新一代海底光缆综合信息传输网技术发展现状

　　摘要：由于海底光缆中继通信、海底光缆接驳等技术的发展，新一代海底光缆通信将既具有传统海底光缆通信网的通信功能，又能为海底用户提供即插即用、稳定可靠的信息传输和电能供给，可作为海底观测、导航定位、海底通信等应用系统的共用信息基础设施。着眼于构建新一代海底光缆通信网，为服务未来海底各类预制系统、无人自主系统所需的水下物联网开展预先基础研究，介绍了最新的海底光缆信息传输网及其相关设备的最新发展情况以及该领域的发展趋势，最后提出了海底光缆网络面临的挑战。

　　关键词：海洋信息; 海底光缆; 信息网络; 观测网; 水下通信; 水下物联网

　　魏巍; 王增; 张伟; 何如龙; 舒畅; 樊诚; 乔小瑞， 光通信技术 发表时间：2021-11-26

　　0 引言

　　海洋信息网络是发展海洋经济、维护国家海洋权益的基础。其中，海底光缆网络是重要组成部分，在海洋资源开发、海洋防灾减灾、海洋生态环境保护、海洋科学研究和国家安全等领域有着广泛的应用。国务院印发的《“十三五”国家信息化规划》在重大任务和重点工程“陆海空天一体化信息网络工程”中明确要求推进网络设施建设，提出“推动海洋综合观测网络由水面向水下和海底延伸”。当前，在政策\技术、市场等多重因素推动下，我国海底科学观测、导航定位和通信等各类海底光缆综合信息传输网络即将开展规模建设[1]。目前，最常见的海底光缆通信网和海底光缆观测网都为海底光缆传输网的一种应用形态，这种网络还包括军用的基于海底光缆的警戒网和导航定位授时网。

　　海底光缆综合信息传输网络是陆地信息与通信技术(ICT)技术在海洋领域的应用和延伸，目前在建的海底光缆网络主要有海底通信网、海底观测网、海底警戒网和海底导航定位授时网 4 种类型。随着近几年国内有中继海光缆技术的成熟应用，以海底光缆网络作为信息和电能传输平台的各类海洋业务系统也在自我更新换代。比如，由于缆系海底观测网有中继节点，传输距离更远，且岸基远程供电能力的提升，海底用电设备越来越多样化;此外，海底预警系统也在数字化以适应海底光缆数字传输系统，而数字化的海底预警系统可把数据处理单元转移到岸基，从而简化海底系统结构，提高可靠性;而目前国家的导航定位授时系统能通过海底光缆将导航定位授时信息在海底传递给水下平台。未来，水下物联网要求传输系统高带宽、低延迟且易于接入，以海底光缆网络作为基础承载网络来构建未来水下物联网是必然选择，在此基础上接入各类海底预制系统、无人自主系统和业务系统都需要新一代海底光缆综合传输网络。本文从当前国内外各种海底光缆信息传输网的网络发展现状、相关设备发展情况以及该领域的发展趋势 3 个方面进行介绍。

　　1 网络发展现状

　　1.1 海底光缆网络发展现状

　　美国、加拿大和日本等西方发达国家和地区在海底光缆综合信息网的规划建设方面已经先行一步，先后建成了或正在建设本国的海底光缆信息网，并应用于水下潜艇作战、水下声纳探测等民用或军事领域，成为水下通信、水下预警探测和海洋环境监测不可或缺的信息传输保障手段。国外在海底光缆通信网、海底警戒网和海底观测网 3 个领域全面发展。

　　国外在海底光缆通信网方面技术发展成熟，海底光缆通信系统规模商用，囊括了全球 95%的互联网通信。全球国际互联网带宽年增长率保持在 30%左右，2013—2017 年约增长 196Tbps，截至 2018 年 8 月已达到 295Tbps，全球数据中心互联和互联网服务带宽需求的持续增长推动了海底光缆的加速建设;另一方面，截至 2020 年全球已投入使用的海底光缆超过 400 条，总长度达 120 万 km，其中 40%为 2000 年前建设完成，根据 17~20 年海缆的使用寿命推算，此部分海缆已逐步进入使用周期的尾声。2016 年，跨太平洋、跨大西洋、亚欧间海缆系统已开始进行升级换代，海缆建设已进入一个新旧更替的窗口期。截止 2020 年中，全球海缆共计 447 条，登陆站 1194 个，其中在 2016—2020 年期间，全球部署的海底光缆系统 107 个，全长超过 40 万 km，总价值超过 138 亿美元。我国登陆的国际海缆共 9 条，登陆站共 5 个，带宽超过 40Tbit/s。

