全球99%數據靠佢傳輸:海底電纜點樣避開人為同自然破壞?

全球超過99%嘅互聯網數據,包括我哋日常睇片、網購或者處理公司業務,其實都係靠鋪設喺深海嘅海底電纜傳輸。不過,呢啲網絡命脈原來每年都會斷裂百幾二百次,當中絕大部分係因為人為意外(例如船隻拋錨同捕魚)造成。究竟一條只係得水喉通咁粗嘅光纖電纜,點樣抵受深海水壓?工程師又用咩方法保護呢啲重要基建?本文會為大家詳細拆解海底電纜嘅結構、斷纜危機同修復方法。

全球99%數據靠佢傳輸:海底電纜點樣避開人為同自然破壞?
全球99%數據靠佢傳輸:海底電纜點樣避開人為同自然破壞?

全球互聯網嘅真正骨幹

講到上網,好多人第一時間會諗起Wi-Fi、5G或者人造衛星。但事實上,全球有大約99%嘅互聯網數據,都係依賴鋪設喺海底嘅高容量光纖電纜(Submarine cables)嚟傳輸。目前全球有超過130萬公里長嘅海底電纜,連接住世界各地嘅廣闊海洋,長度足足可以圍繞地球赤道超過32次。

呢啲電纜唔單止負責傳送我哋平時睇嘅搞笑貓狗短片或者網購數據,更重要嘅係,佢哋支撐住金融市場、雲端通訊以及各國政府機關嘅關鍵基礎設施。如果冇咗呢啲活躍嘅海底連線,互聯網就根本冇可能做到真正嘅「全球化」。對於香港、台灣、新加坡同中國內地等高度依賴國際貿易與資訊交流嘅華人地區嚟講,海底電纜嘅穩定性更加係經濟命脈。以香港為例,作為亞洲區內其中一個最重要嘅數據樞紐,連接住多條大型國際海底電纜,確保咗數據中心同金融機構可以進行毫秒級嘅跨國交易。

海底電纜到底係咩構造?

大家可能會以為,要放落深海嘅電纜一定好似大橋啲鋼纜咁粗。但其實,一條冇額外裝甲保護嘅海底光纖電纜,總厚度大約只有20毫米,即係同屋企花園用嘅水喉通差唔多粗!視乎應用場景,加上防護裝甲之後,最粗亦都只係大約50毫米左右。
要喺極端惡劣嘅深海環境中保護幼細嘅光纖,工程師為電纜設計咗嚴密嘅多層結構:

  • 光纖核心 (Optical Fibers): 負責用光脈衝傳輸數碼訊號,係整條電纜嘅靈魂,被包裹喺最核心嘅位置。
  • 銅管或鋁質防水層 (Copper / Aluminum Tube): 用嚟包裹光纖,提供初步防水同抗壓保護。
  • 鋼絲裝甲 (Steel Wire Armor): 為咗抵受礁石摩擦同人為破壞,電纜外層會加上一層或多層高強度鋼絲。
  • 聚乙烯外層 (Polyethylene Sheath): 最外層嘅防水絕緣塑膠,用嚟阻隔海水侵蝕同化學反應。

工程師點樣幫電纜避開損壞?

既然海底電纜咁幼,究竟點樣可以避免佢哋成日斷裂?工程界主要採用以下幾個核心防護策略:

1. 策略性路線規劃

喺鋪設電纜之前,探測船會先對海床進行詳細嘅聲納掃描。規劃路線時會盡量避開地震帶、活躍火山、深海懸崖,以及繁忙嘅航道同主要捕魚區。呢個係最根本嘅「避險」方法。

2. 深度分級防護 (Zoned Protection)

針對不同水深,電纜嘅防禦級別亦有所不同:

  • 淺水區(水深淺過200米): 呢度係最容易發生意外嘅高危地帶。工程船會利用深海犁(Sea Plow)喺海床挖坑,將加上重型裝甲嘅電纜埋喺泥沙下面,提供實體保護。
  • 深海區(水深超過2000米): 由於深海冇底層拖網捕魚活動,環境相對平靜,所以深海電纜通常唔需要厚重裝甲,會直接平鋪喺海床上面,靠自身重量固定。

3. 聲學感測與監控技術

面對日益增加嘅潛在威脅,傳統嘅物理防護已經唔夠。部分國家開始研究新一代保護方案,例如芬蘭就計劃利用獨特嘅聲學感測技術(Acoustic sensing technologies)嚟保護最關鍵嘅網絡電纜,提早偵測附近有冇異常船隻活動或者惡意破壞行為。

電纜仲係會成日斷?

