跨国光缆和互联网

目前我正在计划写一个解释中国国际联网质量的博文。这篇是该博文的一部分,也是第三个被拆分出来单独拿来发布的章节。目前没有对这些被拆分出来的章节做任何质量评定,不能保证其中内容绝对真实可靠。目前也没有对这些内容做校稿(错别字和语病都没特地挑),所以也不应该用作参考和研究。其中有一些内容取自于公开可考的文章,而另一些是从业内人士获取到的第一手资料。如果你想要看这一系列的其他博文,请点击这里。如果你没有读过之前的文章,建议先读上一篇。


中国及周边地区的海底光缆

事先说明:本文提到的“中国”特指中国大陆,不含中国香港、中国澳门和台湾地区。

中国自 1994 年开始接入互联网。然而,最开始中国互联网是通过卫星接入的。1993 年,中国和日本之间第一条海底光缆正式建成。这也是中国第一条用于互联网通讯的海底光缆。中国的跨国海底光缆主要分布在青岛、上海、汕头三个城市内。福州、厦门亦有前往台湾岛、金门的海底光缆。

香港、日本、新加坡是中国周边国际互联能力相对较好的地方。

中国周边的海底光缆。
点击查看大图:中国及周边的海底光缆。© 2017 PriMetrica;2017 GS(2011)6020 Google, SK telecom, ZENRIN

青岛、汕头、上海(崇明、南汇、临港)

位于青岛、汕头和上海的海底光缆是中国最主要的海底光缆入海的地方。

中国最北部的海底光缆在青岛。上海地区共 3 个入海口,是中国海底光缆最多的地方。其中,上海和汕头有海缆穿过印度洋和地中海,最后到达英国。这三个地方出发的海缆足以覆盖全世界相当一部分的地区。其中前往日本、美国、东南亚地区的海缆最多。

有很多海底光缆会在同一国家相隔非常近的地区反复登陆。比如有上文说到的能连接英国的海缆在在上海、汕头、香港和澳门都有登陆。这是很正常的情况。两个国家之间有多条海底光缆连接也是很平常的。

台湾

台湾岛上有 4 个海底光缆入海口。中国大陆也有数条海底光缆能直达台湾岛。台湾岛上有直达日本、美国和东南光缆,且质量相对较好。

香港、新加坡

香港和新加坡尽管面积不大,但是却都各有 6 个入海口,数十条海底光缆聚集于此、通达世界各地。也正因香港和新加坡优秀的国际出口质量和相对宽松的网络管制政策,香港和新加坡是东亚地区互联网数据中心(Internet Data Center, IDC)最集中的地区之一。

三大运营商往来外国的数据除了使用位于中国大陆的国际海底光缆、陆缆出口外,也经常从三大运营商在香港建设的骨干网络出国。在三家中,中国移动严重依赖香港出口。

日本

日本濒临太平洋西岸,使得相当一部分跨太平洋的海底光缆都在日本有登陆点。因此日本与濒临太平洋东岸的美国之间链路质量相对较好。从日本出发也有大量往来东亚国家(如中国、韩国等)和俄罗斯的海底光缆。整个日本跨国海底光缆(不包括连接日本各个岛屿的光缆)入海口有 15 个。所以同香港一样,在日本也有很多重要的数据中心。东京尤其集中。

其他周边国家

 

对,你没猜错,中国和朝鲜之间也有光缆!https://twitter.com/livein_china
对,你没猜错,中国和朝鲜之间也有光缆! © @Livein_China

受限于地理位置,韩国的海底光缆数量不多,且大部分都往来于日本和中国。尽管国内网速很快,但在连外质量上却表现一般。韩国的网络结构和政策也比较特殊。

朝鲜没有海底光缆。所有进出朝鲜的互联网数据都经由一条鸭绿江上的海底光缆出入中国。亦有说法认为朝鲜和中国之间有新建光缆。

俄罗斯远东地区有数条往来日本的海底光缆。

与香港相比,澳门只有可怜的一条海底光缆。往来外国的数据大多必须经过中国大陆。

除了新加坡外,其他东南亚国家海底光缆数量不算充裕,互联能力相对较差。在往来其他国家时,往往都需要经过香港或新加坡。

中国往来外国的陆缆

除了海底光缆之外,中国往来外国还有数量众多的陆地光缆。但是,相比较海底光缆,陆缆能够通达的国家有限,且大多不是我们常访问的外国网站所在的国家。

不会因为中国大陆和香港之间隔着深圳河、和朝鲜之间隔着鸭绿江就把连接这些地方的陆缆视作海缆。

中国对外连接的陆缆出口分别位于:

  • 俄罗斯:绥芬河[T]、黑河[UT]、满洲里[MUT]、抚远[U]
  • 朝鲜:丹东[U]、珲春[U]
  • 蒙古:二连浩特[MUT]
  • 中亚方向:阿拉山口[MUT]、霍尔果斯(哈萨克斯坦)[UT];阿图什(吉尔吉斯斯坦)[UT];塔什库尔干(塔吉克斯坦)[T,注 6];塔什库尔干(巴基斯坦)[U]
  • 南亚、东南亚方向:吉隆(尼泊尔)[U];亚东(印度)[MT,注5];瑞丽(缅甸)[MUT];勐腊(老挝)[MUT];凭祥(越南)[MUT]、东兴(越南)[U]
  • 港澳台方向:珠海(澳门)[MUT]、深圳(香港)[MUT]、厦门(金门) [MUT,注 1,注 4]

中国运营商正在主要使用的对外连接的海缆出口分别位于:

  • 青岛入海:跨太平洋快线/TPE [MU]、EAC-C2C [UT]
  • 上海崇明入海[注 8]:亚太 2 号/APCN 2 [UT]、SEA-ME-WE 3 [UT,注 4]、跨太平洋快线/TPE [MUT]
  • 上海南汇入海:EAC-C2C [MU]、环球海底光缆/FEA/FLAG [U]
  • 福州入海:海峡光缆 1 号/TSE-1 [MU,注 3]
  • 汕头入海[注 8]:亚太 2 号/APCN 2 [UT]、SEA-ME-WE 3 [T,注 4]、泛东南亚日本海底光缆系统/SJC [T]

[T] 表示中国电信所有的光缆;[U] 表示中国联通;[M] 表示中国移动。

中国移动拥有的海底光缆数量可能有疏漏。除此之外,中国移动也在大量使用仅在香港登陆的海缆,如 RNAL 、ASE 等。这些海底光缆不在中国大陆登陆,但仍被包括但不仅限于中国移动的中国大陆运营商使用。中国移动尤甚。

这些城市可能不完整。

只有海底光缆就够了吗?

当然不是。互联网的工作要比海底光缆本身复杂得多。就像我上篇博文在最后所讲的一样,海底光缆在对外连接质量上,起到的是决定性作用,但绝非唯一影响国际出口质量的因素——甚至海底光缆都不是影响国际网络的众多因素中相对重要的一条。

但是,光缆技术的进步也在驱动着我们的互联网整体的进步。在跨国光缆没有那么多、也没有那么快时,作为网民的我们所享受到的网速不算很快。随着光缆的建设,类似 3G 、4G 这样逐渐变快的网络通讯技术也逐渐同步推广,最后网民的网速才得以提升。光缆作为互联网的骨干,它的进步与我们作为用户实际使用到的互联网网速是相辅相成的。互联网不是空中楼阁,它建立在国家间的、区域间的、城市间的骨干基础上。这些骨干得不到提升,作为用户的我们也不能享受到更快的速度。

不过既然说到了海底光缆,那么在这里就举几例因海底光缆故障而导致互联网崩溃的典型:

例:2006 年台湾恒春地震

美国地质调查局制作的震中烈度图。
美国地质调查局制作的震中烈度图。五角星所示位置即为地震震中。

2006 年 12 月 26 日当地时间晚 20 时 25 分,台湾恒春南部海域发生里氏震级 7.0 的地震——这次地震仅造成 2 人死亡、42 人受伤——没有多少人员伤亡,但是整个东亚地区的国际电信业务却因此出现了极其严重的中断问题。地震发生在海底光缆密布的吕宋海峡北岸,也正好在很多海底光缆登陆的地方。中断的不仅包括互联网业务,甚至还影响了当时的国际长途和国际漫游。这次地震总共震断了 6 条海底光缆,仅余两条可以正常使用。

自地震发生起数日,中国大陆地区 MSN 等外国网络服务几乎无法登录;几乎所有外国网站无法访问;卡巴斯基等外国杀毒软件病毒库无法更新;甚至短时间内一切 .com 的域名都无法打开。香港的国际出口带宽直到次日晚间才陆续恢复,而全部海底光缆修复完成则等到了 2007 年 2 月——别忘了这一切都发生在 2006 年,那个时候中国还能上谷歌、QQ 还被不少人嫌弃,MSN 大行其道。

这场地震后,中国网通和中国电信甚至短时使用过卫星来缓解国际长途拨通困难的状况;而受影响最重的、往来北美方向的互联网连接则选择通过欧洲的陆路光缆绕行。

此次地震后,国际电信联盟称要加强海底光缆的抗震性能。而此前对海底光缆性能的要求大多仅局限于防渗透、抗压等。

此次事件之后,因自然灾害导致光缆出现断裂,进而导致国际互联网数据传输中断的现象尽管不再像这次台湾恒春地震一样严重,但仍然时有发生。2011 年 3 月 11 日日本东北地方太平洋近海发生地震,据不同消息来源,有 1 至 3 条海底光缆不同程度地受损。日本 KDDI 、日本 NTT 、香港 PCCW 、韩国 KT 、台湾中华电信、中国联通等多个运营商均汇报称日本地区有海底光缆受损,PCCW 称往来美国的网络速度减慢。但这次地震受损的海底光缆均在东京以南有登陆点——即使受地震和海啸影响剧烈的仙台附近海缆的登陆点出现问题,也能够调用其他登陆点接替——地震本身也可能对海底光缆造成了损害,但只有 KDDI 明确指出归其所有的、往来日美之间的海缆完全无法工作;NTT 则称其使用备用线路来替换地震中受到损坏的。海底光缆增强的抗震性和更多光缆的冗余设计保证了日本在经受此次地震和震后海啸的侵袭后仍然能够基本无恙,但中国的海底光缆只有三个登陆口:山东青岛、上海崇明、广东汕头。再加之中国运营商的国际互联网数据经常需要绕路美国、日本等,很难保证如若东亚、东南亚地区再发地震,中国对外访问质量仍然能够保持正常。

