记者:为什么接头盒不能通用呢?
黄:这是一个更专业的问题,海底光缆接头盒必须具备光、电、机三大功能。
作为光传输信道,恢复故障光缆的光传输性能是必须的,就是缆内光纤接续以后的附加衰耗要尽量小,这不仅取决于光纤参数和熔接水平,还与接头盒的结构和工艺有关,例如光纤的盘留、固定方式等。
如果缆结构中有向海底中继器馈电或检测用的导体,那么导体的连结电阻要小并要有足够的绝缘强度,这也与接头盒的结构和工艺有关,例如导体的连接和绝缘方式。
两端连接光缆的接头盒要承受海底光缆原始机械强度的90%以上,否则就不能保证光电性能,比如接好头放下去的时候就脱落或串动,那所有性能就都失去了。海底光缆的强度是由绞合在缆芯外的若干根铠装钢丝提供的,为了达到整体强度,要可靠地连接每一根钢丝并且要使之受力均匀,这与钢丝的直径和公差、每层(若是多层)根数、排列和结构、连接方法及工艺甚至与使用的工具有关。
接头盒工作在海底,长年承受着强大的水压,接头盒的密封是前提,一旦密封失效,光电性能立即开始劣化直至通信中断,这是可以想象的。不同的接头盒有不同的密封方式,与所用的材料和封装工艺密切相关,并且与光缆结构直接相关。接头盒由受过培训的技师按严格的程序操作并使用专用工具,有时候这还被当作保密的高技术,是不让外人看的。
这就注定了用什么缆就要用与之相配的接头盒,即使某些部件有通用性,而关键部件是不具通用性的。
换句话说,如果运营商诀定让我们去抢修的话,我们至少必须先得到被接续缆的结构和相关尺寸,然后准备好上述的关键零部件。
据我所知,这次受地震影响的缆由多个厂商提供,结构互不相同,接头盒也应该是不相同的。由于前期没有介入,我们缺少了一些必备条件,这可能是运营商没有找我们的另一个主要原因吧。
不过,我们想向我们的运营商证明,中国有足够的海缆能力。以通光为例,用我们自己的接头盒曾多次抢修过并不属于我们生产的海缆:如去年5月,厦门电信从厦门至鼓浪屿的96芯海缆,采用由我们的接头盒并承揽紧急接续任务,接续工作仅用了15小时;再如2005年由福州电信、移动和广电合建的福清至平谭72芯海缆因光纤受力陆续发生多处断纤,在“海棠”和“麦莎”台风影响下全线中断,采用了我们的接头盒并承担抢修接续任务,在48小时内便完成更换500米海缆和两个接头盒接续任务;去年该缆又出现断纤故障,经打捞上来后己发现海缆打扭,我们在24小时内完成了两个接头盒的接续。
记者:您多次说到了海缆结构,请您结合本次断缆细分一下海缆的类型和结构,中国企业是否都能做呢?