　　目前，海底光缆通信系统新技术发展应用有 4 个方向：①单纤对容量更大。容量一直是海底光缆最大的诉求，追求更高单波速率和更多的波道，近几年系统建设单波速率很多能达到 200Gb/s、300Gb/s，单纤对容量超过 20Tb/s，未来单波速率将会朝着 400Gb/s、600Gb/s 方向发展;②纤对数更多。有中继海缆系统的纤对数从以前的 8 对以内，发展到了现在的 16 对，未来将朝着 24 纤对及 32 纤对发展;③传输距离更长。以跨太平洋海缆为例，以往系统最长是美国西岸到上海，设计直达距离在 11000 千米，近年新系统设计拟直达香港、新加坡，传输距离分别将到 13000、15000 多千米;④网络更灵活，海底光缆系统的水下光电分支器从最早期的固定上下光纤，前几年实现可固定上下预设波段，近期将发展到能灵活上下任意波长的可重构光分插复用器(ROADM)，使得系统组网更为灵活。

　　国内外海底光缆观测网在文献[2-5]中介绍的较详细，本文不做累述。但近年来，国外出现了在海缆通信系统上融合观测功能的趋势。分布式声传感(DAS)是一种将光纤转换为声波传感器的新兴技术，它能利用已有的海底光缆进行地震监测。文献[6]报告了沿比利时近海海底光缆 DAS 阵列对微震、局部表面重力波和远震地震的观测。2020 年，法国 ASN 建设的巴西到欧洲海缆通信系统被 Ellalink 等人宣称是全球首条智能海底光缆，该系统在 Madeira 分支中运用了 DAS 光纤，可在不影响通信传输和系统整体设计寿命的前提下实时地收集地震、火山和海洋生态等信息[7]。文献[8]在美国的 MARS 观测网位于蒙特利湾加利福尼亚州莫斯兰丁市近海 20 千米长海底光缆上，采用 DAS 技术观测了断层活动的时间和空间。2021 年 2 月，文献[9]描述了在 Subcom 为谷歌建造的美国到拉美的 Curie 系统上进行的实验，通过监测常规光通信信道的偏振，成功地在连接加利福尼亚州洛杉矶和智利瓦尔帕莱索的 1 万千米长的海底电缆上感应到地震和海洋涌浪的压力信号(这意味着海啸感应的可能性)水波，该方法不需要专门的设备、激光源或专用光纤，可将普通的海底光缆通信系统升级成监测地震和海啸的网络。

　　1.2 海底光缆军事网络发展现状

　　近些年，美军一直在研究将海底光缆综合信息传输网相关技术用于水下通信、警戒探测和导航定位等领域，突破了自主探测及决策技术、自主导航定位技术和水下作战局域网动态组网技术等关键系统和技术。2015 年，美军建成 “近海海底持续监视网”(PLUSNet)[10]，该网络利用海底光缆实现海底节点与岸基之间的信息传输，岸基设备通过海底光缆能够对海底节点进行控制、管理，实现海洋环境观测、水下威胁监视跟踪(水下警戒)、水中兵器中继制导以及水下/水面信息传输，并对水下设备供电。

　　在此基础上，美国海军[11]提出了部队网(FORCEnet)发展框架和技术途径，其目的是为美海军提供指挥控制、通信和水下导航定位等功能。该网络综合采用海底光缆、高速近程水声、远程低速水声、自浮式光缆、水下蓝绿激光、水下无线电、水面无线电、卫星及其他可扩展的水下/水面通信介质。海底光缆通信和水声通信构成了 FORCEnet 体系中海底部分的主干传输网络，并接入各类探测、导航等海底固定式传感节点，实现了通信指挥、水下警戒、海底观测和水下导航定位等多项功能。

　　2 设备发展现状

　　海底光缆综合信息传输网组网所需核心设备主要包括岸基终端传输设备、远供电源设备、有中继海底光缆、海底节点设备和双极性海底光缆等。随着海缆通信网和观测网建设需求的牵引，这些设备近几年发展迅速。

　　2.1 海缆网络传输设备

　　在岸基终端传输设备和海底光中继器方面都在向着更高的传输容量方向发展。2015 年前，其核心技术基本被欧洲的原阿尔卡特朗讯 (ASN)、美国的 Subcom 和日本的 NEC 等国际少数大公司垄断;2015 年后，我国的华海通信(原华为海洋)、烽火海洋打破了以中继器为核心的国际技术垄断，但由于政治打压和市场排挤，国际市场被国际少数公司垄断。

