揭秘互联网的维修工:那些修复海底光缆的人

资讯4周前发布
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揭秘互联网的维修工:那些修复海底光缆的人

互联网通过海底绵延数十万英里的细长电缆传输到世界各地,但这些脆弱的电缆经常断裂——这是一个不稳定的系统,从银行到政府再到TikTok,一切都依赖于它,但由于有一个秘密的全球待命的船舶网络,每条破损的电缆都能很快修复。本文是修复世界上最重要基础设施的人们的故事。

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这幅世界地图显示了数十个光缆系统,它们横跨海洋,连接大陆和岛链。其中一些光缆非常长。它显示了从1989年至今,以及计划在2027年之前铺设的光缆。

腾讯科技讯 据外媒报道,海底光缆维修活动一向鲜为人知,直到近期才逐渐透露给公众。海底光缆可能是世界上最重要的基础设施,互联网就是通过海底光缆传输到世界各地的。但光缆相当脆弱,常常会断裂。一支低调的维修船队负责修复这些海底光缆。

这个行业规模小,竞争激烈,光缆公司不希望自己光缆受损的消息传出去,所以用保密协议来约束维护人员,结果就是公众很少意识到光缆故障。再加上对安全的担忧,导致整个行业都很低调。但该行业已经开始认识到,过于低调让他们难以招募到新人。外媒刊发长文揭开这个行业不为人知的故事,很多内容来自行业老手和不愿具名的人士。

地震和海啸

2011年3月11日下午,在距离日本东海岸20英里的光缆维修船Ocean Link上,轮机长平井(Mitsuyoshi Hirai)正坐船舱里写维修报告。两周前,连接日本和美国加州的13000英里长的光缆出了故障。接到任务后,维修船Ocean Link第二天就从横滨启航去修复它。现在差不多完工了,操作员正在用一个推土机大小的遥控潜水器把光缆重新埋在海底。而平井则在写维修报告。

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平井,维修船轮机长

突然,维修船开始晃动,平井站起来,摇摇晃晃地走出船舱,抓住扶手,爬上通往舰桥的狭窄楼梯。“引擎出故障了吗?”平井问船长。船长回答说已经检查过了,一切正常。从舰桥望向海面,海水似乎在沸腾。

他们打开电视。紧急警报显示,地震袭击了他们所在地东北130英里处。随后,船体晃动终于停止了,一切貌似平静下来,但平井知道接下来会发生什么:海啸!

平井知道,地震会让海水涌到浅水区,当这些海水速度变慢,高度变高,就会变得非常危险。他们的维修船漂浮在不到500英尺深的水面上,在这种情况下就太浅了。

海底光缆工作是一项精密工程,日常与沉重的金属钩和绷紧的线缆为伴,只要出一个纰漏,人可能就会被切成两半。平井在日本电信集团KDDI的子公司KCS工作了三十年,他知道无论情况多么混乱,都必须遵循每个工作步骤。他经常说:“你必须永远保持冷静。\”

船长通过对讲机,向船员宣布发生了地震,海啸即将到来,船员们要做好准备前往更深的水域。船员们开始检查燃料箱和固定机器。操作员以最快速度将遥控潜水器吊回到了船上。维修船开始向更深的水域行驶。

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操作员小林,站在遥控潜水器前面

三个小时后,他们停了下来。维修船没有受到海啸的太大影响。但电视上已经在播放日本遭受海啸破坏的画面。船员们轮流尝试用船上的卫星电话联系亲人,但没有任何一个电话能打通。

夜幕降临时,周期性的余震敲打着船体。平井想着妻子,正在读高三的儿子,还有父母,他们一家人住在日本横须贺,但是都联系不上。每个船员都有自己担心的人。

平井也想到了工作。维护海底光缆的船只并不多,他们的Ocean Link就是其中之一。海底光缆承载着世界上99%的数据流量。这些维修船停在各大战略位置,随时准备出航修复故障。大多数时候他们都能胜任这项工作。但平井的经验告诉他,地震会带来巨大的工作量。不会只有一根光缆被折断,会有很多根光缆出现严重断裂。如果他担心的事情发生了,日本就有可能在某种程度上与世隔绝。