黄:海底光缆敷设在通常肉眼不可见而又极其复杂的海洋环境中,相对于所有陆上用的光缆,其可靠性要求要高得多,而且与敷设深度有关。
各国对“浅海”或“深海”的分类并不相同,按我国的现行标准,把小于500米水深的区域称为“浅海区”,敷设在该区域的海缆称为“浅海光缆”。该区域的特点是与岸线相连,光缆将主要受到航道运输、捕捞、养殖等人为引起的锚泊、渔具钩牵、偷盗等外力破坏及影响,还要受到人为的污染和海水的腐蚀包括海洋沉积物、微生物、寄生生物的自然因素的侵袭。
我国把大于500米水深的区域称为“深海区”,敷设在该区域的海缆称为“深海光缆”。该区域虽然相对较平静,受外力破坏的机率较低,但受自然力影响较大,地震影响是其中的一项,深海缆承受的水压较大,每增加10米水深就相当于增加一个大气压。因而对光缆的轴向和纵向水密性及海底接头盒的水密性要求很高。
我们知道,以前曾多次发生过海缆故障,如2001年间中美海缆两次受损,2003年上海崇明海缆受损等,受损原因都是外力破坏。那都是“浅海光缆”,虽然受损频度大却因水浅,潜水员可下水探摸或机器人可以到达,容易找到故障点,修复也相对比较快。
这次台湾地区的故障缆应属“深海光缆”,破坏原因是不可抗拒的地震自然力,因水深达3000至4000米,寻找故障点就很难,因为缆己肯定不在原来的座标上了。海底中继器的有或无会影响到光缆的结构和海底接头设施,因而产生了“有中继海缆”或“无中继海缆”的概念和相应的产品。
在“有中继海缆”系统中设有一至若干个海底中继器。若采用有源中继器,光缆结构内含有向中继器供电的导体,该导体要以一定的电压传送相当的电功率。若采用无源中继器,则光缆结构中可能含有激发海底光放鉺光纤的遥泵传输光纤。不管有源或无源,在中继段内的光缆中光纤指标和长度必须与中继距离相匹配。
在“无中继海缆”系统中不设海底中继器,光缆内可以有导体但不再用于供电而仅用以检测,在大多数情况下光缆可不再含有导体。由于在通信系统中缆内的光纤指标和长度必须满足无中继传输的距离和速率的要求,对“无中继海缆”的要求有时可能比“有中继海缆”更高。
这次断缆应属“有中继海缆”,那么抢修段接入后还应满足该中继段的光传输性能要求,若碰巧遇上含中继器的接头盒则更麻烦一点,例如有源中继器的电子元器件或无源中继器的无源器件包括饵光纤受损,我们不知道有没有这种情况。
海底光缆的结构主要由“缆芯”和“外铠装层”两大部分组成。海底光缆结构主要区别在缆芯部分,国际上各大公司缆芯结构是不同的。目前国际上主要流行分裂钢管、铜管、不锈钢管三种缆芯结构,相信本次故障海缆应该包含了这三种缆芯结构或有可能更多。通光和中国的其他公司目前主要做的是不锈钢管缆芯结构。
各公司海缆的外铠装层差别是不大的,用于浅海的外铠装常采用沥青涂复的轻铠或重铠和被复合适的材料,以抵御船锚、渔具钩挂辉外力和化学或电化学腐蚀;用于深海的外铠装多为轻型铠装和塑料护套,从而获得较小的缆径以减小水压。
根据敷设区域和敷设方式,“有中继”或“无中继”海缆的外铠装层的型式都可以有轻型铠装、单层铠装、双层铠装、重型铠装等结构,它们分别适应于不埋的抛设、浅埋或深埋。
所有这些铠装型式,通光和中国的其他公司都能做,而且包括同规格缆(如双铠对双铠)和不同规格缆(如双铠对单铠)的接头盒。
本次断缆推测应该属“有中继深海单铠海缆”,特点是直径较小(通常为20∼30mm)、抗拉强度也较小(通常为100∼200kN),所以打捞是有风险的,若天气条件不好或海浪大,就有可能把好的缆也给拉坏或拉断,使故障范围进一步扩大。
记者:您曾经说过要反思海缆产品有无改进的必要,是指海缆结构还是指质量?
黄:海缆产品质量包括缆结构的改进是必然、永远的,但不是简单指抗拉力的提高。如果说本次地震的能量相当于六颗原子弹的话,那么抗拉力再大或者缆芯再增强也是徒劳的。抗强地震是不能作为海缆的设计条件的,一旦走入这个误区,缆和施工的成本不能接受,为抗强地震设计的缆将很难制造和布放。
目前的海缆结构是成熟可靠的,我主要是指缆的可施工和可维护性能的改进。
记者:通过这一次严重的海缆通信阻滞事故,您认为洲际通信是否仍应采用海缆,或者怎么来看海缆系统的可靠性?