　　岸基终端传输设备基本和陆地系统类似，发展成熟，目前主要采用波分复用技术实现大容量传输，每对光纤可传输 128 波双向信号，单波传输速率可达 100Gbit/s 或 200Gbit/s。海底光中继器是深远海跨洋传输的核心技术，其采用光放大技术，最大输出功率为 22.5dBm、3000km 以内的系统，单个跨段在 100~150km， 3000km 以上单个跨段在 75~100km，可根据需要支持 6～12 对光纤，工作电流 0.5～1.5A，功耗小于 50W，一般在 25W 左右，采用高压恒直流供电方式。我国部分单位研制的海底光中继器技术性能与国外设备性能相当，2020 年 3 月，国内华海通信已经发布了 16 纤对的海底中继器，并在其香港到海缆的系统中投入使用。2021 年 3 月，日本 NEC 宣布，在其传统的四级泵浦冗余技术基础上已完成 24 光纤对海底中继器的认证。目前，海底光中继器在波分复用技术增益效率较高的 C 波段已经接近能力极限。从当前的技术趋势来看，空分复用(SDM)技术中的 HFC(多纤对，High Fiber Count)技术无论是产业链还是技术都非常成熟，且容量提升显著，是未来几年内提升海缆系统容量最有效的方式。 此外，SDM 技术中的多芯光纤和少模光纤技术也是提升海缆系统容量的方式。下一步，海底中继器还将采用 C+L 波段双波段放大、拉曼+ 掺饵光纤放大器混合放大技术来进一步提高系统传输能力。

　　2.2 海底节点设备

　　纵观海底节点设备的发展趋势，主要向着更高的耐压等级、供电功率以及更复杂的供电拓扑网络 2 个方向发展：由最初的 6kV/6kW 到现在的 10kV/60kW，目前还在向着更高的供电能力发展;供电拓扑由最初的单链路网络到树形网再到目前国内外较普遍的环形网，下一步正在向着网格网发展。目前海底节点设备主要是海底观测网中使用的接驳盒[12-17]，分为骨干节点设备(主接驳盒)和接入节点设备(次接驳盒)。这 2 个系统都是单链供电网络，其接驳盒是在海底通信中继器基础上研制的，采用恒流供电，实现恒流到恒压的变换，通信采用串行通信的方式。上世纪末，为了监测近海的海洋生态环境，美国 WHOI 研究所突破了近岸海洋交流供配电技术，研制出交流供电式海底接驳盒，用于 LEO-15[18]和 MVCO 这 2 个小型的海洋综合监测系统，其接驳盒实现交流到直流变换，通信采用串行通信和以太网通信相结合的方式，这种交流供电方式易于扩展，系统输电功率也较大，但由于采用海底电缆输送三相交流电，其电缆较粗重，输电距离不宜过长。2006 年，加拿大维多利亚大学突破了海底中压恒压直流供配电技术，研制出具备通用接口的恒压供电的接驳盒，建成位于加拿大维多利海峡的大型近海海洋综合监测系统 VENUS，其包含 3 个骨干节点设备，每个节点有 4 个仪器设备接口为科学仪器提供电力和数据通讯、工作水深为 350m。其中， Georgia Strait 的节点距海岸 30~40km，通过岸站供电进行数据通讯。2007 年，在美国 JPL 实验室的帮助下，美国华盛顿大学和 MBARI 研究所解决了海底高压电能变配电问题，研制成功了 10kV 恒压供电接驳盒，建成位于 Monterey 海湾 900 m 水深的 MARS 监测系统，用于科学仪器测试;于 2009 年完成了系统的安装并运行。加拿大 NEPTUNE 海底观测网中采用了 5 个主节点设备，每个主节点设备具有 2.5 Gb 带宽数据传输能力，并可以管理和分配 10kW 的电源给各种不同电压的仪器设备，为系统的设备配置提供了极大的灵活性，且还可以切换为 6kW 的 400V 高压供电[19]，该系统由最开始的 2 个树形网(VENUS 和 MARS)联合成环形网。2011 年，日本和美国先后掌握了海底大功率恒流供电技术，研制成功恒流供电式的海底接驳盒，建成了以地震监测和地震引起的海啸监测为主、其它科学观测目标为辅的 DONET 海底观测网及其合并组网形态 S-NET[20]和 ACO 海洋监测系统。2016年，美国建成的“海洋观测网”(OOI)中采用了 7 个海底主节点，每个节点可提供 8 kW能量和10 Gb带宽双向通讯，也是由树形网联合成环形网。接入节点设备方面最出名最成熟的是 OceanWorks 公司的 SIIM[21]，其最新型 SIIM-3000SC 可提供 10 个仪器界面端口，其中 8 个用于低压，小功率(12V~48V，60~240W)输出;2 个用于高压，大功率(375V， 1875W)输出，每个低压输出端口允许的最大输入电流为 5A。目前，国外基于恒压供电的接驳盒具有 10kV/60kW的供电能力和10Gbit/s的数据传输能力，基于恒流供电的海底节点采用1A恒流供电，功耗3kW。

