数所有者以不止一种拼写出现,我对公司名称做了少量手工整理。

至少在我看来,最引人注目的是排在最前面的那个名字。在这类基础设施的大部分历史中,所有者都是电话公司——BTAT&TNTT等等,为彼此的通话及后来的数据流量铺设缆线。如今,Google参股的海底光缆数量已超过全球任何一家传统运营商,Meta紧随其后,MicrosoftAmazon也在逐步积累各自的份额。那些用流量填满这些管道的公司,在过去十年左右的时间里,决定与其租用管道,不如自己拥有管道。

数字告诉我们的另一件事是长尾有多长。在这473个所有者中,约有260家仅出现在一根缆线上,超过340家——占比超过七成——参股不超过两根。这些都是世界各国的电信运营商,各自为恰好登陆在本国某段海岸的少数几条联合体缆线购买份额,这也是为什么许多大型国际系统会列出十几家甚至更多的共同所有者。从这个角度看,互联网与其说是单一网络,不如说是各地运营商共同出资、共享少数几条昂贵的跨洋绳索的混合体。

回到西班牙的那片海滩

要看看缆线实际在岸上是什么样子,让我们回到La Línea的那片海滩。

在那里上岸的缆线名为Dos Continentes,归属于GTD——一家智利电信集团,是一套规模相对较小的区域性系统,由两根穿过直布罗陀海峡通往非洲海岸西班牙飞地休达的铠装光纤缆线组成,此前该飞地仅靠一条老化的链路与外界相连。

我曾试图寻找它的确切上岸点,而纸面记录让人得以窥见这类基础设施究竟有多隐蔽。这条缆线在西班牙登陆,但西班牙政府的海岸特许权公开地图上似乎并未显示,因为安达卢西亚的海岸许可似乎已下放给地方政府。登陆点反而出现在一份地区登记册中,藏在一份以expediente编号归档的签署决议里。该文件精确标出了缆线进入公共海域的位置,网格坐标为X=290,935, Y=4,009,603,就在海滩人孔的临海一侧。缆线随后向内陆延伸,按照许可要求以埋地方式敷设(“地表以上不得有任何外露构件”),通向一个推测为网络节点的设施,在那里接入GTD既有的陆地暗光纤网络,再经由该网络最终通往位于马德里巴塞罗那毕尔巴鄂/索佩拉纳塞维利亚GTD数据中心之一。

在出海途中,它与海床上已有的三条旧缆线交叉,分别是Europe India GatewayATLASFLAG。如你所见——或者说,根本看不见——即便是一片看似空旷的西班牙近海水域,水下也层叠着他人铺设的基础设施。

注:GTD提出申请时,La Línea市议会曾正式提出异议,要求其放弃该项目。市议会称,该缆线将直线穿过当地主要渔场,“将其 literally 一分为二”,威胁到在该水域作业的小型贝类和trasmallo流刺网渔船,以及生活在礁石上的一种受保护帽贝,而该镇的渔船队本就已因与直布罗陀的渔业纠纷而处境艰难。然而,异议被驳回,特许权仍在附加缓解条件的情况下获批,初始期限为十五年。

Dos Continentes海缆(Segment ILa Línea - Ceuta Sur ramal)由智利GTD集团的西班牙分支GTD Cableado de Redes Inteligentes, S.L.U.所有,总长约105公里,自2020年起投入运营,所依据的是安达卢西亚自治区政府Dirección General de Calidad Ambiental y Cambio Climático)于2020年1月14日签署的特许权决议,expediente编号为CNC02/19/CA/0009

决议坐标表中给出的两个关键点为:

点位UTM XUTM Y
人孔 / 海滩人孔(BMH,位于地役区)290,9294,009,602
进入DPMT处(缆线进入公共海域)290,9354,009,603

注:决议正文给出的数值与表格中的数值略有出入,相差约140米。

为转换UTM坐标,我使用了西班牙国家地理研究所(Instituto Geográfico NacionalIGN)的官方Calculadora Geodésica,设置如下:

  • 转换类型:Transformación de Datum
  • 参考系:ETRS89
  • 输入坐标:UTM
  • Huso(带区):30

ETRS89WGS84在实际应用中仅相差数厘米,因此所得坐标(相当于WGS84)可直接输入任何民用地图或GPS应用:

点位纬度/经度(度分秒)十进制度地图链接
海滩人孔(埋地构筑物,导航至此即可站在登陆点上)36° 12′ 31.25″ N, 5° 19′ 32.41″ W36.208681, −5.325669Google Maps · OpenStreetMap
DPMT入口点(岸线交点,位于人孔临海侧约6米处)36° 12′ 31.29″ N, 5° 19′ 32.17″ W36.208692, −5.325603Google Maps · OpenStreetMap

这两个点均位于Playa de El Burgo–Torrenueva,紧邻Punta de Torrenueva塔楼,在La Línea de la Concepción东北端(Levante / 地中海一侧)边缘,毗邻市界。决议中将该路由描述为“muy cerca de la torre-faro existente en la Punta de Torre Nueva”

然而如你所见,你什么也看不到。:-) 许可要求整个设施必须埋于地下(“地表以上不得有任何外露构件:不得有人孔、接头、连接件或终端。”),因此你完全可以精确地站在登陆点上,但那里只是塔旁沙地中的一个点,并无任何构筑物。我在那里的那个下午,数十人撑着遮阳伞散布在这片沙滩上,很可能根本不知道,就在他们脚下某处,承载着整个飞地通往另一大洲流量的链路正从海中上岸。

有意思的是,过去十年间变化最大的并非技术本身,而是出资方。一个世纪以来,这些系统由运营商出资建设并相互出售容量,这使得网络接近于一个由众多所有者共有的共享公用事业。然而如今,全球最大的海底光缆(共同)所有者却是一家广告公司。在它们的立场上,这或许合情合理,但这是一种网络治理方式的转变,更重要的是,这一转变似乎几乎完全是在公众视野之外发生的,令人担忧。

如果你住在海岸附近,很有可能在车程范围内就有一条这样的缆线登陆,而TeleGeography的地图能帮你找到大致的海湾。要从那里精确定位到具体的沙滩,则需要翻阅特许权决议、规划登记册、环境报告,有时还得查阅当地报纸档案。我花了一个晚上的阅读才将其范围缩小,但如果你对自己生活的世界、更重要的是对环绕身边的隐蔽基础设施感到好奇,我推荐你也做一次这样的尝试。

后记:也许我们选错了词,本该称之为海沟而非

本文章由 muse-spark-1.2-contributor 进行翻译

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