據媒體報導,3月2日,阿聯一處為全球雲服務提供關鍵節點支援的資料中心在美伊衝突背景下遭到無人機或導彈襲擊,導致電力與網路系統受損,進而引發亞馬遜雲服務(AWS)中東區域大規模故障。受此影響,多家人工智慧平台與雲端運算服務一度出現長時間中斷,部分全球使用者無法正常訪問相關應用。分析人士指出,此次事件再次凸顯全球數字經濟對少數關鍵通訊基礎設施的高度依賴。支撐全球網際網路運行的海底光纜承擔著約99%的洲際資料傳輸,一旦發生中斷,不僅會影響金融、雲端運算和人工智慧等核心產業,還可能對全球資訊流動與數字安全造成連鎖衝擊。
海底光纜作為現代數字世界的“深海主動脈”,其重要性正隨著人工智慧與資料經濟的爆發式發展而不斷提升。本文基於美國戰略與國際問題研究中心(CSIS)的研究報告,對海底光纜產業生態與安全體系進行了系統梳理:第一,介紹海底光纜為何在全球通訊體系中不可替代,以及雲服務商、電信營運商、製造商等構成的產業生態結構;第二,分析維護海纜安全的“三角體系”——冗餘設計、系統韌性與應急修復機制;第三,梳理海底光纜面臨的多重威脅,包括自然災害、航運活動、灰色地帶破壞以及日益加劇的地緣政治競爭。
在數字經濟與人工智慧快速發展的背景下,海底光纜已從單純的通訊設施,逐漸演變為國家安全與地緣政治博弈的重要基礎設施。理解其產業結構、技術邏輯與安全風險,不僅有助於認識全球數字網路的脆弱性,也為思考未來數字基礎設施競爭與治理提供重要視角。為便於國內各界知己知彼、把握形勢之變,歐亞系統科學研究會特摘譯編寫此文,供讀者批判性閱讀。文章僅代表作者本人觀點。
1858年,首條跨大西洋海底電報電纜鋪設完成,標誌著全球互聯互通時代的全面到來。早期電纜由電報線和銅線為核心,外層採用麻類、天然橡膠等材料進行絕緣。從最初傳輸簡單電文的電報電纜,到後來承載語音通話的電話線,海底通訊技術不斷迭代。步入現代社會後,用於通訊的海底電纜已升級為光纖材質(一般稱為海底光纜),資料傳輸速率可達每秒太位元級。
作為全球數字互聯互通的關鍵基礎設施,海底光纜的未來需求還在持續增加:其一,適配開發中國家和人口增長的數字需求,隨著開發中國家普及數字金融、教育、醫療等系統,海量新增人口將催生對數位資源和資料服務的巨大需求;其二,滿足前沿科技發展的剛性依賴,人工智慧、量子計算等尖端技術的進步離不開海量資料的穩定連接,而海底光纜的傳遞速度和穩定性目前無可替代。與衛星相比,海底光纜在傳輸性能、成本效率、穩定可靠性等方面都具有壓倒性優勢,是全球資料流動當之無愧的“主動脈”。
發展至今,海底光纜的行業生態系統已歷經深刻演變,呈現出公私並存,多元協同的發展態勢。在私人部門層面,電信營運商、海纜製造商及科技巨頭構成核心力量,主導著海纜的融資、設計、製造、鋪設及維修全鏈條環節;而公共部門則通過制定海纜鋪設區位規則、稽核所有權與使用權歸屬、實施相關法律法規等方式,防範可能致使海纜中斷的各類事故與風險,進而維護國家主權與經濟安全。
從業務執行到規則支撐,海底光纜行業的生態系統角色可劃分為八個核心類股——各類股既各司其職,又緊密協作,共同維繫著全球海底光纜體系的穩定運轉。(如下表所示)
(一)海纜製造商
