通信线的技术认识与运用
线缆114商城 / 2016-07-05
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近日，美国《原子科学家公报》刊登美国战略与预算评估中心（CSBA）高级研究员布莱恩·克拉克的文章，题为《海底电缆与水下竞争的未来》。文章认为，当前，包括军事和金融领域在内的几乎所有语音通信和互联网数据均通过海底光缆来传输。这些通信线路即便受到临时破坏，也会产生严重后果。其未来安全取决于各国对下一轮水下技术的认识与运用。
地球2/3的表面被海水覆盖。海洋在各国的安全战略中，历来只被当作商业及军用航道，或者一种防止外敌入侵的天然屏障。而这正在发生改变：如今，大海已开始被世界各国视为蕴藏重要自然与军事资源的领土。新技术的发展，使得在深海勘探及资源开采成为可能。随之而来的，是很多国家的领土主张，例如，在塞浦路斯以南的地中海，以色列、土耳其、希腊和埃及都声称对最近发现的油田拥有所有权。在海底，还存在着比油气更为重要的资源：海底电缆。世界上至少95%的语音通信和互联网数据通过约300条跨洋光缆进行传输，其中包括军事通信和每年超过4万亿美元的金融交易。如果不采取正确的防范措施，它们全都可能成为脆弱的攻击目标。
1、海底电缆的重要性
海底电缆的历史可追溯到19世纪中叶，即1858年大西洋电报公司建立的第一条横跨大西洋的电报通信线路。1988年，海底电缆实现了从铜芯电缆到光纤电缆的升级，数据量得到大幅提升，形成了对万维网及此后的国际互联网的带宽支撑。目前，全球共有约300条跨洋海底电缆，为满足日益增长的带宽需要，更多的电缆正在铺设之中。海底电缆传输的内容包罗万象，数量庞大，例如：由Facebook投资铺设、连接东亚各国的“亚太门户”电缆，每秒传输量可达55 TB；由谷歌赞助、连接美国和日本的FASTER电缆，每秒传输量可达60 TB；谷歌公司还在为一条连接美国和巴西的60 TB/秒海底电缆提供资金支持。
在国家安全领域，各国依赖海底电缆来协调军事行动，开展外交工作，收集情报。通信卫星使用的射频电路带宽过窄，无法支撑TB级传感器数据或全球性军事行动的需要。鉴于此，机密的军事通信使用与民用相同的海底电缆网络，但此举存在被窃听的风险。据报道，美国在冷战期间曾在较老旧的铜芯通信电缆上进行过类似活动。
窃听电缆在理论上可行，但更容易操作的是切断或毁坏电缆，对电缆用户造成影响。随着海底搜索设备及无人潜航器的发展，海底电缆的搜寻工作变得更加容易。在分秒必争的军事行动或外交活动中，几分钟或几小时的通信中断都可能是灾难性的。而修复海底电缆困难重重且十分耗时。除了电缆本身外，其在岸上的连接点比海底电缆更容易被发现和受到攻击。不过，越来越多的电缆已经安装在海底，冗余（通常指通过多重备份来增加系统的可靠性）将增强通信网络的弹性，但切断一条或多条海底电缆造成的带宽减少依然影响重大。
考虑到电缆通信中断可能带来的经济和军事影响，在未来冲突中，具备对海底电缆及其岸上连接点构成威胁或予以保护的能力变得愈发重要。冲突时，攻击者可能对电缆发动协同攻击，迫使对手让步，或将对电缆的攻击作为初期进攻的一部分，以切断对方军队与国家指挥系统、情报数据及传感器信息的联系。电缆攻击还可以阻止装备核武器的对手监视与控制其战略武器和预警系统，破坏战略平衡。作为回应，被攻击者可能会提高核武器的警戒水平，或者先发制人发起攻击。
2、利用无人技术
新技术的发展，一方面使海底电缆面临的威胁越来越多，另一方面也能为各国保护水下基础设施做出贡献。动力和控制技术的进步提升了无人潜航器的续航力和可靠性，预计未来10年内可实现在不加油的情况下一次航行数月；传感器和处理技术的进步将使无人潜航器获得更多的自主性。
通信是水下平台长期存在的一个弱点。但借助于新的或改进的水下通信手段，潜艇和无人潜航器可以在不暴露桅杆的情况下，相互之间，或与海底系统、岸上指控中心进行通信。水声通信已能够以较低带宽在有效作战距离内使用；而在更近距离，发光二极管及激光器可以获得与线缆几乎相同的数据率。新型漂浮或拖曳式无线电收发机支持水下平台与水面部队进行通信，而且没有被探测的风险。
水下通信及无人潜航器续航力方面的局限性还可以通过正在发展的新一代海底系统来弥补。譬如美国海军“前沿部署的能源和通信基地”，这是一种集装箱大小的系统，可以放置在海底，作为无人潜航器的“休息站”，供其充电、下载数据、上传命令等，使其得以持续开展诸如监视和搜索电缆、输油基础设施，或在弹道导弹核潜艇活动区域监听敌方潜艇的任务。同时，该系统也可以利用无人潜航器实现与岸上的通信。要在无法安装永久声纳阵列的水域进行长期的水下监视，可以将便携式海底传感器（如浅水监视系统与持久近海监视系统）布放于敌潜艇或无人潜航器可能经过的紧要之地。
3、水下竞争的新篇章
海底监视与控制方面的竞争将在未来一二十年内愈演愈烈，其格局将由水下作战方式上出现的以下重大变化来决定：
①新的传感器技术。随着潜艇噪音越来越小，隐身能力越来越强，各国部署的几乎无噪音的无人潜航器越来越多，传统被动声纳的效力正在下降。虽然过去50年反潜战主要依赖被动声纳，但到本世纪20年代，主要的探测方法将是低频主动声纳、非声学探测，或者其他此前未使用过的技术。
②水下系统家族。水下战系统将越来越多地从潜艇转向无人系统，如无人潜航器。大型无人系统和其他较小、更难被探测的系统将在更大程度上被用来取代有人潜艇，执行抵近敌方海岸的战术任务，包括搜寻敌方弹道导弹核潜艇，或攻击敌水下基础设施。防御方面，需要无人潜航器及海底传感器来实施对友方海底电缆、能源管道及系统的持续监视。
③水下“作战网络”。新型、作用距离更远的传感器，以及新的水下通信能力，将使水下“火控网络”行动成为可能（类似水面力量利用无线电信号开展行动）。水下网络还能够实现由无人潜航器“蜂群”自主实施、或在有人潜艇及其他平台控制下实施的协同监视或攻击行动。
④“海床战”。发生冲突时，在前哨系统的支持下，已部署及固定的传感器和无人潜航器可以增强潜艇的能力，并可以接受潜艇的控制。各国对这些能力的依赖，将引发其竞相发展在沿海海床布放或清除各种系统的能力，包括快速搜索及评估海底的能力。有能力更好利用海底的国家将在冲突中占据上风，尤其在冲突的早期阶段，对海底电缆或弹道导弹潜艇展开灾难性攻击会明显打破平衡。
国际关系的稳定，部分取决于可预见性，以及识别攻击并做出回应的能力。通过让对手失去监视和指挥控制能力，或者让对手“二次打击”的弹道导弹潜艇置于险地，水下战领域出现的新变化将威胁到当前的相对稳定。为维护国家安全与稳定，主要经济体和核大国需要提高其监视并控制己方临近海域的能力，像对空域那样予以重视。
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