中国也不是没有光缆损坏的事故发生过。2017 年 7 月广西发生洪灾,导致中国电信出入广西的光缆出现故障,北京至广西方向延迟飙升;2015 年 5 月阿里巴巴杭州数据中心的光缆在施工中不慎挖断,导致支付宝等业务短时无法正常使用;2017 年 4 月中国电信数条国内骨干光缆故障,导致电信在中国南方和北方间延迟和丢包上升,少数地区甚至断网。

中国跨国光缆不足以给中国提供足够多的冗余线路。一方面的原因是登陆点数量有限,而另一方面是中国三大运营商所有往来外国的数据都必须经过北京、上海、广州这三个城市的路由(这一问题我会在后续的文章中详细介绍)。如果只考虑通过海底光缆出国的数据,那么这三个城市分别对应了青岛、上海和汕头的海底光缆。一旦其中一个城市的光缆出现问题而需要调度至其他出口出国,数据不但需要经过外地的光缆,同时在国内骨干网也需要大幅调整。这对三大运营商的网络设备也是挑战。虽然如前文所举,中国陆上光缆可通达的国家数量众多,但这并不意味着所有的陆上光缆都会被用来传输互联网数据、在灾后调度时也不见得会被立刻拿来使用。2006 年恒春地震后,仅少数地区转用了通往中亚和欧洲的陆上光缆,而这些陆缆的带宽远远不足以支撑起中国的国际互联网使用量。在海底光缆故障时,中国运营商通常不会调用陆缆来不足因海缆故障而损失的带宽。2016 年 6 月 9 日中国电信前往北美方向互联网数据不明原因完全中断数个小时,仅少数地区的电信转而绕路欧洲来接替故障了的美国线路。部分情况下,通往欧洲的陆缆带宽价格甚至比海底光缆还要贵。这些因素综合到一起,使得中国尽管海岸线漫长、陆上邻国多,但目前的国际光缆配置仍然不能满足容灾的需求,而政策以及运营商本身等方面的因素也导致中国运营商在出现跨国光缆出现故障时有足够多的冗余带宽,以保证互联网的正常运转。

光缆从来就没安稳过

海底光缆带给我们的影响很容易被低估。比如仅是 1999 年,中国周边就出现 18 起“海底光缆阻断事故”。自有记录可考以来,几乎每年都有数次、十余次甚至更多的海底光缆中断问题,而因为冗余不足,当诸如跨太平洋快线(Trans Pacific Express, TPE)等被中国运营商常用的光缆出现较严重的中断事故时,某个运营商的国际出口质量都会因此受到严重影响。而又根据以往的经验,除非国际出口出现相当严重的问题,否则运营商不会轻易把互联网数据调度向其他的光缆。最后受苦的只有普通网民。

2006 年台湾恒春地震后,被中国网民寄以重托的 TPE 海缆更是故障连连。TPE 号称是不经过第三国,能直接从中国大陆连接到美国的首条海底光缆,2008 年开通——对,在 2008 年以前,中国往来美国连一条直连的光缆都没有——更是首条能绕开吕宋海峡这一地震高发、在 2008 年海底光缆事故中严重受损的地段的光缆。结果自开通以来,的确没有地震海啸,但它被渔船张网、下锚打断过,还被鲨鱼咬断过。直到现在,中国联通的国际互联网数据仍然极其依赖这条开通将近十年的光缆。2016 年底到 2017 年初期间,TPE 光缆大规模故障。这导致中国联通前往日本、北美方向的数据严重受阻、丢包上升,短时间内甚至还无法连接。

另一方面,如前文所述,海底光缆只是中国对外连接质量众多问题中的一环。2016 年底,亚太直达海底光缆(Asia-Pacific Gateway, APG)开通。当时各种游戏论坛上叫好声一片,网民满心欢喜地以为网速能升、打外服游戏延迟能低。实际上并不然。通过前文的叙述,相信各位也能看得出来:无论是海缆还是陆缆,跨国光缆在建成后不会立刻投入使用;光缆的总设计带宽不是运营商实际用来投入互联网数据传输的带宽;在互联网数据的传输中,绕路现象明显。中国陆缆出口众多,连接周边绝大多数邻国。但这些陆缆出口很少会被用于互联网数据的传输。在下一篇文章里,我会为各位介绍影响中国对外连接质量的第二个重要因素:全世界互联网运营商数据的互联互通。

《跨国光缆和互联网》有2个想法

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