果然在当天晚上,总部打来电话,确认他们的维修船是安全的,然后指示他们留在海上,直到进一步通知。接着就传来一条又一条的故障消息,包括他们刚刚修好的那条光缆。

仅次于核战和生物战

全球的电子邮件、TikTok、机密备忘录、银行转账、卫星监控和视频通话,都是用光缆传输的,这些光缆的粗细和花园里的水管差不多。行业跟踪组织TeleGeography的数据显示,大约有80万英里长的光缆在海洋里纵横交错,它们隶属于属近600个不同的系统。在海岸附近,光缆会被掩埋起来,但大多数情况下,它们只是被放置在灰暗的海底,周围是海底生物。光缆里面是头发丝一样细的玻璃丝,传递着全球数据。

如果所有这些光缆同时断裂,那么现代文明就会停止运行。金融系统将冻结,货币交易将停止,证券交易所将关闭。银行和政府无法在国家之间转账资金,因为SWIFT和美国银行间系统都依赖海底光缆来结算每天超过10万亿美元的交易。在世界上的大部分地区,人们会发现信用卡刷不了,自动取款机取不出钱。正如美国一位安全主管马尔弗勒斯(Steve Malphrus)在2009年的安全会议上所说,“当通信网络瘫痪时,金融服务业并不是慢慢陷入停顿的。它会突然停下。”

企业会失去协调海外制造和物流的能力。随着外包的会计、人事和客户服务部门的停摆,当地机构也会陷入瘫痪。各国政府的绝大多数通信都依赖于与其他人相同的光缆,这将在很大程度上切断政府之间的联系。这些流量的0.5%要让卫星承接都很困难。英国首相苏纳克(Rishi Sunak)曾表示,仅次于核战争和生物战争的重大威胁,就是连接英国的海底光缆被大规模切断。

幸运的是,全球光缆有足够的冗余,让一个国家完全掉线几乎不可能,但光缆断裂确实会发生。平均不到两天就发生一次,每年约200次。多亏了大约1000人驻扎在世界各地的20多艘维修船上,一旦光缆断裂,他们就会迅速前往修复故障,让网站继续运行,银行继续转账,文明持续存在。

半路出家

这个行业可以追溯到互联网出现之前,甚至电话出现之前,追溯到电报时代的早期。很少有人一进职场就从事这一行,主要是因为很少有人知道这个行业的存在。

就拿平井的职业生涯来说,他1960年代在工业城市横须贺长大,从12岁起就在父母的鱼市工作。少年时代由于喜欢美国摇滚乐,他努力学习英语,18岁时就在电信公司KDDI担任总机接线员,以此作为练习英语的方法。26岁时,他调到了冲绳的一个光缆着陆站,因为在海滩工作方便他在业余时间玩帆板。在这里他了解了光缆维护的知识,也遇到了未来的妻子。六年后,他的英语水平让他回到KDDI总部,帮助KDDI子公司KCS设计维修船Ocean Link。船造好之后,他决定出海,最终他成为了这艘船的轮机长。

其他船员的专业背景包括商船航行、海洋建筑、线缆工程、地质学、光学等等。比如潜水器操作员小林(Fumihide Kobayashi),他来自山区,20岁时加入KCS时,他以为自己会在船坞里从事船舶维修工作,而不是在维修船上漂泊,因为他以前从未坐过船。但听到平井讲述在远洋上看到鲸鱼和其他海洋生物的故事后,他决定留在船上。

对一些人来说,这项工作是一种冒险——在刚果峡谷翻腾的水流中修理光缆,忍受北大西洋风暴的侵蚀。还有些人则在维护社会依赖的重大基础设施中找到了一种使命感。即便大多数人在听到他们的工作时的反应是:现在互联网不都是卫星传送的吗?而且这项工作的规模之大也令人兴奋。海底光缆是人类有史以来最大的建设项目之一,现在的光缆长度可以绕地球六圈。

KCS有大约80名员工,其中许多人像平井一样,已经在那里工作了几十年。因为这个行业很小,职业生涯很长,差不多每个人都认识彼此。船上的生活让人产生了强烈的情谊。他们在压力下合作,然后是一段长长的间歇——在海上航行的途中或是等待风暴过去——这期间除了休息,也没有什么事情可做。小林学会了在船边钓鱼,为大家提供生鱼片来改善伙食。平井喜欢运动,他在维修船的直升机甲板上挂了一张网,以便打网球。大家还会在休息室里唱卡拉OK。休息室里也有按摩椅、DVD收藏和酒吧。

