海底光纜專利技術(shù)綜述

黎進(jìn) 王瑩

摘 要：海底光纜是海底通信的主要媒質(zhì)，是連接世界各大洲，成為國(guó)際間通信和實(shí)現(xiàn)越洋聯(lián)系的重要傳輸媒介，其具有線路傳輸穩(wěn)定、衰減低、頻帶寬、容量大、中繼距離長(zhǎng)、保密性好、重量輕、外徑小等優(yōu)異的特性，承擔(dān)的洲際通信業(yè)務(wù)量逐年上升，已經(jīng)超過(guò)衛(wèi)星通信的業(yè)務(wù)量，成為現(xiàn)代洲際通信的主力。文章以海底光纜的專利申請(qǐng)作為分析對(duì)象，基于CPRSABS和DWPI數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)專利文獻(xiàn)的收集、標(biāo)引和梳理，分析了該領(lǐng)域申請(qǐng)情況、申請(qǐng)國(guó)以及技術(shù)分布情況，技術(shù)發(fā)展路線，為行業(yè)發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：海底光纜；光纖；護(hù)套

中圖分類號(hào)：TN818 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）22-0028-02

Abstract： Submarine optical cables are the main medium for submarine communications， connect all continents of the world， and become an important transmission medium for international communications and the realization of transoceanic links. It has the characteristics of stable transmission line， low attenuation， wide bandwidth， large capacity， long relay distance， good confidentiality， light weight， small outer diameter and so on. The intercontinental communication traffic has been increasing year by year， and has exceeded the traffic volume of satellite communication. To become the mainstay of modern intercontinental communications. Based on the databases of CPRSABS and DWPI， and through the collection， indexing and combing of patent documents， this paper takes the patent application of submarine optical cable as the object of analysis， analyzes the application situation， the country of application， the distribution of technology and the route of technology development in this field， which is based on the databases of CPRSABS and DWPI to provide a reference for the development of the industry.

Keywords： submarine optical cable； optical fiber； sheath

引言

海底光纜（Submarine optical Fiber Cable），又稱海底通信光纜或海纜[1]，是用絕緣材料包裹的導(dǎo)線，鋪設(shè)在海底，成為國(guó)際間通信和實(shí)現(xiàn)越洋聯(lián)系的重要傳輸媒介。全世界第一條海底海底光纜在1985年問(wèn)世，自此，海底光纜的建設(shè)在全世界的得到了蓬勃的發(fā)展。1988年，在美國(guó)與英國(guó)、法國(guó)之間鋪設(shè)了越洋的海底光纜系統(tǒng)，這是第一條跨越大西洋的通信海底光纜；1989年，跨越太平洋的海底光纜也建設(shè)成功，從此，遠(yuǎn)洋洲際間不再鋪設(shè)海底電纜。隨著光纖技術(shù)的進(jìn)步，海底光纜通信也得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至2016年，全球總計(jì)鋪設(shè)超過(guò)270條海底光纜，總長(zhǎng)度近100萬(wàn)公里，這些光纜承載著95%-99%的國(guó)際數(shù)據(jù)通信[2-5]。

1 海底光纜的專利技術(shù)分析

1.1 專利技術(shù)分支

為了解和分析海底光纜的發(fā)展，針對(duì)該主題在專利數(shù)據(jù)庫(kù)和非專利數(shù)據(jù)庫(kù)均進(jìn)行了檢索，瀏覽了相關(guān)專利文獻(xiàn)并參考相關(guān)非專利文獻(xiàn)，對(duì)海底光纜的技術(shù)分支進(jìn)行分解（參見(jiàn)圖1），數(shù)據(jù)截止2017年底（包括2017年）。

1.2 海底光纜專利申請(qǐng)量年度分布

本文對(duì)2017年之前的海底光纜有關(guān)專利申請(qǐng)數(shù)量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析形成圖2。

從圖2可以看出，在20世紀(jì)70年代就已經(jīng)有海底光纜的國(guó)外專利申請(qǐng)；1980年-1990年這是國(guó)外海底光纜迅速發(fā)展的時(shí)期，接下來(lái)海底電纜逐步進(jìn)入海底光纜的時(shí)代，由于海底光纜開(kāi)始大規(guī)模敷設(shè)，專利申請(qǐng)量較為穩(wěn)定，再之后隨著摻鉺光纖放大器與波分復(fù)用技術(shù)的飛速發(fā)展，海底光纜在大容量、長(zhǎng)距離、無(wú)中繼等方面取得突破性進(jìn)展，于2000年專利申請(qǐng)量達(dá)到峰值；2000年之后海底光纜的專利申請(qǐng)量有一定量的減少，這是因?yàn)榇藭r(shí)海底光纜已經(jīng)完成主干網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，海底光纜的技術(shù)也較為成熟；但從2005年開(kāi)始，由于互聯(lián)網(wǎng)的興起，帶來(lái)了容量需求的問(wèn)題，海底光纜的專利申請(qǐng)量又開(kāi)始逐步上升。