　　在国内，“十一五”期间，在科技部“863”计划的资助下，同济大学、浙江大学[22]等高校承担了“海底长期观测网络试验节点关键技术”项目，在“东海海底观测实验示范网”中研制了具有 10kV/10kW 的供电能力和 1Gbit/s 的数据传输能力的主节点设备;“十二五”期间，中国科学院南海海洋研究所、中国科学院声学研究所和中国科学院沈阳自动化研究所联合研制的“南海海底观测实验示范网”中研制的主节点达到恒压 10 kV[23]。东海和南海的海底观测实验示范网也经历了由单链路网络到树形网的演进，下一步要建成的国家科学观测网亦都是环形网设计。2018 年，国内海兰信收购了 OceanWorks，其主接驳盒能提供主干恒压 10kV/10kW 的供电能力和 10Gbit/s 的数据传输能力。2019 年，中船海洋研制出 10kV/15kW、 40Gbit/s 的的主接驳盒以及低压 300W、中压 2kW 的次接驳盒。

　　2.3 海底有中继光缆和双极性光缆

　　通信光纤正向超低损耗、大有效面积方向发展。超低损耗大有效面积光纤 G.654E 陆地光缆已开始在我国骨干光缆网络上规模应用，但由于海底光缆应用条件和要求相对陆地光缆更为苛刻，对海底光纤的性能的一致性和可靠性要求极高，因此超低损耗大有效面积光纤是海底有中继光缆的一项关键技术。国际上，以美国的 Subcom、欧洲 ASN 和耐克森以及日本的 NEC 旗下 OCC 为代表的四大海缆厂商，已实现损耗小于 0.154dB/km、有效截面积为 150μm2 的海底有中继光缆，并已规模商用。国内的有中继海缆最早在 2016 年工程中得到应用，典型指标损耗小于 0.190dB/km、光纤 16 芯(最大)、直流电阻≤1.0Ω/km、工作电压 10kVDC、适应 8000 米水深。目前，国内光纤厂商也成功开发出损耗小于 0.160dB/km、有效面积为 130 μm2 的产品，具备商用的基础，但离国际先进水平尚有一定差距，仍然需要更多的可靠性验证才能使用。随着国际互联网带宽需求的持续增加，海底光缆通信网的有中继海缆当前还在向多芯光纤(MCF，即将多个独立的纤芯合并到一根光纤中，一个包层中含有多根纤芯)和少模光纤(FMF，即利用光纤中的多种不同模式来同时传输)2 个方向发展。考虑到海底光缆信息网的电能传输的需求，海底有中继光缆的另一个关键技术是在尺寸和重量适合施工的前提下，如何进一步提高工作电压，同时降低直流电阻，这对绝缘耐压的可靠性和导电层铜管焊接工艺提出了很高的要求，目前国际部分领先企业已有 0.7Ω/km 左右的产品，国内部分厂商已能做到 32 芯有中继海光缆工作电压为 20kV、直流电阻≤0.9Ω/km。

　　国外双极性光缆主要应用于观测网中，典型产品是日本 OOC 的双极性海缆，采用双层铜管结构，其外径为 Ø29mm，外层导体直流电阻不大于 0.8Ω/km，内层导体直流电阻不大于 1.0Ω/km，工作电压为 3kVDC，工作电流为 1A，缆破断力为 100kN。国内考虑到日后的扩展，国内大部分对于海底双极性光缆的技术指标需求倾向于使用电压在 10kVDC 和电流 10A 以下。在缆型结构上，国内有 2 种趋势：一是双层铜管结构，该结构的优势是类似现有轻型铠装(LWP)海缆结构、制造上成熟，缺点是高压大电流时由于发热的影响，接头盒的处理更复杂，绝缘能力会下降;二是双导体结构，优势是接头盒处理简单，缺点是不但需要改造产线，其外径、重量等指标同等电气要求下相对前者要大，且抗拉、抗冲击和反复弯曲等机械性能还需要全面验证。