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维修船内部休息室

被保守的秘密

全球每年都会宣布铺设多条新的跨洋光缆。但人们越来越担心谁来负责维护这些光缆。SubTel Forum提供的数据显示,世界上有77艘光缆船,但大多数都专注于铺设新系统这种更有利可图的工作。只有22架被指定负责维修,这支船队正在老化,而且船只常常是半路转行的,比如其中一艘曾经是拖船。还有一艘曾经是渡轮。Global Marine最近表示,它正试图将其维修船的寿命延长到40年,原因是缺乏资金。而散货船和油轮的设计寿命为20年。

“我们都很乐意花费数十亿美元来铺设新的光缆,但我们并没有真正考虑将如何照顾他们,”华为海洋网络前首席执行官康斯特布(Mike Constable)说,他去年在新加坡的一次行业活动中介绍了维护船队的状况。“船舶运营商说,情况变得不可持续了。”

他提到了去年的一个案例,当时越南五条海底光缆中的四条都光缆都断了,但并不是灾难性事件引发的,只是捕鱼、航运和技术故障造成的常见问题。但由于附近的维修船已经在忙其他事情了,越南的这些光缆六个月都没有修好。

但也许对该行业的更大威胁是,人员和船只一样正在老化。在一个几乎完全靠实操来学习的职业中,人员的训练周期比船只的建造周期更长。

康斯特布说:“我们在这个行业面临的最大问题之一是吸引新人。”他讲到曾在新加坡参加的另一个活动,向大学生介绍该行业。他说:“听众里可能有大约10个大学生和60个本身就从事这一行的中老年人,他们来听讲座是觉得好玩。”当他与希望进入科技行业的学生交谈时,他想要说服他们海底光缆也是科技行业的一部分。“他们都想成为数据科学家之类,”他说。“但对我来说,我觉得这个行业很吸引人。你要面对的是地球上最恶劣的环境,8公里深的海洋,使用相当高的科技,环游世界。你站在世界最前沿,这对整个世界现在的运作方式至关重要。”

从事这个职业,意味着要离家很长时间,日程安排不可预测。讽刺的是,船上的网络信号很糟糕。

但是该行业招聘新人的最大挑战,在于它的存在感非常低。人们在基础设施崩溃之前是不会想到它的,所以也就倾向于不会去想修复它的事情。海底光缆行业在快速修复故障方面非常高效,以至于公众很少有机会注意到它。正如一位业内资深人士所说,“我们是世界上保守得最好的秘密之一,因为这一行就是这样运作的。”

特殊情况

维修船Ocean Link接到返回的命令。当他们接近陆地时,平井看到海啸后漂浮在水中的渔网、轮胎、建筑物的屋顶。

这次地震震级为里氏9.1级,是有史以来第四大地震,也是日本有史以来最大的地震。但是,半小时后抵达的一系列海啸造成了的破坏是最大的,海水向内陆涌入数英里,将建筑物、汽车和数以千计的人卷入了大海。死亡人数最终攀升至近2万人。这次海啸还引发了日本福岛核电站的核泄漏。

平井的妻子和儿子已经回到了横须贺的家中,与平井的父母住在一起。小林的家人也安然无恙。但一些船员失去了亲人。其他人出于对辐射的恐惧,将家人送到了南方的亲戚家。他们都知道,再过几天,他们就要被派回到海上。

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北太平洋风暴中的Ocean Link。平井说,有时候暴风雨太剧烈了,你没法工作也睡不着觉。你只好抱着你的床铺大笑。

日本12条跨太平洋光缆中有7条断裂。工程师们彻夜工作,在接下来的几天里设法将流量转移到那些剩下的光缆上,但情况已经接近极限。电信公司NTT运营中心的负责人当时估计,如果再有一条光缆发生故障,它将失去所有通往美国的流量——由于很多主要互联网公司的服务器都设在美国,日本就相当于断网了。