雖然做足預防措施,但海底電纜絕對唔係堅不可摧。根據行業數據,全球每年大約有150至200宗海底電纜斷裂或者故障需要維修嘅個案。造成損壞嘅主要原因包括:

人為意外(佔約86%)

人類活動係海底電纜嘅頭號殺手,佔咗全球電纜故障大約86%。

  • 船隻拋錨 (Anchoring): 佔大約14%。大型貨船如果喺非指定區域拋錨,或者遇上機械故障導致船錨意外跌落海床拖行,好容易就會一次過勾斷多條電纜。
  • 商業捕魚 (Fishing): 佔大約28%(另外有44%係未詳細分類嘅拋錨或捕魚意外)。特別係底層拖網捕魚,沉重嘅漁網同金屬拖板喺海床刮過,會扯爛電纜嘅防護層。一旦海水滲入,就會令光纖受損,中斷通訊。

自然災害(佔約7%)

海底地震、海底山泥傾瀉、甚至強烈颶風產生嘅強大洋流,都會拉斷或者磨損電纜。例如台灣同日本位處活躍地震帶,每次發生大規模地震之後,往往會伴隨多條海底電纜同時受損嘅情況。

鯊魚咬斷?(佔約0%)

好多人聽過「鯊魚鍾意咬互聯網電纜」嘅傳聞。其實喺1980年代中的確發生過電纜被鯊魚咬爛嘅事件(發生喺加那利群島附近)。但自此之後,業界改良咗防護裝甲同鋪設技術,由嗰時到依家,已經冇任何證據顯示電纜係被海洋生物(包括鯊魚)咬斷。呢個只係一個過時嘅都市傳說。

蓄意破壞 (Sabotage)

近年波羅的海同紅海地區發生咗多宗電纜受損事件,引起國際社會對蓄意破壞嘅高度關注。雖然經過深入調查後,部分事件證實係保養不善嘅船隻意外拖錨造成,但基於地緣政治緊張,惡意切斷通訊命脈仍然係各國政府必須防範嘅安全風險。

高昂嘅修復成本

維修過程極之繁複。當電纜出現故障,通訊公司首先要透過儀器測量出斷點位置,然後派出專業維修船趕赴現場。喺深水區,需要放出遙控潛水器(ROV)或者用特製深海拖鈎將斷裂嘅電纜撈上水面。工程師喺船上進行極高精度嘅光纖重新接駁(Splicing),包好防水層後再放返落海。每次嘅維修費用平均高達50萬至100萬美元,而且往往需要花費幾星期時間。

海底電纜 vs 衛星通訊

隨住Starlink等低軌道衛星網絡(LEO Satellites)日益普及,好多人會問:「點解仲要使咁多錢鋪海底電纜,唔直接轉用衛星上網?」我哋可以從以下幾個維度進行客觀比較:

比較項目 海底光纖電纜 (Submarine Cables) 低軌道衛星通訊 (LEO Satellites)
數據傳輸量 極高(承載全球>95%國際數據,單條最新電纜頻寬可達224 Tbps) 較低(適合個人用戶或偏遠地區)
網絡延遲 (Latency) 極低(光速穩定傳輸,適合金融高頻交易及雲端運算) 較高(訊號需來回大氣層,受距離影響)
穩定性 容易受人為破壞或地震影響,但擁有完善後備分流機制 容易受極端天氣、太陽風暴或大氣干擾影響
建造成本與壽命 建造成本極高(每公里幾萬至過百萬歐元),但壽命長達25年 需持續發射及替換衛星,整體營運及維護成本同樣龐大

觀點總結: 衛星通訊係極好嘅「後備方案」同偏遠地區覆蓋工具,填補咗網絡死角。但喺可見嘅未來,由於頻寬容量同穩定性嘅巨大差距,衛星完全冇辦法取代海底電纜作為全球資訊傳輸「骨幹」嘅核心地位。

由上文整理嘅常見問題 (Q&A)

1. 海底電纜係咪好似大橋鋼纜咁粗?