黄:在通信范畴,可靠性是一个专用术语,有准确的定义,我理解你所说的可靠性指什么。我就打个比方吧,以不管是人为或自然力引起了光缆中光纤传输的中断次数计,在陆上光缆的次数是按天计的,全国每天这类中断大约是数起,而海底光缆是按年计的,全球可能是每年数起,所以应该讲海缆系统的可靠性远高于陆地光缆系统。但是,陆上光缆有足够多的迂回信道,一旦光纤断线立即会自动倒换,即使你正在使用这条光纤,你都可能感觉不到,比如正在通话音时感觉突然打了一个顿,或者掉线了你再上一次又能工作,这样的情况你大概不会投诉的吧。
至于洲际海缆通信系统与其他型式比较,各种分析报道己很多,我们同意并支持各位专家的观点,从各方面来看,海缆系统仍是洲际通信的首选方式,从各方面权衡,目前还没有更好更合适更经济的替代方式。我们总不至于会因噎废食或者说一旦被蛇咬而终生怕井绳吧,不过有些经验教训应该要吸取。
记者:那么,您能否谈谈从这次事件中我们能吸取些什么教训?
黄:应该讲,通过这次故障,全世界都积累了宝贵经验。我觉得首先是海缆的路由设计问题。平心而论,选择该地区作为海缆路由并不是错误,有专家分析,早就已知台湾岛是菲律宾板块与欧亚板块挤压形成的,地质原本就破碎,随时都可能发生地震,但震中多数在花莲外海;这次震中在枫港西边及小琉球一带,是自有科学仪器侦测地震以来,科学性地震数据中所无记载,26日发生的强震可说是首例。该地域海床地貌平坦,确实是布放海缆的优选路由,但在该路由密集分布了那么多国际海缆且没有足够多的迂回路由或信道似乎有点不可想象,这可能是教训之一。
另有报道称,新中美海缆所有路由都在本次地震发生区域以外,很大程度上分散了自然灾害可能引发的通信阻断风险。该报道的“本次地震”和“分散风险”的用词我以为是很贴切的,因为即使避开“本次地震”区域,并不能保证新路由就不会有类似或其他形式的风险存在,所以风险只能是“分散”而不能“杜绝”,不出故障是相对的出故障才是绝对的。
问题是出了故障怎么办,即应急预案。本次地震引发海缆通信阻滞后各运营商的确启动了应急预案,效果是明显的,但还是有值得商榷之处。
迂回信道不足和不畅是明显的,互联网业务最多恢复了70%,又有说是80%,据说MSN通信还不够稳定。前一阶段都说全球光缆建设己出现泡沫,地下大量存在着备用的“暗光纤”,那么为什么就不能去“点亮”地下的这些“暗光纤”呢,是说明光纤还不够多?如果不是,那是否意味着国际、国内的各运营商沟通不善?这是不是教训?
而“正在按计划实施”的海缆修复情况至今并不明朗,用现有的传统维修技术和方法是否能应付这种复杂情况?
维护机制和效率更不能说是无懈可击,甚至还有维修船在出动时本身还要维修的报道,我们无法证实该报道的真实性,如果是事实,是否只是一种巧合?
我们总觉得连接洲际的海底光缆系统工程带有较浓重的政府行为色彩,我们中国海缆产业有能力参与洲际海缆、包括新中美海缆的建设,也有能力维护海缆线路,我们的政府相关部门和运营商能不能给中国的民族海缆产业以一席之地?