海纜製造商可根據業務模式劃分為純製造商和系統整合商。純製造商專注於海纜本體及關鍵元件的生產,如法國Nexans、日本住友電工等,它們通常作為整合商的供應商。海纜整合商是海纜整體解決方案的主要提供者,目前主要由美國SubCom、法國ASN、日本NEC及中國華海通訊(前身為華為海洋網路公司,2020年被亨通光電收購後更名)四大巨頭主導,它們整合了海底光纜從製造、安裝到維運的全產業鏈環節,具有跨洲際交付能力。SubCom、ASN和NEC等老牌整合商深耕市場數十年,在很長一段時間裡,全球海纜整合商呈現美歐日“三足鼎立”之勢;而中國華海通訊自2008年成立以來,迅速以性價比和技術創新優勢在亞非等新興市場站穩腳跟。
(二)海纜維修與安裝商
除了上述提到的四大整合商巨頭,還包括英國Global Marine、日本NTT和KDDI等專業安裝維修商,他們不生產海纜本體,僅提供產業鏈中下游的安裝與保障服務。海纜船是海纜安裝和維運的關鍵硬體基礎,但並非所有的海纜維運商都擁有自有船舶,日本NEC就須依賴從其他企業租賃船舶。中國作為全球最大造船國,有望進一步擴大其在海纜安裝與維修船舶市場的份額,塑造海纜全產業鏈協同的獨特優勢。
(三)海纜所有者與營運商
21世紀之前,電信企業是海底光纜的主要投資方與營運商,但如今,超大規模雲服務商(hyperscalers)已崛起為海底光纜的主要出資方與所有者。
20世紀90年代中期的網際網路泡沫,催生了2001年海纜投資的“非理性繁榮”。彼時,光纜業的初創企業遍地開花,部分初創光纜製造商甚至擁有自有船舶進行鋪設和維修。網際網路泡沫破碎後,行業內眾多初創企業紛紛倒閉,電信企業也轉向了更具財務可行性的光纜投資模式。
但隨著網際網路、巨量資料的逐漸普及,海底光纜基礎設施投資逐步回升。雲服務、社交媒體以及各類網際網路應用產品的消費需求成為了此輪增長的核心驅動力。主導這些服務的超大規模雲服務商,如亞馬遜雲科技(Amazon Web Service)、Google、微軟、元宇宙(Meta)等,它們承接傳統電信營運商的退出,重塑了海底光纜的所有權格局,Google是目前全球最大的海纜所有者和投資方。從需求側和成本側來看,Google等大型雲服務商佔據了全球69%的國際頻寬使用量(用以衡量資料消耗的累積量),企業自身是最大的頻寬消費者,對資料傳輸的穩定和時延有極高要求。相比於長期向電信營運商租賃頻寬,自建海纜更具經濟效益和戰略靈活性。大規模雲服務商還與傳統電信營運商結成聯合體,JUPITER海底光纜系統是連接美國、日本、菲律賓的跨太平洋旗艦海纜,由亞馬遜雲科技、元宇宙等雲服務商與日本NTT、軟銀等電信營運商聯合建設,既體現了新舊海纜引領者的利益平衡,也暗藏國家數字聯盟的地緣戰略佈局。
中國的國有企業和電信企業也積極參與投資,尤其聚焦於印太地區的海纜項目。中國電信、中國移動、中國聯通和華為等企業都是該領域的活躍參與者。當前,中國不斷發展的“一帶一路”倡議已從主要的大型交通基礎設施項目轉向通過“數字絲綢之路”推進的資訊與通訊技術(ICT)基礎設施建設。這一舉措充分發揮中國優勢——憑藉本土海纜製造商、融資方以及電信營運商,為海纜項目提供“一站式服務”。
(四)海纜融資方