唔係。如果冇額外裝甲,海底電纜大約只有20毫米粗,同花園水喉通差唔多;就算加咗防護裝甲,通常亦只有大約50毫米左右。

2. 全球每年有幾多條海底電纜斷裂?

根據統計,全球每年大約穩定發生150至200宗海底電纜斷裂或者故障需要維修嘅事件。

3. 鯊魚真係會咬斷互聯網電纜咩?

呢個係一個舊聞。1980年代的確發生過鯊魚咬爛電纜嘅案例,但自從升級咗裝甲技術後,至今已經冇任何海洋生物咬斷電纜嘅確切記錄。

4. 如果海底電纜斷咗,會唔會搞到全香港斷網?

通常唔會。互聯網設計有高度嘅容錯機制(Redundancy),當一條電纜斷裂,數據會自動重新路由(Reroute)到其他後備電纜。除非多條主要電纜同時被大型地震震斷,否則一般用家未必會察覺斷網,最多只會感覺到連線海外網站稍微變慢。

5. 邊種人為活動最容易破壞海底電纜?

商業捕魚(特別係底層拖網)同埋船隻意外拖錨,係造成電纜損壞嘅兩大主因,兩者加埋佔總故障比例高達86%。

6. 淺水區同深海區嘅電纜防護有咩分別?

淺水區(水深淺過200米)因為人類活動頻繁,風險極高,所以電纜會有重型裝甲並用機器埋喺海床下。深海區(水深超過2000米)幾乎冇人類干擾,電纜通常冇裝甲並直接鋪喺海床表面。

7. 海底電纜斷咗點算?邊個負責整?

通訊公司或基建營運商會派出專業嘅電纜維修船。喺深水區,維修船會放出遙控潛水器(ROV)或者用特製鐵鈎將斷纜撈上水面,由工程師重新接駁光纖,然後再放返落海。

8. 維修一條海底電纜要幾錢?

視乎水深同損壞程度,維修一條光纖通訊電纜嘅成本平均大約需要50萬至100萬美元。如果係涉及海底電力電纜,成本更可能高達數千萬美元。

9. 鋪設海底電纜會唔會嚴重破壞海洋生態?

影響其實好輕微。海底電纜嘅佔地面積好細,而且鋪設幾個月之後,電纜表面通常會長出海洋生物,甚至變成小型嘅人工魚礁。加上電纜保護區限制咗捕魚活動,反而間接成為咗海洋生物嘅避難所。

10. 各國有咩新方法防止電纜被蓄意破壞?

除咗傳統嘅金屬裝甲同深埋技術,依家仲發展緊聲學感測技術,用嚟監聽附近有冇異常活動。同時各國亦會配合船舶自動識別系統(AIS)實時監控船隻航跡,當發現有船隻喺電纜區異常減速或徘徊就會發出警告。

總結

互聯網能夠將世界各地連繫埋一齊,絕大部分功勞都要歸功於呢班默默躺喺深海嘅光纖電纜。雖然面對住船隻拋錨、捕魚網拉扯、甚至自然災害嘅威脅,每年都會經歷過百次故障,但憑住工程師精密嘅防護設計、科學化嘅路線規劃,以及高效嘅維修團隊,我哋先可以每日安坐家中,享受穩定流暢嘅跨國網絡服務。了解咗海底電纜嘅運作同脆弱性之後,相信大家都會對呢項支撐住現代社會運作嘅偉大基建多一份敬意。如果你對更多科技基建嘅背後原理感興趣,歡迎繼續留意5News為大家整理嘅實用資訊。