海底电缆与海洋：支撑通信的设施与渔业、环境

什么是海底电缆：互联网的“海中血管”

国际通信走的是海底，而不是卫星

当你打开海外网站或进行国际视频通话时，数据并不是从天上落下来的。洲际通信的绝大部分经由铺设在海底的光纤电缆传输。调研公司TeleGeography表示，可以确认海底电缆承载了超过99%的洲际流量，但由于卫星通信的准确流量并不公开，无法算出精确比例。因此“几乎全部”是妥当的说法，但并不是能精确到小数点的数字。

引用TeleGeography的二手报道常称，运营中的海底电缆系统约570条（计划中的还有数十条），总长度远超100万公里。数字会因统计方式（按系统还是按区段、是否含计划中）而不同，因此把规模理解为“数百条、超过100万公里”最为稳妥。

电缆内部：出乎意料地细

深海电缆的粗细常被形容为浇花水管，直径约2厘米。中心是光纤，外面包着供电的铜管和聚乙烯绝缘层。在容易被渔具和锚触及的浅海，还会加上钢丝铠装，使其更粗更坚固。

由于光信号传输远距离后会衰减，每隔数十公里会插入中继器。中继器的电力由陆地上的登陆站通过电缆内的铜管供给。海中没有电源，所以电缆本身既是通信线路，也是电力线。

• 光纤：细如发丝的石英玻璃，以光脉冲传输数据
• 铜质供电管：向中继器送电
• 绝缘层与防水层：保护内部不受海水侵蚀
• 钢丝铠装：仅用于浅海段，抵御渔具和锚的冲击

历史：从电报电缆到光纤

19世纪50年代的跨大西洋电报

海底电缆的历史可追溯到19世纪的电报。1858年铺设了横跨大西洋的电报电缆，女王与美国总统互发了贺电。但这条电缆数周后就失效了，可靠的跨大西洋通信是从1866年铺设的电缆才确立的。当时的电缆一天只能传送极短的电文。

进入光纤时代

在电话电缆之后，跨大西洋光纤电缆TAT-8于1988年投入运行。随后光放大器和波分复用技术的进步，使单条电缆的容量增加了数个数量级。近年来出现了号称每秒数百太比特的电缆，视频流媒体和云服务的普及推动了铺设。

如今，除了电信运营商，大型云服务企业也越来越多地为自用出资、铺设电缆。网络所有权结构的变化是这一领域的重要动向。

如何铺设：电缆敷设船与海底准备

路由调查与敷设

敷设从海底调查开始。通过声波地形调查，掌握陡坡、断层、海底火山、基岩以及既有的其他电缆和管道。避开渔业繁忙的海域和船舶抛锚的锚地也是重要条件。

按调查确定的路线，专用的电缆敷设船一边放出舱内盘绕的数千公里电缆一边前进。在浅海，使用犁之类的机械挖掘海底，把电缆埋在海床面以下。据国际电缆船公司的演讲资料，浅海段电缆埋在海底面下约1至3米。在深海，电缆基本上只是放置在海底，依靠自身重量和水压沉稳下来。

登陆站：海与陆的接点

电缆从沙滩或港口附近的登陆点上岸，在登陆站与陆地通信网连接。在日本，房总半岛的千仓和三重县的志摩等地是太平洋一侧知名的主要登陆地。面向太平洋的日本，是通往北美和亚洲各地的门户。

海底电缆对海洋环境有何影响

影响“很小，但并非为零”

联合国环境规划署世界保护监测中心（UNEP-WCMC）与国际电缆保护委员会（ICPC）于2009年共同发布了《Submarine Cables and the Oceans: Connecting the World》，梳理了电缆产业与海洋环境的关系。2025年4月又发布了其续篇报告，通过文献综述整理了敷设、运行和拆除可能对海洋生物多样性造成的影响及缓解措施。

ICPC方面说明电缆的环境足迹很小。这包含行业团体的立场，需要保持中立来阅读。实际设想的影响有以下几种。

• 敷设时的扰动：埋设和接触海底造成底栖生物的暂时扰动和浑浊
• 海藻场、珊瑚礁等脆弱生态系统：以路由选择规避为基本做法
• 运行中的影响：有关于电磁场和热的研究，但目前显示重大影响的结论有限
• 拆除与遗留：如何处置不再使用的电缆是一个课题