我国拥有漫长的海岸线、广阔的海域和众多的岛屿,近年来陆续建设了不少海缆线路,不久的将来,适宜敷设海缆的路由上也会拥挤不堪,还会包括各种非通信的电力缆、油管、气管和水管。应急修理预案是十分重要的,还包括可能是更为困难的各部门协调。
要提高抢修效率或缩短抢修时间,有几项建议提请我们的政府相关部门和运营商们参考。首先,建议研发海缆的识别技术,不过并不是陆上光缆的传统简单识别技术。像本次多根海缆的高密度分布甚至交越,如果能用电子技术主动或被动地识别“谁是谁”的光缆将可以减少很多麻烦事。在这方面,通光率先有了一定的技术储备,但由于该技术牵涉到多方面相关技术,还需要运营商的认可,我们希望相关相关院所和运营商感兴趣并共同开发。
其次,建议减小对准确判断故障位置的依赖,尤其同一条缆中是有多个故障点时。目前传统抢修方案的前提是先找到准确故障位置并切除,然后用尽量少的备用缆接两个头。因为戏称为“光缆之王”和“盒中之王”的海缆和海底接头盒被称为高技术因而其本身和施工费很昂贵。我们可以负责任地说,中国的海缆和海底接头盒与国外产品相比并不贵且是可靠、成熟的。
如果海缆“谁是谁”已被识别,可以不需准确判断位置,尽早地提前量截断并舍去故障段,改用较大长度的海缆抢修,多布放1至2公里甚至更多一点的海缆可能缩短整个接通时间,缆虽然有成本,而施工船在海上的每一天成本并不低,运营商尽早恢复通信的商业利益也是很可观的。
以本次维修为例,地震带内的缆可以不去管它而是避开地震带打捞,打捞起来后用一段适当长度的海缆把地震带两端的海缆用两个接头盒连接起来,也许这是最可靠的方法而且接头最少,最容易达到原来的指标。因为即使把地震带内的光缆打捞起来,估计也是一堆千疮百孔的废缆,即使把这样的缆连接起来仍存在隐患。
避开地震带寻找和打捞缆相对容易得多,缆也比较可靠,当然用缆就比较多,问题是刚才说的有没有足够长度的备用缆,可能是几十公里的量级吧。万一没有的话,我们可以帮助生产,通光处于长江口的码头停靠他们这些船没有问题,而且离故障区域是最近的。如果一开始就用此方案,半个月应该可以解决问题了。
以上建议同时直接引出了海缆的保密性和海缆结构及接头盒的型号规格标准话题。军用海缆肯定有保密和防窍听要求,而公用系统的通信海缆可以认为是不需要保密的,相反应公示以防止或减少人为破坏,用于公用系统的海缆可识别在保密方面应该不是问题。
再则,缆结构和接头盒规格太多对抢修是没有任何好处的,在抢修预案中,缆结构和接头盒的型号规格应尽量少并应标准化,应有足够的备量以利随时启用,在缆和接头盒国产化的今天,这是完全可以办得到的。
我们承诺可以有适当数量的缆和接头盒备货量存放在我们工厂里,运营商和施工单位可以随时启用。我们可以参加抢修也可以为施工单位培训合格的技师并提供专用工具。
最后,据知关于海底光缆的国家标准要开始修订,我们诚挚热切希望各运营商关心民族海缆产业并参与本标准的修订,完美地解决缆结构和型号规格问题。
记者:谢谢黄总,您今天真的是给我们上了一课。
黄:今天所谈的是我们冷静思考的部分意见和建议,虽属独家之见也与业内专家进行过沟通,但肯定不见得完全正确,供有关部门参考吧。
我们愿意同中国海缆产业的各方各面、包括与各运营商加强合作和交流,竞争和合作并举,为产业的崛起、为通信事业作出应有的贡献。谢谢!
附:黄俊华先生从1976年起进入光通信领域,70年代在上海石英玻璃厂、上海科技大学、参加研制了中国第一根单模光纤,与电子部23所合作研制了MCVD光纤预制棒工艺自控系统并研制安装了中国第一根实用化单模光缆;80年代中在上海光纤通信工程公司与上海电缆研究所合作参加了中国第一根光纤复合架空地线(OPGW)的研制和安装,其间参与了多项国务院重点示范光通信工程的光缆研制、光缆安装和系统开通及运行;90年代末在上海阿尔卡特光缆有限公司主持参与了多项中国海底光缆工程,目前任职于通光集团。