热门话题: 中美关系·贸易ACG军事电影港台

牵一条网线去美国,中国人刚刚学会怎么做

前不久的科技日报上发表了一篇文章,题为《这根“动脉”引各国跑马圈海》。所谓“动脉”,就是海底光缆(以下简称海缆)。

500

500

1听说老东家要下海

《科技日报》的报道全文分成三大部分:

第一部分:光纤介质容量大、延时低、可靠、长寿,所以海缆是如今国际数据通信至关重要的“主动脉”。

目前,全球已铺设448条海底光缆,总长度超过120万公里,承载着全世界95%以上的国际数据通信流量。

 

500

世界海缆分布概图,相当程度上和目前全世界最繁忙的海上航线相重合

第二部分:海缆制造和海缆铺设都是高技术高难度的产业项目。

第三部分:面对即将到来的海缆业务“爆发期”,我国海缆建设规模仍然滞后。只说规模,却不提中国的海缆制造和建设技术到底怎么样,一般来说,这就是文章的“题眼”所在了。

500

中国周边海缆地图

世界海缆建设起步于80年代。20世纪初,国内就已经有学术文章系统论述了海缆技术,这次科技日报文章的前两部分,和十几年前的文章区别不大。唯一的区别是,今天的中国企业早已是海缆产业的积极参与者,所以国内IT产业资本摩拳擦掌,要借科普文章呼唤国家提供产业政策支持。

目前,我国只有三家基础电信企业能参与国际海缆建设,互联网企业没有相关业务许可。我国登陆海缆数量较少,与我国网络大国地位不相符。

说起中国海缆现状,牟春波(中国信息通信研究院产业与规划研究所副总工程师)显得格外焦急。他说,全球海缆业是一个高度封闭和垄断型市场,……经过10年奋起直追,以华为海洋为首的中国公司迅速崛起,目前华为海洋在浅海架设的无中继海缆数量居世界第一,但受接入地点、政策审批等因素制约,在较为高端的长距离海底中继系统方面,目前中国自主建设的海缆还较少。

作为一名从事过若干年通信行业的前华为员工,笔者发现报道中特意点出了华为海洋的名字,并指出华为海洋已经是世界排名前四的海缆施工单位——想不到老东家连这个产业领域也没有放过。

500

华为海洋海缆项目地图(来自华为海洋官网),让人想起曾经以第三世界为突破口的华为

华为海洋眼下是“世界前四”,跟中芯国际在半导体代工领域的地位有点类似,前面是垄断性的三大巨头:美国泰科、法国阿尔卡特朗讯和日本NEC,自己压倒了身后所有的挑战者。尽管暂时还动摇不了巨头的地位,这仍然是个了不起的成就。

2没有金刚钻,揽不了瓷器活

 

500

海底光缆技术体系

海缆建设工程粗略分成设备制造(包括海缆和分路器、中继器、线路终端等)和海缆铺设两部分。下面的视频来自两位UP主对海缆光纤工厂的实地采访与拍摄,在Youtube上的点击量超过50万:

500

500

相比于普通的光纤,海底光缆在结构上使用了各种保护层变着法保护内部的光纤,海缆的寿命周期为25年,高规格海缆足以承受8000米深处的水压。

虽然海底光缆的历史并不算长,但跨海通信线缆的历史源头却可以追溯到十九世纪中叶,早在1858年,人类就建成了第一条跨越大西洋,用来发送电报的国际通信电缆。

500

 

500

500

在相当长的时间内,通信技术自身的发展和海缆铺设(包括早期的电缆和后来的光缆)是两条相对独立的技术路线,后者更多地属于海洋工程和船舶工程领域。但随着传统工程设备与工程项目管理的日渐信息化、网络化,两条技术路线在今天的海缆建设中已经重新融合为一。

下面两段视频展示了国际海缆铺设的主流解决方案:


在主流方案中,长达几百上千公里的海缆被装上海缆船,沿着事先经过详细论证规划的路线敷设。在近海较浅的水域,海缆船用海犁在海床上犁出一米多深的海缆沟,再把海缆埋入沟中,使其尽可能免遭船舶抛锚,渔船拖网和其他原因的损坏。往往还需要ROV设备(Remote Operated Verhicle,水下机器人)进行再次冲埋、整理和维护;到了千米以上的深海,才把海缆直接布放在海床上。整个布放过程需要实时监控海底情况,选择合适的铺设路径(也被称为Makai Lay方案),只有这样才能既保证海缆的安全,又不致浪费海缆。