海底光纜項目的融資需秉持長期主義,此類項目前期需要巨額資金投入,鑑於這一成本壓力,20世紀90年代至21世紀初,聯合體模式逐漸成為新建光纜項目的主流融資方式。這些聯合體通常包含超大規模雲服務商、海纜製造商及本土電信營運商。而當今,超大規模雲服務商已成為項目的主要資金提供方。
世界銀行、亞洲開發銀行等多邊開發銀行以及美國國際發展金融公司(DFC)等融資和開發機構也為海底光纜項目提供資金支援。美國國際發展金融公司傾向於借助其外交影響力與融資實力,優先為地緣戰略要地的項目提供資金支援。多邊開發銀行約佔海底光纜融資總額的5%,這類機構與各類融資開發機構可提供優惠融資及更長的貸款期限,用於為商業銀行難以承保的高風險項目提供資金支援。
(五)國際監管框架
海底光纜的鋪設跨越國際海域與沿海國領海,涉及多國主權和利益,單一國家或區域的監管難以應對其脆弱性,全球性的監管協作成為必要之舉。
在全球公約方面,部分國際組織制定了可供各國簽署批准的自願性框架,包括《聯合國海洋法公約》(UNCLOS)與1884年《保護海底電纜公約》。《聯合國海洋法公約》奠定了海底光纜監管的國際法基礎:按照距離海岸的公里數,海域被劃分為五個等級——從領海、毗連區、專屬經濟區、大陸架到公海,沿海國對海纜鋪設和維護的主權強度逐級遞減。然而,並非所有國家都參與締約,例如美國尚未批准《聯合國海洋法公約》,而1884年《保護海底電纜公約》的締約國覆蓋率尤為低下;同時,這些公約也未能跟上數字基礎設施的技術發展步伐,難以適配參與海纜製造與融資的利益相關方類型的變化。
在國際組織方面,國際電信聯盟(ITU)和國際電纜保護委員會(ICPC)最具代表性。國際電信聯盟是聯合國下屬的數位技術專門機構,由194個成員國及1000余家企業、高校和國際或地區組織組成,它主要聚焦全球數位技術的多邊協調,海底光纜只是其中一個議題領域;國際電纜保護委員會則提供了一個政府與非國家實體協商的居間平台,成員單位覆蓋高校與科研機構、電信公司、海纜企業及部分國家的政府機構。但目前,世界上與海底光纜鋪設有關的主要國家政府機構多未成為該委員會的成員單位。2024年12月,國際電信聯盟與國際電纜保護委員會發起設立國際海底光纜韌性建設諮詢機構,中國有來自工信部、中國聯通、中國電信以及華海通訊的4位高級代表當選該諮詢機構成員。
在全球性監管框架之外,區域與行業層面還搭建起了配套的補充性框架,專門填補全球規則在細節落地層面的空白——如歐盟的電纜安全行動計畫,以及歐洲海底電纜協會(ESCA)、北美海底電纜協會(NASCA)這類區域行業組織。
(六)海纜安全
規則的落地離不開安全保障,區別於上述的國際規則組織,此類主體以國際安全組織和軍事力量為主,它們帶有較為明顯的地緣政策色彩,填補了軍事和政治保障的空白,但也存在加劇海纜領域地緣分裂的隱患。
北約(NATO)近年來成立了海底基礎設施安全中心,並實施“波羅的海哨兵”行動,通過部署護衛艦、無人機對海域實施監控,防範他國在波羅的海的破壞海纜和間諜行動,甚至宣稱當海纜遭遇攻擊,必要時可啟用北約集體防禦條款,本質是用軍事威懾捍衛海纜命脈。七國集團(G7)則強調通過建構可信供應鏈,保障與盟伴國家相連的海底光纜的韌性。此類海纜安全守護者通過監控高風險海域,威懾“灰色地帶”行動(介於和平與武裝衝突之間帶有脅迫性質的活動,在海纜領域主要指借漁船等第三方載體破壞海底電纜、油氣管道等設施),為修復船隻提供安全護航等行動切實捍衛海纜安全。
