芬蘭引入海底聲學感測技術:將光纖變防線 保護全球網絡電纜免受破壞

全球有 99% 嘅互聯網數據依賴深海電纜傳輸,但近年電纜受損事件頻生,甚至牽涉人為破壞。為確保網絡安全,芬蘭正部署「分佈式聲學感測(DAS)」新技術,將現有海底光纖變成巨型震動感測器,及早監察異常活動。本文將詳細探討呢項技術嘅運作原理,以及 AI 人工智能、無人潛水艇同衛星網絡點樣互相配合,為全球通訊構建更穩固嘅安全網。

芬蘭引入海底聲學感測技術:將光纖變防線 保護全球網絡電纜免受破壞
芬蘭引入海底聲學感測技術:將光纖變防線 保護全球網絡電纜免受破壞

芬蘭啟動新計劃:利用海底感測技術保護全球互聯網

平時上網遇到斷線或者龜速載入,大家第一時間可能會以為係屋企路由器出事,或者網絡供應商系統擠塞。但實際上,影響全球網絡穩定嘅真正元兇,可能遠喺深海之中。目前全球互聯網服務極度依賴海底光纖電纜,而呢啲隱藏喺海底嘅基礎設施,正面臨越嚟越大嘅威脅。為咗應對潛在危機,芬蘭最近積極部署一項名為「分佈式聲學感測(Distributed Acoustic Sensing, 簡稱 DAS)」嘅技術,希望喺深海築起一道無形防線,保護呢條重要嘅互聯網命脈。

芬蘭啟動新計劃:利用海底感測技術保護全球互聯網
芬蘭啟動新計劃:利用海底感測技術保護全球互聯網

全球網絡隱形命脈:深海光纖電纜

要明白芬蘭點解要花費資源採取行動,首先要深入了解海底電纜對現代社會嘅重要性。根據最新統計資料顯示,現時全球大約 99% 嘅跨國互聯網數據流量,都係靠海底光纖電纜嚟傳送。由 2002 年開始沉睡喺海底嘅第一條跨大西洋互聯網電纜,經歷咗 40 年歷史之後,現時正被逐步打撈退役。

時至今日,全球已經有超過 550 條電纜鋪設喺深海之中,總長度加埋大約有 87 萬英里,足足可以圍繞地球幾十個圈。無論係香港、台灣定係新加坡等亞洲數據樞紐,每日處理嘅龐大金融交易、跨國企業視像會議,以至一般市民睇 4K 串流影片、玩網上遊戲,背後全部都係依賴呢啲深海電纜默默運作。

海底電纜一旦受損,維修過程極度繁複。營運商需要派出專門嘅電纜維修船,駛到受損海域,然後利用遙控潛水器(ROV)喺幾千米深嘅海床找出斷裂位置,將兩端電纜拉上水面。工程人員需要喺船上極端仔細咁將幼如頭髮嘅玻璃光纖重新接駁,封裝防水層後再放回海底。整個過程往往需要耗時幾個星期甚至幾個月,花費數以百萬美元計算。所以,如果電纜受損,後果絕對唔只係載入網頁變慢咁簡單,而係會引發大規模嘅通訊中斷同嚴重經濟損失。

頻繁斷網危機:意外定係蓄意破壞?

自從 2024 年以嚟,導致海底電纜受損嘅事件有明顯上升趨勢。一般人可能好難想像,大型船隻喺惡劣天氣下拋錨,或者航行期間不慎拖行船錨,繼而扯斷互聯網電纜嘅情況,發生頻率其實比大眾想像中高得多。雖然當中唔少個案屬於工業意外,但近期事故數字急增,令國際社會開始擔憂,背後可能涉及由國家層面支持嘅蓄意破壞行為。

特別喺地緣政治較為敏感嘅地區,情況更加令人關注。例如連接八個歐洲國家同埋俄羅斯嘅波羅的海,以及台灣附近嘅水域,自 2024 年起就發生咗至少九宗涉及船隻拖行船錨嘅可疑事件。外界擔心,呢啲事件可能係部分國家為咗干擾敵對陣營通訊同經濟活動而策劃嘅「灰色地帶」行動。

單單喺 2024 年底,芬蘭同愛沙尼亞、芬蘭同德國、以及立陶宛同瑞典之間嘅海底電纜,就曾經遭遇多次物理切斷,導致相關地區嘅網絡服務嚴重受阻。呢一連串事件,直接促使芬蘭政府果斷採取行動,尋求創新科技保護國家重要基礎設施。

拆解芬蘭 DAS 技術:將光纖變成海底監聽網絡

為咗防範未然,芬蘭邊防部隊聯同芬蘭海軍以及當地大型電訊公司 Elisa 合作,開始喺芬蘭灣水域部署「分佈式聲學感測(DAS)」技術。呢項技術嘅核心原理非常聰明且具備高成本效益,因為佢唔需要營運商喺深海重新安裝大量全新嘅感測硬件,而係直接利用現有嘅電纜系統進行改造。

DAS 系統嘅運作方式,係透過安裝喺陸地終端站嘅特定鐳射裝置,持續向電纜內部嘅光纖發送短促嘅光脈衝。當海底發生任何微小震動,例如有大型船隻駛近,或者有船錨喺海床表面拖行,呢啲震動產生嘅聲波就會干擾光脈衝喺光纖內嘅反射訊號。

透過電腦即時分析呢啲光脈衝嘅變化,成條長達幾百公里嘅光纖就可以瞬間化身為一個巨型、高靈敏度嘅震動感測器。系統操作員一旦接收到異常訊號,就可以即時鎖定震動發生嘅精確位置。目前,呢個系統已經喺芬蘭成功完成實地測試,並將會正式投入實際應用。

