海底通信（submarine communication）

海底电缆（undersea cable）是用绝缘材料包裹的导线，铺设在海底，用于电信传输。海底电缆分海底通信电缆和海底电力电缆。现代的海底电缆都是使用光纤作为材料，传输电话和互联网信号。全世界条海底电缆是1850年在英国和法国之间铺设。的条海底电缆是在1888年完成。

水下通信方式 水下通信技术的分类水下通信方式 水下通信技术的分类


水下通信方式 水下通信技术的分类


水下通信方式 水下通信技术的分类


海底电缆（undersea cable）是用绝缘材料包裹的导线，敷设在海底及河流水下，用于电信传输。现代的海底电缆都是使用光纤作为材料，传输电话和互联网信号。全世界条海底电缆是1850年在英国和法国之间铺设的。的条海底电缆是在1888年完成，共有两条，一是福州川石岛与沪尾（淡水）之间，长177海里 另一条由台南安平通往澎湖，长53海里。

分类

海底电缆分海底通信电缆和海底电力电缆。海底通信电缆主要用于通讯业务,费用海底电缆的铺设昂贵,但保密程度高。海底电力电缆主要用于水下传输大功率电能,与地下电力电缆的作用等同,只不过应用的场合和敷设的方式不同。由于海底电缆工程被世界各国公认为复杂困难的大型工程,从环境探测、海洋物理调查,以及电缆的设计、制造和安装,都应用复杂技术,因而海底电缆的制造厂家在世界上为数不多,主要有挪威、丹麦、日本、加拿大、美、英、法、意等国,这些除制造外还提供敷设技术。我国现在能生产海底电力电缆的厂家有沈阳电缆厂、上海电缆厂等。目前我国应用的海底电力电缆仍然需要进口。

用途

海底通信电缆主要用于长距离通讯网、通常用于远距离岛屿之间、跨事设施等较重要的场合。海底电力电缆敷设距离较通信电缆相比要短得多,主要用于陆岛之间、横越江河或港湾、从陆上连接钻井平台或钻井平台间的互相连接等。在一般情况下,应用海底电缆传输电能无疑要比同样长度的架空电缆昂贵,但用它往往比用小而孤立的发电站作地区性发电更经济,在近海地区应用好处更多。在岛屿和河流较多的,此种电缆应用较广泛。

历史发展

1858年,人们在北美和欧洲之间铺设了世界上条海底电缆,1866年，英国在大西洋铺设海底电缆的铺设了一条连接英美两国的海底电缆。 同陆地电缆相比，海底电缆有很多优越性：一是铺设不需要挖坑道或用支架支撑，因而投资少，建设速度快；二是除了登陆地段以外，电缆大多在一定测试的海底，不受风浪等自然环境的破坏和人类生产活动的干扰，所以，电缆安全稳定，抗干扰能力强，保密性能好。 1876年，贝尔发明电话后，海底电缆加入了新的内容，各国大规模铺设海底电缆的步伐加快了。1902年环球海底通信电缆建成。 1906年，世界上台激光器问世，人们开始利用激光能在光导纤维中传输的特性来传递信息。 世界上有32个与地区通过海底光缆建立了最现代化的全球通信网络，可同时进行30万路电话通话或数据传输。 海底光缆在也得到迅猛发展。1993年建成的中日海底光缆系统，可开通7560条电话电路。1997年在上海南汇又建设了一条天下无难事光缆（FLAG），连接全球20个，可开通12万条电话电路。现在我国开始建设中美、亚欧两条光缆，总通信能力将猛增到1路。

种类和应用范围

浸渍纸包电缆-适用于不大于45kV交流电及不大于400kV直流电的线路,目海底电缆前只限安装于水深500m以内的水域;自容式充油电缆-适用于高达750kV的直流电或交流电线路。由于电缆为充油式,故可以毫无困难地敷设于水深达500m的海域;挤压式绝缘(交联聚乙烯绝缘、乙丙橡胶绝缘)电缆-适用于高达200kV交流电压。乙丙橡胶较聚乙烯更能防止树枝现象及局部泄电,使海底电缆更有效地发挥功能;“油压”管电缆-只适用于数公里长的电缆系统,因为要把极长的电缆拉进管道内,受到很大的机械性限制;充气式(压力辅助)电缆-使用浸渍纸包的充气式电缆比充油式电缆更适合于较长的海底电缆网，但由于须在深水下使用高气压作,故此增加了设计电缆及其配件的困难,一般限于水深为300m以内。