我國(guó)自上世紀(jì)80年代開(kāi)始了海底光纜的研究，第一條海底光纜是由總參通信部組織并實(shí)施敷設(shè)于青島某海域，前后歷時(shí)5年；但是關(guān)于海底光纜的研究直到上世紀(jì)90年代還未能全面開(kāi)展，這是由于我國(guó)海底光纜纜芯用的不銹鋼管只能引進(jìn)，費(fèi)用昂貴，交貨期長(zhǎng)，較大長(zhǎng)度的海底光纜生產(chǎn)和使用受到限制；上世紀(jì)90年代末，國(guó)內(nèi)建立了一家海底光纜生產(chǎn)的合資企業(yè)，開(kāi)始生產(chǎn)了一定數(shù)量的海底光纜，但生產(chǎn)海底光纜的關(guān)鍵材料和核心光單元還得從國(guó)外運(yùn)來(lái)，生產(chǎn)交貨周期長(zhǎng)；中天科技于1999年率先引進(jìn)不銹鋼管生產(chǎn)線，并于2000年建成投產(chǎn)，成功研發(fā)并生產(chǎn)出國(guó)內(nèi)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的第一根不銹鋼管光纖單元，從此我國(guó)開(kāi)始了大規(guī)模的制造光纜，國(guó)內(nèi)海底光纜的專利申請(qǐng)量也大幅度的增加，同時(shí)我國(guó)申請(qǐng)主要集中與海底光纜的結(jié)構(gòu)與材料和制備方法及裝置，其中包括較為大量的實(shí)用新型，而這些實(shí)用新型來(lái)自國(guó)內(nèi)眾多的中小型規(guī)模的海底光纜制造廠商。

1.3 海底光纜專利申請(qǐng)?jiān)瓌?chuàng)國(guó)及目標(biāo)國(guó)分布

技術(shù)原創(chuàng)國(guó)表征了一個(gè)國(guó)家在該領(lǐng)域的技術(shù)儲(chǔ)備和技術(shù)實(shí)力，將檢索結(jié)果進(jìn)行人工篩選，分別對(duì)優(yōu)先權(quán)字段和公開(kāi)號(hào)字段進(jìn)行分析，得到其技術(shù)原創(chuàng)國(guó)和目標(biāo)國(guó)的分布圖（圖3）。從圖3中可以看出，在海底光纜技術(shù)領(lǐng)域，日本的申請(qǐng)量稍多于我國(guó)，其次是美國(guó)和歐洲，日本申請(qǐng)量多的原因在于日本在光纖傳輸及測(cè)量方面處于領(lǐng)先地位，而中國(guó)則是因?yàn)榫哂写罅康墓饫|制造廠商。目標(biāo)國(guó)表征了一個(gè)國(guó)家的市場(chǎng)在該領(lǐng)域的重要程度。從圖3可以看到，日本和中國(guó)為目標(biāo)國(guó)的專利申請(qǐng)最多，這是因?yàn)槿毡竞椭袊?guó)對(duì)海洋開(kāi)發(fā)和海島建設(shè)都較為重視，海底光纜需求大。

1.4 海底光纜重點(diǎn)專利申請(qǐng)人的分析

通過(guò)對(duì)申請(qǐng)人字段的分析，得到重點(diǎn)專利申請(qǐng)人的分布情況（如圖4），從圖4中可以看出，主要申請(qǐng)人來(lái)自日本和中國(guó)，日本的公司主要是日本電信電話，住友電氣，KDDI，古河電氣，藤倉(cāng)，而進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)其分類號(hào)可以發(fā)現(xiàn)這些申請(qǐng)大多為光纖單元，光纜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與改進(jìn)；中國(guó)的公司主要是中天科技，江蘇亨通，其中中天科技是國(guó)內(nèi)最早專業(yè)化規(guī)模化生產(chǎn)海底光纜的公司，而江蘇亨通則涵蓋無(wú)中繼、有中繼海底光纜兩大系列；美國(guó)的公司主要包括通用電氣，另外還有一些申請(qǐng)量不多但是在海底光纜方面有一定的影響力公司，如貝爾實(shí)驗(yàn)室，阿爾卡特，ITT和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)電氣；意大利的PIRELLA CAVI SPA對(duì)海底光纜的研究則主要集中在光纜結(jié)構(gòu)的改進(jìn)。

2 結(jié)束語(yǔ)

本文詳細(xì)梳理了海底光纜的技術(shù)研究情況，通過(guò)檢索以及對(duì)檢索結(jié)果的分析和整理，重點(diǎn)分析了有關(guān)海底光纜的重要的申請(qǐng)人，同時(shí)也了解了有關(guān)海底光纜的主要原創(chuàng)國(guó)和專利申請(qǐng)量的變化趨勢(shì)，以及經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，有關(guān)海底光纜的結(jié)構(gòu)已經(jīng)趨于成熟，而我國(guó)近幾年在海底光纜的申請(qǐng)量上也大幅度提高，本文通過(guò)對(duì)海底光纜的技術(shù)發(fā)展進(jìn)行梳理，希望對(duì)后續(xù)的技術(shù)開(kāi)發(fā)與專利申請(qǐng)能夠提供指導(dǎo)性意見(jiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃冬梅，賀琪，鄭小羅，等.海洋信息技術(shù)與應(yīng)用[M].上海交通大學(xué)出版社，2016，07：12-14.

[2]姬可理，張文軒.海底光纜結(jié)構(gòu)與發(fā)展[J].光通信技術(shù)，2006（05）.

[3]慕成斌，等.中國(guó)光纖光纜30年[M].北京：電子工業(yè)出版社，2007.

[4]凌成剛.電線電纜[J].海底光纜的產(chǎn)業(yè)發(fā)展，2008（02）.

[5]張寧，周學(xué)軍.光纖與電纜及其應(yīng)用技術(shù)[J].我國(guó)海底光纜的結(jié)構(gòu)、性能及其發(fā)展，2009（01）.