路由选择是最大的环境对策

在实务上，效果最大的是决定路由的阶段。避开珊瑚礁、海草场、保护区和产卵场，并把施工时间错开生物繁殖期。这也有助于减少下一章所说的与渔业的摩擦。

什么会损坏电缆：渔业、船锚与自然灾害

最大原因是人类活动

电缆再坚固，也无法做到零故障。ICPC在2021年的资料中称，数据库记录的5000多起故障中，渔业约占一半，自然灾害不足10%。较早的分析曾报告锚和渔业合计占65%至75%。尤其是在海底拖拽拖网网板（otter board）的作业，被认为会对电缆施加很大的力。

鲨鱼会咬电缆吗

“鲨鱼咬电缆”的说法很有名，但按ICPC的整理，鱼类和鲨鱼造成的故障到2006年为止不足全部的1%，2007至2014年的报告为零。人们认为电缆设计的改进已使鱼类造成损害的风险几乎消失。

自然灾害的例子

2011年东日本大地震中，包括东京与仙台之间在内的多条电缆受损，有分析称至少6条电缆损坏，断点合计十几处。不过由于运营商可以绕行其他路由，对互联网的影响相对有限。2022年1月的汤加火山喷发中，国际电缆被切断，国际通信中断了约5周，修复于2月22日完成。这显示了依赖单一电缆的岛国所面临的风险。

与渔业共存：保护区域与规则

电缆保护区域

为防止渔业与海底电缆发生冲突，各国设立了电缆保护区域。例如在新西兰的豪拉基湾，为保护国际通信电缆，在地图上划定了禁止捕鱼和抛锚的走廊。在苏格兰的设得兰群岛，因一起拖网渔船被指损坏电缆的事故，有人提出设立保护性海底走廊的建议。

在日本，铺设了电缆的海域会标注在海图上，并告知渔民和船舶。通常是在与渔协协商并给予补偿后铺设，与渔民的合作是保护海底电缆的基础。

对渔民的好处

绕开电缆作业对渔民是负担，但电缆支撑通信也让水产业受益。例如传送海况数据、渔获信息数字化、为偏远渔村提供互联网环境等，电缆作为连接海与陆的基础设施发挥着作用。

海底电缆观测海洋：SMART电缆

把通信电缆变成观测装置

海底电缆不仅用于通信，也可以成为观测海洋的传感器。ITU（国际电信联盟）、WMO（世界气象组织）和联合国教科文组织政府间海洋学委员会（IOC）于2012年成立联合工作组（JTF），推进SMART电缆。SMART据称是“Science Monitoring And Reliable Telecommunications”的缩写，构想是在电缆中继器中装入温度、压力和地震（加速度）传感器。

如果能利用拥有数千个中继器、约100万公里的电缆网络，就有望以较低的追加成本持续观测海洋热含量、海洋环流、海平面上升等气候变化指标。2019年发表在Frontiers in Marine Science上的论文通过模拟表明，利用电缆的压力和地震加速度传感器可以改善海啸预警的提前时间和地震信息的精度。不过这些都只是预期，运行层面的成果有待验证。

日本的海底观测网

日本拥有利用通信电缆技术的地震与海啸海底观测网。海洋研究开发机构（JAMSTEC）的DONET是沿南海海槽的观测网，防灾科学技术研究所的S-net是东北外海日本海沟沿线的观测网。S-net以全长约5500公里的电缆连接150个观测点，是知名的大规模系统。关于海啸防灾，请同时参阅海啸防灾基础知识。

今后的课题：拥挤的海洋、脱碳与安全保障

与海上风电等的海域竞争

海底正在成为通信电缆、电力电缆、海上风电、海底资源开发和渔业相互重叠的地方。如何协调风电送电电缆与通信电缆的交叉，以及风机基础施工的影响，是今后的课题。日本海上风电的动向请参阅海上风电文章。

安全保障与冗余

近年来，海底电缆受损成为国际新闻的情形增多，通信中断的风险也从安全保障角度受到讨论。要判断是事故还是蓄意行为很困难，结论应当慎重。可以确定的是，像汤加这样依赖单一电缆的地区，可绕行多条路由的冗余性很薄弱。

在海洋可持续利用之中

海底电缆映照出的是与海洋和谐共用而不是用尽海洋的课题。与成为问题的幽灵渔具一样，如何管理遗留在海底的人造物是共同的主题。