制造过程

海底电力电缆的整个制造过程同一般电力电缆基本相同,但在电缆机械强度和防腐要求上有所特殊,并要求电缆长度尽量延长。下面简述浸渍纸电缆和挤压式绝缘电缆的制造过程。浸渍纸电缆首先用绝缘纸绕包线芯,而后真空干燥、浸油,完成导体线芯后,再包铅套,此时须经连续挤压的过程。挤压极长的电缆芯,属于极为重要的步骤,须夜以继日进行。充油式电缆的导线芯从储缸到压铅机之间,经过一条虹吸输送管,管内注有除气油,以反方向流向导线芯,以便隔绝线芯与空气的接触。导线芯包上铅套后,需在旋转式平台上进行盘线(倘若电缆属于充油式或充气式,则可以另行添加适量的金属补强料),再予电缆包上聚乙烯护套(挤压聚乙烯护套也属于连续性的作业),裹以二层镀锌钢线的铠装,外复油麻浸渍物。在生产的过程中,须在适当阶段透过聚乙烯护套把铅套和金属带接地。交联聚乙烯电缆和乙丙橡胶绝缘海底电缆的大部分生产过程,除了挤压及合成橡胶绝缘层的硫化过程外,大体上和纸绝缘铅套电缆的制造过程相近,但不使用铅护套。

结构发展

1988年，在美国与英国、法国之间敷设了越洋的海底光缆(TAT-8)系统，全长6700公里。 这条光缆含有3对光纤，每对的传输速率为280Mb／s，中继站距离为67公里。这是条跨越大西洋的通信海底光缆，标志着海底光缆时代的到来。，跨越太平洋的海底光缆(全长13200公里)也建设成功，从此，海底光缆就在跨越海洋的洲际海缆领域取代了同轴电缆，远洋洲际间不再敷设海底电缆。 光纤的传输容量大，中继站间的距离长，适用于海底长距离的通信。用于海底光缆的光纤比陆地光缆所用的光纤有更高的要求；要求低损耗、高强度、制造长度长，光缆的中继距离长，一般都在50公里以上，在光纤的传输性能方面要求在25年以内不会变化。在海底光缆的结构方面：要求能经受强大的压力和拉力，特别是深海光缆(敷设在水深1000米以上海底的光缆)，在敷设和维修作业中除了光缆本身的重量外，还要加上海浪加到光缆上的动态应力，在如此大的负荷条件下，光缆的应变要限制在0.7～0.8%之内；海底光缆的结构要求坚固、材料轻，但不能用轻金属铝，因为铝和海水会发生电化学及应而产生氢气，氢分子会扩散到光纤的玻璃材料中，使光纤的损耗变大。因此海底光缆既要防止内部产生氢气，同时还要防止氢气从外部渗入光缆。为此，在90年代初期，研制开发出一种涂碳或涂钛层的光纤，能阻止氢的渗透和防止化学腐蚀。光纤接头也要求是高强度的，要求接续保持原有光纤的强度和原有光纤的表面不受损伤。 按照上述要求和特点，海底光缆的基本结构是将经过一次或两次涂层处理后的光纤螺旋地绕包在中心，加强构件(用钢丝制成)的周围。几种典型的深海光缆的结构：深海光缆，光纤设在螺旋形的U形槽塑料骨架中，槽内填满油膏或弹性塑料体形成纤芯。纤芯周围用高强度的钢丝绕包，在绕包过程中要把所有缝隙都用防水材料填满，再在钢丝周围绕包一层铜带并焊接搭缝，使钢丝和铜管形成一个抗压和抗拉的联合体，这个铜管还是传送远供电流的导体。在钢丝和铜管的外面还要再加一层聚乙烯护套。这样严密多层的结构是为了保护光纤、防止断裂以及防止海水的侵入，同时也是为了在敷设和回收修理时可以承受巨大的张力和压力。 即使是如此严密的防护，在80年代末还是发现过深海光缆的聚乙烯绝缘体被鲨鱼咬坏造成供电故障的实例。海缆系统的远程供电十分重要，海底电缆沿线的中继器，要靠登陆局远程供电工作。海底光缆用的数字中继器功能多，比海底电缆的模拟中继器的用电量要大好几倍，供电要求有很高的可靠性，不能中断。因此在有鲨鱼出没的地区，在海底光缆的外面还要加上钢带绕包两层和再加一层聚乙烯外护套。 进入90年代，海底光缆已经和卫星通信成为当代洲际通信的主要手段。我国自开始到1998年底已经先后参与了18条海底光缆的建设与投资。其中个在登陆的海底光缆系统是1993年12月建成的——日本(C-J)海底光缆系统。1996年2月中韩海底光缆建成开通，分别在青岛和韩国泰安登陆、全长549公里；1997年11月，参与建设的球海底光缆系统(FLAG)建成并投入运营，这是条在我国登陆的洲际光缆系统，分别在英国、埃及、印度、泰国、日本等12个和地区登陆，全长27000多公里，其中段为622公里；由电信和新加坡等地的电信公司共同发起的亚欧海底光缆系统，延伸段正在建设，该系统连接、欧洲和大洋洲，在33个和地区登陆，全长达38000公里，是世界上最长的海底光缆，采用先进的8波长波分复用技术，主干路由的设计容量高达40Gb／s，在上海、汕头两地登陆，1999年底建成开通。 海底光缆承担的洲际通信业务量逐年上升，已经超过了卫星通信的业务量，成为现代洲际通信的主力。