(七)國家監管機構(以美國為例)
海底光纜領域的國際監管框架,奠定了跨境協作的基礎邏輯,聚焦解決海纜鋪設、資源協調等共性問題。但落到監管權責的實際落地、項目流程的具體推進層面,則需要各國結合自身治理架構與戰略訴求,搭建適配本國實際的國內監管體系。美國目前擁有數十座光纜登陸站,以及90條已註冊營運或規劃中的光纜,這些光纜連接著全球幾乎所有大洲,使美國成為全球互聯互通程度最高的國家。
在美國,負責監督商業海纜鋪設、維修與保護相關事宜的聯邦機構多達十余個。州、地方、部落及屬地政府同樣在監管審批環節發揮作用。美國各州均出台了專門立法,明確了光纜進入本州管轄範圍時政府所承擔的監管職責。目前,美國尚無單一牽頭機構負責統籌協調海底光纜的建設和安全保障工作。因此,包括海纜製造商、超大規模雲服務商在內的私營部門,必須通過繁雜的監管審批流程,才能獲取鋪設、維修海纜所需的許可資質。
聯邦機構層面,各部門的海纜監管職責雖分工明確,卻缺乏統籌。其中,聯邦通訊委員會(FCC)承擔基礎許可職能,負責為在美國登陸或始發的海纜頒發許可證;而國務院(DOS)則對這一許可行為進行前置把關,專門預先審批聯邦通訊委員會海纜許可證的授予與撤銷。除此之外,不同聯邦部門還按專項領域分掌監管職責:商務部(DOC)下屬的國家海洋和大氣管理局(NOAA),負責管控海纜對海洋生物及生態系統的影響;內政部(DOI)下屬的國家公園管理局(NPS)等機構,承擔海纜在公共保護區內的通行權授權工作;國防部(DOD)下屬的陸軍工程兵團(USACE),則專門負責審批涉及航道的海纜項目。州政府層面,地方治理主體結合本地實際情況,負責頒發海岸帶許可,批准海纜登陸站的土地使用與分區規劃。
針對海底光纜的關鍵基礎設施屬性,美國的部分政府實體聚焦安全風險的專項防控,與前述監管機構配合,履行安全審查、威脅檢測、軍用光纜維護等職責。美國電信服務業外國參與評估委員會(Team Telecom)是由司法部、國防部、國土安全部等機構官員組成的國家級特別小組,負責從國家安全層面對提交給聯邦通訊委員會的項目進行前置審查,擁有實質性權力和自由裁量權。國土安全部(DHS)下屬的網路安全與基礎設施安全域(CISA)既監控光纜鋪設的即時風險,又協調聯邦與地方的安全協作。美國海軍擁有超4萬海里的光纜,通過專屬光纜鋪設艦“宙斯號”負責這些光纜的維護與鋪設,美國海岸警衛隊與海關及邊境保護局(CBP)則負責提供海上安全保障和執法支援。
(八)國家政策部門(以美國為例)
在海纜安全政策的頂層設計上,國家安全委員會(NSC)負責統籌跨機構的國家安全政策,國務院(DOS)通過光纜外交推動美國海底光纜的全球延伸,例如推進CABLES計畫以強化太平洋島嶼地區的數字連接,國土安全部(DHS)則作為公私協作的“紐帶”,定期與光纜行業協調安全及韌性政策相關事宜,而商務部(DOC)下屬的國家電信和資訊管理局(NTIA)重點關注頻譜資源、海纜安全與創新領域,為白宮提供海纜相關的電信政策建議。
海底光纜承擔了全球99%的洲際資料傳輸任務,一旦發生中斷,將引發系列連鎖反應,對國家安全乃至全球秩序造成實質性威脅。因此,維持海纜的安全和可持續營運至關重要,設計冗餘、維持韌性、及時修復是保證海纜安全的三大核心支柱。