通常情况下,维修的顺序将由哪一家光缆公司先报告故障来决定,但考虑到情况特殊,几家光缆公司同意服从KCS的安排:首要任务是尽快修复任何一条光缆。

要知道海底光缆的具体状况是不可能的,所以平井和其他工程师不得不像法医一样开展工作。通过让位于海洋两侧的光缆着陆站沿着光缆的末端发射光束,并对反射进行计时,他们能够在几米范围内找到最近的故障点。大部分故障点位于深水,在通往日本海沟的峡谷中。再加上出故障的时间,表明是地震引发的海底沉积物崩塌,导致了光缆断裂。

海底沉积物崩塌非常可怕,它的存在直到1950年代才被科学家发现。海底被山脉和峡谷撕裂,可能会让陆地上的任何灾难都相形见绌,沉积物和碎片的瀑布会绵延数百英里。

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Ocean Link在2011年地震后进行的修复工作的最深处,在海平面下6200米

人类仍然是迄今为止对光缆的最大威胁。国际光缆保护委员会(ICPC)的数据显示,捕鱼造成的故障占40%左右。海底拖网捕捞,特别是当它延伸到新的区域和更深的水域时,破坏性特别大。另一个常见的原因是游轮、货船和游艇拖下来的锚。

许多业内人士都强调,有一件事不会对光缆构成威胁,那就是鲨鱼。鲨鱼吃海底光缆的说法在新闻报道甚至一些政府报告中反复出现,起因是1980年代末发生了一起事件:在加那利群岛海岸测试的首批海底光缆,一直出现神秘的故障。维修船把它拖上来检查时,发现有动物牙齿嵌在断裂处附近。于是启动了一项研究,贝尔实验室的科学家测量了下巴半径和咬合力,还试图给捕获的鲨鱼喂食光缆样本。最后发现这起事件的罪魁祸首是一条深水鳄鲨,可能是被电力中继器发出的电磁场吸引而来。

用金属带包裹光缆似乎解决了鲨鱼的问题。鱼类攻击造成故障的情况已经多年没有出现。罪魁祸首几乎总是人类。然而,鲨鱼吃光缆的说法仍然存在,可能是因为现代产物被史前生物摧毁的想法令人产生遐想。

修复光缆

3月22日,当全世界的注意力都集中在福岛核电站的危机上时,Ocean Link维修船到达了160英里以南的地方。他们选择了一个距离福岛最远的故障点,但是冬天的风从北方吹来,船员们留在船里,直到被认为情况安全之后,才开始工作。

他们花了第一天一夜的时间勘察现场,沿着光缆路线缓慢移动,同时测量深度和电流。一夜之间,情况恶化了,黎明时出现了15英尺高的海浪和狂风,对于精密的光缆作业来说,风浪太猛烈了。他们不得不等待风浪平息。

简单地说,光缆断裂后,要用一条新光缆修补,但由于断裂处在很深的海底,这必须分几步完成。第一步是切断断裂处附近的光缆(通常情况下,光缆已损坏,但没有完全断掉,并且光缆也无法被整体拉到水面上),这需要拖动带叶片的抓钩来完成。然后,船将带叶片的抓钩换成带钩的抓钩,抓住切断的光缆的一端,将其吊到水面,并将其连接到浮标上。然后又抓住另一端的光缆,用备用光缆把两端拼接起来。这个过程意味着每次维修都会使光缆变长,为了最大限度地减少可能发生的缠结,新的光缆会被拖到原来路线的某一侧,直到它可以再次绷紧地放置在海底。

维修船上的备用光缆很宝贵。如果Ocean Link在第一次维修时使用了太多的光缆,那就需要六个月的时间来制造和交付足够多的新光缆来修复剩余的故障。

海底有三英里深,维修船的抓钩花了六个多小时才触底。Ocean Link开始缓缓前进。好消息是,Ocean Link在第一次运行时就钩住了光缆,这种情况在地震修复中很少见。坏消息是,光缆被一些碎片压住了。平井命令绞车放慢速度,以每分钟10英尺的速度把抓钩拉起来,以免光缆断掉。

平井每隔几个小时就要换一次衣服检查辐射。引擎继续缓慢转动,经过19个小时,光缆到达了水面。

平井很惊讶,因为光缆的损坏状况是他以前没有见过的。地震造成的毁损一定比他以为的要大得多。

行业巨变

在20世纪的大部分时间里,电缆维护并不是一项独立的业务,它只是大型电信垄断企业为了运转而不得不做的事情。在1950年代开始铺设同轴线缆的时候,这些企业决定集中资源,把海洋划分成几个区域,每个区域都派几艘指定的维修船。