随着国际数据通信流量越来越庞大,不管是传统电信运营商,还是新兴互联网巨头,都希望把数据传输通道掌握在自己手中,纷纷参与国际海缆建设,“跑马圈海”。为了跨越技术门槛,各企业要么自己造专业的海缆船,要么和具备建造现代海缆铺设能力的第三方合作,投资相当惊人。

3高科技赌博

探索频道纪录片《船舶“巨无霸”:海底电缆铺设船》,用一个现实中的项目案例向我们展示了海缆铺设工程实施的全过程,以及其中的关键技术和常见难题。

视频B站地址:

https://www.bilibili.com/video/av547609?from=search&seid=3669119130169519612

500

片中的主角,隶属于泰科公司的泰科坚定号(Tyco Resolute),是全世界最大也最先进的海缆铺设船之一,长140米,宽21米,满载排水量超过12000吨,续航能力可达60天,航程25000海里。

这个“巨无霸”配备的高科技装备有:

500

500

海缆船必须同时具备强大的马力和灵活精确的操控性。以泰科号为例,它的推进器不像一般的轮船那样靠一个巨大的主螺旋桨,而是在船底装有螺旋桨“阵列”,每个螺旋桨都可以在电脑系统控制下进行独立的调节转向。

坚定号上的海犁,自重12吨,为了保证能够在水下自如地升降操控,吊装设备的起重机达到了65吨级。

500

 

500

500

500

泰科坚定号上也应用了时刻监控海底状况并实时操控海犁、调整路径并调节海缆输出速度的Makai Lay解决方案。

500

500

当然,还要有ROV设备完成对已铺设线路的整修,以及能够精确地切断缆线和融合纤芯的全套设备。

500

500 

500 

500 

500

这些技术装备花费不菲,不论项目是否按计划推进,工作状态下的坚定号每天都会产生10万美元的运行成本(2008年的数据)。

每天十万美元并不能保证铺缆成功,因为在变化莫测的海洋面前,再昂贵的铺缆船也只是个玩具。

海缆建设项目和在陆地上建设通信网络的差别,很大程度上就像是海军与陆军的差别。整个海缆船团队必须精悍强干、临危不乱、富于经验而且团结一心。如果说在陆上建设通信网络还可以用人力优势弥补技术和经验上的不足,到了海上,倘若关键的技术装备不可靠,关键岗位上的人能力不胜任,就算奋斗者们“自愿放弃非指令性加班补偿”,也是根本没用的。

我们还是来看坚定号的例子,项目一开始,在海缆和岸上网络接驳时,海缆船也在和潮汐争分夺秒:

500 

海犁一再发生故障,而且就算没有故障,海犁的操控也经常给坚定号团队出难题。 

500 

500

船长除了驾船,更要监控海况,随时准备和各种不知从哪里冒出来的哪国船只交涉,让它们避让作业中的海缆船。

500 

令笔者印象最深的一个事件,是在项目刚刚铺设了10公里之后,突然发现海缆的某处绝缘层有破损,正在漏电。团队最大的纠结在于:破损是出现在已经铺设的10公里海缆,还是在船上剩下的100多公里海缆上?泰科坚定号团队面对着一个艰难的抉择:要么拉起已经铺设的10公里海缆从头检查,这无疑将会进一步延误已经落后于进度计划的项目;要么赌一下自己的运气没有那么坏——破损处还在船上剩下的100多公里光缆上,并且在铺设的过程中定位故障点,当然这仍然需要技术和细心,而且一旦发现破损在前面10公里,后面的努力都将化为乌有。

500

综合手头的资料和以往的经验,特别是考虑了项目的进度和成本之后,坚定号最终选择了后者,幸运的是,他们最终赌赢了。

500 

最后关头,大家一起上阵,为了保证带着沉重的分路器和连接器的海缆新节点安全平稳地降到海底,不管学历多高的技术专家,此时都像一个普通水手一样人拉肩扛,投入这场短兵相接的最终决战。

4中国海缆站在巨人的肩上入局

从坚定号的例子我们可以看出,不管海缆铺设工程包含多少“独立研发”、“自主产权”的成分,只要能够拉起这样一支队伍,能参与到高风险、高门槛的海缆行业当中,已经是了不起的成就了。