(一)設計冗餘(Redundancy)
冗餘性設計是指通過多路徑、多節點的佈局,為海纜系統建立備份防線,避免因為一個點位的破壞而導致整個海纜系統的癱瘓,這份冗餘設計不是浪費,而是必要。
安裝商在鋪設海纜前,都需要經過前置規劃環節:其一,從地震活動、地形態勢、環境隱患方面,對海床進行詳盡勘測,最大可能避免海纜鋪設後因自然條件受損;其二,關注沿岸主權國家監管事宜,確保規劃路由取得沿途國家認可;其三,確定備選路由,作為冗餘設計的關鍵環節,一旦主路由的海纜出現故障,備選路由能立即啟用以保障通訊鏈路不中斷。
路由確定之後,安裝商會根據海域深度採取不同的安裝方式:在淺海區域,海纜會被掩埋在海床之下,以防過往船舶造成損壞;而在深海區域,海纜會直接被鋪設在海床表面,簡化操作成本。海纜的結構設計隨場景變化強化防護:在常規海床環境中,鍍鋅鋼和聚乙烯常作為防護的主要材料;在近岸、岩石地形和航運繁忙區域,海纜會額外增加鍍鋅鋼層和特種紗線以加強防護。另外,海纜每間隔一段距離會設定中繼器,解決長距離光訊號衰減問題,保障跨洋線路的訊號質量。
為了連接更多目標區域,主海纜上通常會增設分支單元,這是海纜網路從“單一路由”走向“多節點網路”的關鍵設計。最後,海纜會途徑海纜登陸站,完成海量資料的陸海傳輸。
(二)維持韌性(Resiliency)
各國公共部門在維持海纜韌性中發揮著舉足輕重的作用,具體體現為兩類舉措:其一,制定相關法規保護海纜基礎設施。例如,新加坡通過《電信法》和《刑法典》將破壞海纜的行為列為刑事犯罪。其二,對海纜可能遇到的風險提供監測、防護服務。政府可部署海軍和空軍力量,對海纜風險進行全面的監測或威懾。鑑於此項任務難度頗高,政府通常選擇將軍事力量優先投入到高風險區域。例如,在運輸部和國防部推動下,美國組建了海纜安全艦隊,允許政府通過合同方式呼叫私營海纜船,以在海纜遭到破壞後及時出動修復。
(三)應急修復(Repair)
海纜維修的複雜性源於其跨國屬性與各國監管差異的雙重約束。漁業作業或商船拋錨事故是造成海纜損壞的主要原因。一旦確定某艘船舶或某家企業為肇事責任方,該船舶所屬公司或船員需承擔相應的責任,處罰的具體標準通常取決於海纜故障發生的海域,遵循屬地管轄原則。由於海纜營運商普遍投保,海纜修復的費用會由保險公司第一時間承擔。
除了責任認定方面,各國對海纜維修的許可要求也不盡相同。各國法律會明確本國領海與專屬經濟區的範圍,不同海域對應的許可審批與監管規則各異。若疊加環境生態和簽證審批的考量,許可流程的複雜性將進一步增加。
另外,全球層面在海纜維修流程上大致相同。一旦定位到損壞點,營運商會動用自有或租用海纜維修船盡快開展修復工作。在實際操作中,相關方通常會簽訂協議,將特定海域的維修業務承包給一到兩家海纜維修公司,降低營運商的協調成本。
全球海底光纜網路正面臨多重威脅的衝擊:商船作業造成的意外割斷、自然災害引發的不可抗力破壞,以及各國審批監管環節的壁壘,都在拖累新纜鋪設與受損光纜修復的進度。更值得警惕的是,國家與非國家行為體的蓄意破壞及間諜活動風險,正讓海底光纜逐步淪為地緣政治博弈的前沿陣地。在多重挑戰疊加的背景下,提升海底光纜的冗餘建設、抗風險韌性與應急修復能力成為各國亟待推進的政策優先項。
(一)物理性威脅