當偵測到電纜附近有異常活動,系統會第一時間向芬蘭執法當局同電纜營運商發出警報,等佢哋可以迅速應對,例如派遣海岸防衛隊船隻前往攔截。電訊公司 Elisa 嘅代表 Jouni Petrow 指出,保護海底基礎設施係「一項國家級嘅重要任務」,佢哋嘅最終目標係希望透過呢項 DAS 技術,喺實體損害真正發生之前,就能夠及早通知當局採取預防措施,將風險降到最低。

AI 人工智能與無人潛水艇:多管齊下嘅保護方案

除咗 DAS 技術之外,世界各地嘅科技公司亦積極開發其他輔助方案,務求為海底光纖電纜提供全方位嘅保護。單靠聲學感測有時會遇到一個技術難題:點樣準確分辨出嚟嘅震動訊號,究竟係來自具威脅性嘅船錨拖行,定只係普通嘅地震、海流或者海洋生物活動產生嘅自然聲音?

為了解決誤鳴問題,一間名為 Indeximate 嘅氣候科技初創企業,同英國一個由政府支持嘅研究機構合作,成功開發出專門分析聲音數據嘅 AI 人工智能模型。呢套系統會結合全球船隻追蹤數據(AIS)進行機器學習,令 AI 能夠精準判斷 DAS 系統收集到嘅震動數據,確認震源究竟係人為船隻活動,定係可以忽略嘅自然環境聲音。呢項結合 AI 嘅過濾技術,大大減少咗營運中心嘅虛報情況,同時降低營運商派船巡查嘅維修成本,最重要係成套升級都唔需要額外放置任何水下硬件設備。

另一方面,由於 DAS 始終屬於被動型嘅監測技術,佢只可以「聽」到震動,但唔可以主動出擊巡邏或者拍攝現場環境。因此,自主水下航行器(Autonomous Underwater Vehicles, 簡稱 AUVs,即係無人潛水艇)就成為咗一個絕佳嘅主動防禦補充方案。

AUV 能夠喺深海自主巡邏,利用聲納同高解像度鏡頭觀察海床嘅變化,近距離檢查電纜表面有冇受損痕跡,並監視任何逼近嘅潛在威脅。紐西蘭一間機械人科技公司 SYOS 就專門研發咗一款水下 AUV,可以同 DAS 系統互相配合。當 DAS 聽到異常聲音發出警報後,營運商就可以馬上派出 AUV 潛入該座標水域進行視覺確認,提供最完整嘅監察網絡。

太空網絡 星鏈 (Starlink):海底電纜斷裂時嘅終極後備

即使防護措施做到足,亦難保會有漏網之魚,或者遇上不可抗力嘅自然災害。萬一海底電纜不幸被切斷,社會亦需要有可靠嘅後備方案嚟維持基本通訊運作。近年,低軌道衛星網絡技術發展成熟,成為咗維持互聯網運作嘅重要支柱。

當中由 SpaceX 推出的 Starlink(星鏈)系統最為人熟悉,自 2019 年起已經喺低軌道部署咗數以千計嘅小型通訊衛星。呢啲依賴太空傳輸嘅網絡系統,能夠喺實體光纖電纜受損時,提供即時、高頻寬嘅後備連接。對於偏遠地區或者依賴網絡運作嘅關鍵設施(如醫院、金融機構、政府部門)嚟講,衛星網絡可以維持最基本嘅互聯網服務,直到受損嘅深海電纜完成漫長嘅修復工程為止。

一個最震撼嘅真實例子發生喺 2022 年,當時湯加王國唯一一條對外連接嘅海底電纜,因為猛烈嘅海底火山爆發而嚴重受損斷裂,全國通訊中斷,幾乎與世隔絕。SpaceX 隨即向當地捐贈大量 Starlink 終端設備,成功令當地居民同政府機構,喺等待維修船作業嘅五個星期內保持在線狀態,維持對外通訊同接收救援資訊,完美示範咗太空網絡作為終極後備嘅價值。

對華人地區及亞洲數據中心樞紐嘅啟示

芬蘭今次積極推行嘅電纜保護計劃,對亞洲地區同樣有極高嘅參考價值。香港同新加坡作為亞洲區內最主要嘅國際數據中心樞紐,海床底下連接住多條橫跨太平洋同亞洲各國嘅重要海底電纜。而台灣由於地理位置特殊,周邊水域嘅海底電纜安全亦一直備受國際關注。

如果亞洲區內嘅電訊營運商能夠引入類似 DAS 嘅監測技術,配合 AI 數據分析同無人潛水艇常規巡邏,將能夠大幅提升各地區對於核心網絡基建嘅保護能力。相比起事後花費龐大資金同幾個月時間進行深海維修,及早預警同防範顯然係更具成本效益嘅做法。確保互聯網基建嘅絕對穩定,對於維持亞洲各地區嘅國際金融樞紐地位、跨國企業運作同整體經濟發展,都有住不可替代嘅作用。

總結

維護全球互聯網穩定,喺今時今日已經唔單止係網絡供應商牽線接駁嘅基本責任,更涉及深海工程、人工智能同太空科技嘅跨領域合作。由芬蘭積極推行嘅 DAS 光纖感測技術,到英國研發嘅 AI 數據分析系統,再到紐西蘭嘅無人潛水艇主動巡邏,以至低軌道衛星提供嘅後備網絡,各種創新科技正逐漸建構出一個海空結合、多層次嘅網絡保護網。

互聯網基礎設施嘅安全,關乎全球每一個用戶嘅日常運作同生活便利。雖然海底電纜依然面臨船隻意外同人為破壞嘅風險,但隨住各國政府重視以及科技不斷進步,監察同預防手段將會變越嚟越完善,為全球通訊網絡提供更強大、更可靠嘅保障。