全球海底光缆网络的脆弱性结构及区域抗毁性评价

海底光缆作为跨区域连通性基础设施对于社会经济乃至国防安全至关重要,并且时刻面临着自然或人为的破坏风险。然而,当前对海底光缆网络脆弱性的探索仍受限于局部网络与国家尺度。基于此,本文以信息港为节点构建全球海底光缆网络,结合复杂网络理论与仿真模拟手段设计了完备的评价方法,依次对其网络脆弱性进行分析、枢纽信息港进行划分、区域抗毁性进行测度。结果表明:①“海缆”网络在受到随机攻击时较为健壮,在遭受蓄意攻击时较为脆弱,尤其是针对具备中转、衔接功能的信息港进行攻击将极易造成网络崩溃;②枢纽信息港在“海缆”网络中呈极核结构,中介中心性前5名、前10名、前19名以及点度中心性前19名、前34名、前63名为枢纽信息港第一、第二、第三等级的划分标准,是网络连通受损、局部崩溃、完全崩溃3种状态的关键阈值,其中新加坡、开普敦、英格兰西海岸区、佛罗里达等信息港及其周围海域需要予以网络安全方面的重点关注;③区域抗毁性水平存在显著的区际差异,欧洲、北美等地区较高,东亚、南亚与中南亚等地区尚有很大的优化空间。研究成果可为海底光缆网络结构的优化提供参考和决策支持。

海底光缆网络恒压与恒流供电拓扑研究

随着海底业务需求的增多,海底光缆网络功能由岸端对岸端的大容量通信链式网络向网格状海底光缆网络发展,作为能源供给和信息传输一体的骨干传输网络。如何满足深海远距离、高可靠能源传输与供给,成为海底光缆网络发展的瓶颈问题。论文分析海底光缆网络的供电拓扑,对水下远程供电网络的电压型和电流型供电架构探讨,通过电路仿真验证海底恒流型供电网络的抗海水短路故障能力和高可靠性。

全球海底光缆网络空间格局与战略支点及通道的识别

海底光缆作为大型连通性基础设施,在国际电信、社会经济乃至国防安全等领域发挥着至关重要的作用,但当前对全球海底光缆网络空间格局的了解相对有限。基于此,本文对全球海底光缆的分布格局、连通格局进行分析,并对其战略支点、战略通道进行识别。结果表明:①全球海底光缆的空间分布具有显著非均衡性,海缆线路与海上航线极为相似,登陆站点沿海岸线不均匀地集聚分布。②全球海底光缆网络的连通格局具有显著的尺度累加效应,在微观、中观、宏观视角下连通结构分别呈链式、组团式和轴辐式。③全球海底光缆网络的战略支点和战略通道呈金字塔式等级结构,新加坡的战略支点地位和亚丁湾、马六甲海峡的战略通道地位最高。在此基础上可进一步划分出6个战略区域,其战略意义和安全风险各异,需要给予特别关注和警惕。

海底光缆网络的人文—经济地理学研究展望

海底光缆网络是后福特制生产体系下关乎国际电信、社会经济乃至国防安全的关键基础设施。海底光缆网络的人文—经济地理学研究具有前沿性、必要性和迫切性,对学科体系发展和国家政策引导具有重要意义。论文基于文献综述融合海底光缆网络多学科知识并开展系统讨论,形成以下几个基本认识:①海底光缆网络的研究成果较少,但呈加速发展趋势;研究内容以其自身的设施属性为主,并逐渐向其所关联的社会经济部门传导,基于人文—经济地理学的深入讨论将成为未来研究的重要导向。②海底光缆网络的研究可以从交通运输地理学、基础设施地理学、信息与通信地理学和网络空间地理学等多维视角进行展开,促进各细分领域研究的深化与泛化,从而丰富和完善新时期人文—经济地理学的学科体系。③未来海底光缆网络的人文—经济地理学研究应重点关注面向全球互联互通地理研究、区域发展的时空交互机制、地缘政治博弈的新叙事内容以及流空间与世界城市网络体系。

海底光缆网络岸基恒流供电系统的研究

目前长距离海底光缆网络通过岸基供电系统对中继器、监测节点海底有源设备进行供电,为此主要研究使用串联恒流方式供电的岸基供电系统,讨论了岸基供电的要求,介绍了海底光缆供电系统基本结构和原理,及并联运行模块的自动均流原理,最后简要阐述了岸基供电设备的安全要求及维护。

海底光缆传输网络总体设计研究

论文介绍了国外海底光缆传输网络的最新研究和应用情况,提出了海底光缆传输网络的拓扑结构,设计了系统的总体结构和重点研究设备。海底光缆传输网络将海底分散的海洋环境观测、地质勘探等科学研究节点组网,实现各类海洋科学信息至岸基的综合传输与交换,具有高速、大容量的通信特点,是水下信息传输的重要手段,为深海科学研究提供关键技术支撑。

海底光缆网络远程供电技术研究

传统的有中继的海底光缆传输系统由端站的远程供电设备(PFE)对中继器等有源设备进行供电,而海底光缆网络的远程供电系统更加复杂,为此在介绍了传统海底光缆传输系统的远程供电系统的基本原理后,重点对海底光缆网络的两种远程供电方式——串联和并联供电方式做了分析,分别对其供电效率进行了计算,并做了比较。

对海底光缆传输网络总体设计探讨

我国一直在深入研究海底光缆传输网络技术。相关研究人员提出了海底光缆传输网络的拓扑结构,并且设计了系统的总体结构。海底光缆以其速度快、容量大的特点,是主要的水下消息传送手段。我们分析了海底光缆的发展概况,总结了海底光缆的设计、建设特点和技术要求,为工程设计提供一定的参考。

一种实用型海底光缆传输网络供电系统

针对长距离有中继海底光缆传输网络供电难度大和要求高的严峻形势,提出了一种实用型的供电方案。该方案利用岸基电源设备为海底光缆系统提供高压恒流电,在海底光缆不同的距离段设有取电模块,取电模块将高压恒流电转换成稳定的低压直流电,供水下用电设备使用。

水下信息网络“三网合一”分析

简要分析了三种水下网络——海底光缆网络、海底观测网和预警探测网络,揭示了三种网络合流的趋势和必然性,着重研究了合流后水下信息网络的结构布局和面临的几大难题。

全球海底光缆传输网络的节点职能与鲁棒性评价

海底光缆传输网络是全球信息传递和要素流动的重要基础设施支撑,国家或地区在全球海底光缆网络中的节点职能和对网络鲁棒性的影响事关国家信息通信安全。在此背景下,研究基于全球网络基础设施Infrapedia数据库,提取了1991—2017年近30年全球光缆分布数据,运用复杂网络分析方法,研究了不同国家或地区在全球光缆网络中承担“传输职能”和“枢纽职能”的特征及其演变,并探究了全球海底光缆网络的鲁棒性。研究发现:(1)国家或地区的信息传输职能和枢纽职能具有不同的模式;其中信息传输职能较为扁平化,且呈明显廊道格局,咽喉海峡沿线的国家或地区占据重要位置;信息枢纽职能具有明显的等级结构。(2)毗邻海峡的地缘战略位置、背靠强劲的国家实力、增长迅速的市场需求等共同塑造了全球海底光缆网络中的重要节点。(3)部分节点(尤其是高中间中心性的节点)发生故障会导致整个网络功能的大幅下降。研究从避免海底光缆链接的单一性、提升全球枢纽职能等方面提出了维护我国海底信息传输安全的启示。