物理性威脅指直接對海纜造成實體損傷的因素。該報告對五項物理性威脅因素進行了簡要介紹:第一,意外切斷與人為活動。在交通繁忙的海域,海纜極易遭受破壞,埋藏較淺的海纜更容易受到商船拋錨的影響。隨著鈷、銅、錳、鎳等關鍵礦產深海開採的規模化發展,深海採礦活動或成為干擾或損壞海底光纜的新因素,而目前深海採礦管理規則尚在多方協調製訂之中。第二,自然災害。地震、火山噴發、海底滑坡都有可能損壞海纜,英國國家海洋學中心資料顯示,1965至2019年間,自然災害導致的海纜中斷佔比高達25%。第三,氣候變化。現有研究表明,氣候變化將對海纜完整性和陸上光纜登陸站的安全產生影響,例如氣候變化導致的海平面上升和風暴潮,可能對登陸站造成直接衝擊。第四,蓄意物理破壞海纜系統。近期,波羅的海、印太等海域接連出現疑似海纜遇襲事件,利益相關方傾向將其認定為“灰色地帶”事件,與區域地緣博弈直接掛鉤。第五,竊聽或間諜行動。實際上,專家普遍認為海纜遭竊聽的可能性極低,技術和成本上都難以實現,但登陸站作為大量海纜的連接樞紐,具有較高的可及性,是更具價值的攻擊目標。海底線路終端裝置(SLTE)能夠將海纜的資料連接到地面網路,並將資料轉化為可讀資訊。但該裝置的生產商也寥寥無幾,僅有法國ASN、美國Ciena、中國華海通訊、日本NEC以及芬蘭諾基亞等行業龍頭掌握相關技術。
(二)非物理性威脅與挑戰
非物理性威脅指不直接造成海纜實體損壞,但影響其建設、維運與安全的因素。報告同樣總結了六項非物理性威脅:
第一,官僚主義催生的審批壁壘。審批環節的梗阻,是海纜業私營部門面臨的首要痛點。冗長且低效的審批流程,不僅會打亂項目既定規劃、延誤工期,還會大幅抬升項目的實施成本。以美國為例,海底光纜鋪設需覆蓋環境保護、國土安全、商貿監管、軍事等多個領域,相關權限分散在多個聯邦機構手中,且各機構的職權行使,均受制於國會的授權審批、資金撥款與監督考核。除此之外,各州政府還針對海纜登陸、落地營運等環節,制定了各自的地方性法規,進一步加劇了審批的複雜性。
第二,地緣政治。複雜的地緣政治緊張態勢,為海纜的鋪設與維修蒙上層層陰影。
第三,產業打壓。中國華海通訊作為全球四大海纜整合商中的後起之秀,依託中國雄厚的造船業基礎,在海纜製造與鋪設領域具備不容忽視的潛在競爭力。自其入局以來,美國便將其視為產業競爭中的主要制衡對象,通過制裁、施壓他國將中國排除在數字基礎設施項目之外等手段展開針對性打壓,具體包括阻撓華海通訊中標國際海纜項目、阻撓建設連接中美領土的海底光纜等,意在護持美國在海纜領域的全球控制力。
第四,過時的沿海運輸權法案。該類法案通常具有貿易保護主義導向,限制外籍船舶進入,而多數海纜鋪設和維修船舶和船員無法達到法案的本土化要求,故而大幅延長海纜鋪設與維修周期。
第五,全球監管體系缺陷。其一,法律淵源老舊滯後,存在締約國覆蓋不全、條款陳舊忽略關鍵權限等問題;其二,規則執行效力不足,全球履約程度參差不齊,部分國家缺乏履約能力和意願;其三,海域管轄權劃分模糊,領海範圍之外的執法管轄權歸屬莫衷一是。
第六,維修能力不足。全球範圍內,專門用於海底光纜鋪設與維修的船舶數量存在顯著缺口,這一點在日本尤為明顯。除了維修船和船員的短缺,維修也可能因為地區衝突、核輻射等非自然因素而延誤。 (歐亞系統科學研究會)