现代海缆铺设技术在二十一世纪初基本发展成熟,技术进步放缓,给包括中国在内的后发国家一个入行窗口期。华为海洋成立于2008年,就在国内学术圈开始呼吁重视海缆技术和海缆行业后不久。不过,以华为海洋为代表的中国海缆最终得以入局全球海缆业这个高度封闭和垄断的市场,也是因为站在中国光纤产业这个巨人的肩上。

500

全球和中国光纤产量(来自中国产业信息网)

中国光纤目前已占到了全球产量6成以上。然而就在1988-1998年期间建设全国“八纵八横”一级光缆干线时,因为当时国产光纤水平不够,最后不得不统统使用进口光纤。

500

幸运的是,以赵梓森院士为代表的一批科研人员们坚信“光纤是中国通信业的最后一次机会”,依托国家产业政策扶持的“中国光谷”产业基地,加上中国市场对光纤产品的庞大需求,终于把中国的光纤产业推进了良性循环,避免了中国半导体产业长期落后的下场。

500

 “中国光纤之父”赵梓森院士

500

制造光纤首先需要制备纯度极高的石英玻璃棒,再把玻璃棒拉成细丝。中国的光纤产业,正是先学会了拉丝,又在预制棒上取得了突破,再扩展到光电元件。每一次突破都伴随着一轮产能的剧烈扩张直至过剩,随之而来的就是一次行业洗牌,大量不进则退的企业被市场无情地淘汰。

500

国内光纤价格的变化

可以看到,随着国内产能的爆发,光纤价格在2001-2002一年内直接腰斩(数据来自中国产业信息网),中国的光纤产业,不仅历炼出了一批掌握技术,具备市场竞争力的企业,也给了相关产业资本降低成本,进军产业链上下游的机会。

5中国资本需要什么样的产业政策?

让我们回到文章开头:

数据显示,未来两年海缆的市场估值将保持在19亿美元上下。在即将到来的5G时代,除区域数据中心、云计算、4K/8K视频、5G及物联网等技术兴起因素的推动外,各国政策的支持以及互联网巨头的加入也会让海缆业务进入爆发期。

如果说正确的产业政策促成了中国光纤产业的发展壮大,那么海缆行业需要什么样的产业政策来迎接这个“爆发期”呢?

目前看来,海缆船作为海缆行业技术最高端、最集中的体现,无疑是中国海缆行业和国际三巨头差距最大的领域。

500

中国第一艘5000吨级海缆施工船“启帆9号”,由马尾造船厂于2017年9月开始建造,2018年3月下水,总投资近2亿,9月完成首航及海缆铺设实验。同一年,国内还建造了另外两艘6000吨级的海缆工程船“源威8号”和“中天5号”。

中英海底系统公司“福海”号万吨级海缆施工船救助绝境中的巴新渔民和渔船

12月19日,当地各大新闻媒体在显著位置详尽报道了总部位于中国上海的中英海底系统公司“福海”号万吨级海缆施工船全力救助绝境中的巴新渔船,为中国——巴新友谊再添佳话。

500

 

500

在前不久援救巴新渔民事件中大受赞誉的“福海号”,船舶和主要设备的制造商都是外企

除了发放业务许可,放宽政策审批之外,我们的政府似乎还可以考虑给予对船舶制造业相应的政策扶持,促进企业间的跨行业合作,让华为海洋这样的企业可以专注于自己在通信领域的技术优势,不要逼着它们再去进军造船业了。

相比Youtube上海缆纪录片、科普短片几十万甚至上百万的播放量,国内视频网站上关于海缆的视频点击量往往不过几百上千,多的也不过上万,而且内容往往还来自对前者的搬运。十几亿人口的中文圈,对海缆的了解程度,可以说和同样十几亿人口的英语圈存在着数量级上的差距。

如何通过让更多的人了解海缆,如何为从业人员规划清晰、长远、有吸引力的职业发展路线,让更多的人可以放心地把个人的前途托付给海缆事业?除了向国家要政策之外,这是国内的资本方更应该考虑的问题。

站务

  • 留言征集|你的鼠标垫你做主

    生活给予的味道,都能在观察里找到各位大观人好在过去的每一个日日夜夜世界的某个角落一直有人在为你观察天下与细小生活将继续,而在这个角落,应该有你,才得完整。 观察者网此刻开始“超大号鼠标垫“文案征集你任何想说的,哪怕就是一个字,已经足够说明一个故事似乎就可以给我们提供了一个捷径马上就能触碰“人间百态”......

全部专栏