性能指标和检验方法

主要是电性能指标和机械物理性能指标。这些指标和检验方法与地下海底电缆结构电力电缆相同。 电性能指标:导体的直流电阻和交流阻抗;绝缘层的绝缘电阻;介质损耗;载流量;电缆的电容、电感;金属护层的感应电压和电流。 机械物理性能指标:电缆的机械强度;导体抗拉强度、伸长率;绝缘层材料的机械物理性能等。 检验方法:我国主要采用电工委员会标准,有IEC60502、IEC540和IEC60141-1～IEC60141-4等,世界各国生产电缆的厂家大都有自己的标准,主要有日本JIS,英国BS,加拿大CSA等。

由于海底电缆希望制造的较长些,以减少接头,所以能在沿海生产为。其包装应不同于其它电缆。一般是将电缆盘绕于一个储缆盘或回转台上,以备装运到敷缆船,由敷缆船将电缆运到敷设地区。敷缆船是专门为敷设电缆而设计和建造的,船上也必须备有龙门吊、绞缆轴、充油系统等设施,但也可用其它有专门为敷设电缆而附加机械设备的船只。

怎样进行水下通信？

以前水下通信一直是采用甚低频率电磁波通信方式。这就要求架设几百米甚至几千米高的天线，以致有时不得不通过来实现。而且甚低频电磁波穿透海水的能力只有30米，超过30米深度处就很难通行。经过长期研究，人们发现波长为0.46～0.53微米的蓝绿激光能穿透几百米到几千米深的海水，这就为深海通信开拓了一条激光通道。水下激光通信得来了军事科学家们的青睐。

潜艇在水下是如何通信的呢

潜艇通信设备主要有短波、超短波收发信机，甚长波收信机，卫星通信和水声通信设备等。潜艇向岸上指挥所报告情况主要利用短波通信，接收岸上指挥所电讯主要用甚长波收信机，同其他舰艇、飞机或沿岸实施近距离通信联络主要利用超短波通信。潜艇可以利用升降天线在一定深度收信，若使用拖曳天线，能在较大深度收信。卫星通信，可使潜艇通过卫星与岸上指挥所实施通信，通信距离远。水声通信，用于同其他潜艇、水面舰艇的水下通信和识别。为保证通信的隐蔽性，潜艇一般采用单向通信方式，使用超快速通信系统，能使潜艇在极短的瞬间向岸上指挥所发信。

水声对抗设备 主要有侦察声呐和水声材等。侦察声呐，用于侦察目标主动声呐发出的声波信息及其技术参数。水声材主要有水声、水声诱饵（潜艇模拟器）和气幕弹，用于压制、迷惑、诱开敌方声呐的跟踪或声自导的攻击。

潜艇在水下是如何通信

潜艇在水下大多是被动接收信息很少会和地面互动的（主动发送长波通信对于潜艇来说很危险）

潜艇战时必须在水下航行，不能及时获取情报态势，因此必须靠通信来保障其水下作战和其他战术活动的指挥。 由于海水中存在着一定的导电介质，传统的电波很难穿透海水进行对潜通信，对潜艇的通信造成了一定的难度。

现代各国普遍采用长波/超长波对潜通信系统，长波/超长波通信是一种位于低频段工作的电波。它在海水中衰减较其他频段电波小，能够穿透海水进行传播，入水传播深度可达到100m，传播信道稳定，基本达到了在深水中进行对潜通信的要求。

但也有突出问题：它发射时需要庞大的发射天线或者超高的发射功率，使得发射设备极易受到敌方的打击；加上传输频带窄，只能与岸基进行单向通信，不能进行双向通信；另外隐蔽性，水下传输速率低，潜艇主要还是依靠上浮接收信息，降低了潜艇的隐蔽性，增大了潜艇的危险系数。