进入21世纪,电信公司被分拆的时候,海上部门被卖掉了。现在的维修系统能够应付光缆断裂的日常任务,但利润微薄,合同也是短期的,因此很难说服投资者花费1亿美元购买新船。

现在需要维修的光缆比以往任何时候都多,部分原因也是科技巨头进入了这个行业。之前科技公司从电信公司购买带宽,从2016年左右开始,科技巨头开始向光缆系统投入数十亿美元,以保障自己的云服务在线,内容库同步。其结果不仅是新光缆铺设的热潮,而且是互联网拓扑结构的变化。“在过去,我们连接人口中心,”康斯特布说。“现在我们连接数据中心。跨越大西洋的80%的流量可能是机器与机器的对话。

维修服务供应商对这些变化的态度是矛盾的。光缆热潮意味着将不会缺少光缆来修复,但这也意味着未来将与几个科技巨头进行谈判,这些巨头可以利用其强悍的购买力进一步挤压维修服务供应商的利润空间。

市场力量是一个挑战,地缘政治则是另一个挑战。今年2月,一艘货轮被胡塞火箭弹击中后,拖着锚划过了亚洲和欧洲之间的三根关键光缆,导致其性能下降。在战火中进行维修,想想都可怕,让业界人士忧心忡忡。红海的脆弱性反过来又重新点燃了大家对北极光缆线的兴趣,海冰融化使其成为可能,但多年来这一提议的致命缺陷之一就是:现在的维修船没有破冰能力,谁来维修这样一条光缆?

各国政府对光缆安全表现出了更大的兴趣。去年年底,北约召开了一次关于海底基础设施和“海底战争”的未来的研讨会,英国则委托海军船只巡逻其海底光缆。与此同时,欧盟、印度和其他国家的政府提议要直接投资维修船。

一些人建议由政府来投资光缆船队,而不是依靠公司,因为公司关注的是削减成本和提高效率。

资深业内人士对政府的这种新兴趣也是心情矛盾。他们乐意看到更多的投资,但海底光缆的世界存在太多的利弊权衡,很容易因为善意的政策而走偏。举例来说,经常有人提出的一个解决方案是,把光缆全部集中在一些受保护的“走廊”里,这样可以更容易地防范恶意行为。然而,只要发生一次大型自然灾害,这些集中在一起的光缆就会全军覆没。

保密也是一把双刃剑。对光缆位置进行保密,可能会使它们更难受到攻击,同时也会使它们更容易受到实际上最大的威胁——捕鱼事故和其他形式的人为疏忽。更严格的保密,只会让这个行业更加不为人知,更难招募到新人。船只本身的问题相对容易解决,只要拿到钱就行。但人员的培训需要花费多年时间和精力。

2022年,行业组织SubOptic召集了六名20多岁和30多岁的员工参加了一个关于行业未来的讨论。他们中的大多数人都是大学毕业后在无意之中进入这个行业的。大家的共识是,该行业需要提高存在感,特别是在年轻人中间。

圆满完成任务

Ocean Link维修船花了一个月的时间才完成第一次维修。这是平井面临的最困难的维修任务之一,多次出现抓取失败,被渔具缠绕,维修人员要反复进行辐射检查,还得躲避风暴。整个春天他们都在埋头工作,但到了六月,他们又遇到一个难题。

很多断点位于距离千叶海岸50英里的日本海沟深处,那里有八条不同的光缆线路,它们靠近彼此,有时甚至重叠,很难在不损伤一条光缆的情况下抓住另一条光缆。即使能做到这一点,也不清楚他们是否有足够的备用光缆来单独修复每个故障。

平井认为,唯一的解决办法就是放弃这一团乱麻,在上面铺设一个新系统。这意味着放弃数英里长的光缆和一个2000磅重的设备,该设备将一条光缆分成两条不同的线路,通往两个目的地。

按照这个方案,他们终于完成了任务,这时他们已经连续工作了154天。

维修船靠岸后,船员们启程回家。平井留下来,完成了最后的报告,然后他也回家了。在乘坐火车返回横须贺时,平井看到周围的乘客都在全神贯注地玩手机。他满意地想:我们的工作圆满完成了。(编译/云开)

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