虽然长波通讯有这样那样的缺点，但是确实当下使用最多的方法。早年甚至因为长波电台的建设问题与当年的老大哥撕破脸，称为中苏破裂的。但是可以看到，长波电台确实是当时潜艇在水下通信的理想途径。

潜艇在水下是如何通讯的呢

目前各国潜艇在水中与岸上联络依靠长波通讯（电超长波信号或极长波信号。短波在水中衰减得太快，所以无法使用），以被动接收为主（即潜艇要接收岸上指挥机构的指令，必须按规定的时间和频率接收）。如果想主动联络就需要在水中拖放带有浮标的线缆（约几十公里长），利用瞬发电台突发信号(一般只能三秒左右，否则就有可能被别国侦测到），然后必须迅速驶离发报海域（因为浮标也有可能被别国雷达测到）

潜艇在水中彼此通讯是靠声呐设备。即向水中发射长短不一的声波信号，组成电报的密码，或将语言和声波相互转换来通话

敌我识别声呐是在水下偶然发现水面或水下潜艇时，用对口令的方式判断敌我，这种声呐发出一个特殊的信号（口令）询问对方，对方若是自己的潜艇，就回答一个信号，若不是就收不到信号，即使收到也不能正确回话。

利用卫星对潜艇的激光通讯是未来的方向（因其方向性好、亮度高、能量集中、保密性强和有很强的抗核破坏能力，且轻便而经济）

水下的潜艇如何与水下的其他潜艇和地面指挥站通信？电吗？

电波。潜艇在水下如不施放通讯浮标，是无法主动与岸上联络的，所以潜艇只能被动地单方面接收岸上的电超长波信号或极长波信号，这是岸上向潜艇通信的主要方式。

在保证外部安全的情况下，会释放通信浮标与地面通信，效率较高。潜艇与潜艇一般不直接通信，都间接听地面指挥

嗯，是的通过波长比较短的电波10至100米的可和潜艇还有距离近的指挥站通讯；离岸远的话可以通过超长波通讯，可以在水下，通讯速度挺慢，此时只能接受不能发射。还有就是通过卫星进行超短波通讯，不过容易暴漏位置，卫星的临战可靠性必须有保证通过拖拽通信浮标也可以接受信号。都是用电通讯的

我国水下的潜艇量子与外界的通信是利用了光子等粒子的量子纠缠原理来实现通信的，这项技术，连美国和都没有。

什么是“井口重入”技术与水下通讯？

到现在为止，我们讲的只是利用声音在水下“观看”的问题。但是，还有其他各种水下工作。在这些水下工作中，声也可作出不可估价的贡献。在这里，我们就来简单地谈一谈这方面的问题。声最简单的应用，是把仪器安装在水下严格规定的深度以及开、关钻头和其他用以研究深海的装置。比较复杂的技术是所谓井口重入技术。在海深达几千米的深海钻探中往往出现一些意外情况，使钻探船不得不取出钻杆，离开井口地区。利用“井口重入”技术，在钻探船再次返回时可以把钻杆重新放入井口。这种技术包括井口上的几个水声信标和钻杆上的小型声呐。利用声信号，在钻探船上的荧光屏上可以清楚地看出钻杆是否对准井口。如果没有对准，可以开动水泵，使水从钻杆上按一定方向喷出，利用反作用力，调节钻杆的位置，一直到把钻杆放进原来的井口中。

用于水下传递信息的声学系统比较复杂。这种系统有两种：以电码传递信息的遥测系统和言语传递的系统。在最近十多年中，声学遥测已经逐渐渗透到和平研究事业。这里首先要谈一谈把从水下各种装置收到的信息（如深度观察、温度、盐分、海洋噪声级、记录等）如何传递到水面的问题。传送信号可以用调频或脉冲调制。使用脉冲调制器，可以同时传递若干类型的信号。当然，远距离声遥测，也有同我们在前一节中讲过的远距离声呐一样的优缺点。据最近估计，海洋科学家和拖网渔船声呐作人员在不久的将来，只能期望出现有效半径约为8千米、信息传递速度每秒钟约为400比特的遥测系统。

水下言语传递，如两个潜水员通话，要用更复杂的方法。主要的方法有两种：种是直接放大声信号，然后用电磁或陶瓷换能器传递出去。这种方法的优点是不需要专门的接收装置，声音直接可用耳朵听到。但有效半径较短，因为言语的高频成分会很快衰减。第二种方法以应用语言声调制的中低频信号为基础。潜水员使用小型水下电话就可在2千米之内相互交谈。使用类似的功率较大的系统，可以在相距若干千米的两船之间进行电话通话。潜艇之间的通讯，目前是采用水下电报的方法。