　　2.4 海缆网络供配电系统

　　海缆网络供配电系统主要包括岸基的海底光缆远程供电设备(PFE)和位于海底的主\次节点中的电能转换分配单元，这些设备在物理部署上是分离的，但在设计上往往需要从供配电网络系统的角度来来综合考虑。传统的海底光缆通信系统采用高压恒直流供电方式，岸基远供电源设备供电电压可达 15kV，供电电流在 0.6A~1.0A 之间。在海底观测网中，网络结构较为复杂，以树型为主，需根据网络情况选择恒流、恒压供电方式。欧美一般采用恒压直流供电方式，可实现 10kV/60kW 的供电能力，MARS 观测网、VENUS 观测网和 NEPTUNE 观测网是恒压直流供电的典型代表。以加拿大 NEPTUNE[24-26]观测网为典型，2009 年投入使用，主干线全长 800 km，岸基远供电源设备(PFE)输出高达 10kV、60kW，主干线高压电源在主接驳盒处变换为 375V 中压，在次接驳盒变换为低压为海底设备提供馈电。日本的 ARENA[27]、DONET 和最终的 S-NET 海底地震观测网海底观测网，因考虑到海底地震常出现，为了提高系统的可靠性，采用高压恒直流供电方式，如 2011 年投入运行的 DONET 观测网，主缆采用 1A 恒流供电，在每个主节点处通过 CC/CV 变换为接驳设备供电，网络节点数最大 20，全网功耗 3kW。其中 PFE 方面，国外广泛采用的是 SPELLMAN 的 PFE, 其最大电压 15kV、最大供电功率 22.5kW，采用了高压保护设计、电源模块的冗余保护、电压自动调整和故障告警与定位。高压保护模块具有滤波保护、浪涌保护、高压泄放保护、海洋接地故障检测、接地保护和电源模块在线 N+1 保护等功能。在国内，目前已经开发出用于观测网的 PFE 样机，包括浙江大学、同济大学等在内的高校开始研究海底观测网技术，先后研制出了低压供电、400V 供电、 2000V 供电和 10kV 供电的接驳盒，先后建设了东海小衢山近海观测站、舟山海底观测示范网，并于 2016 年在南海完成了我国深远海海底观测网示范系统建设，这些 PFE 设备采用恒压供电，电源处理方式类同国外，可提供 10kV、10kW 的恒压输出。近年来，国内也有高校和科研院所对观测网的恒流供电进行研究和试验，并取得了初步成果，并用于海底光缆通信网的恒流电源已完成样机研制，可提供 0~1.5A、6kV 的恒流输出。2021 年 4 月，香港到海南的海底光缆通信系统中采用了最大输出电压 18kV、最大输出功率 27kW 的国产 PFE。

　　3 发展趋势

　　3.1 统一体制实现网络融合

　　各类海缆信息网络耗资大、周期长，涉及多方、多单位甚至多国联合实施相关项目是常态。目前海洋观测、海缆通信等多种业务网络分别独立建设海底光缆通信网，导致重复建设，浪费了本就紧缺的海缆路由资源、海缆登陆点资源，增加了整体建设成本。近 2 年，欧洲和美国已经出现了在海光缆通信网上融合地震和海啸观测功能的趋势，国内方面也在公开倡议基于通用的海洋观测平台，提高资源利用效率，实现不同学科背景、不同学术思想和不同层次的研究力量协同，旨在以学科交叉的形式高效推进领域发展[28]。有理由相信,未来将会根据不同类型、不同功能和不同领域的业务网络使用需求，统一信息传输和电能供给技术体制，提供通用标准接口，统一建设海底光缆综合信息传输网，为各业务网络构建共用信息基础设施，实现海底信息网络的融合传输。

　　3.2 栅格组网提高抗毁性能

　　各种自然灾害和海洋经济活动对海底光缆网络存在巨大威胁，各类海底光缆网络的拓扑结构从早期的点对点链式网向目前环形网发展，如早期的 MARS、VENUS 观测网和加拿大的 NEPTUNE 观测网最开始都是岸对海的链式网，随后的扩展或合并，逐渐演变成岸对岸的环线网，国内东海和南海的观测实验网络也都是如此，下一步我国的海底观测网也规划采用了环形网拓扑。可靠的海缆切换方法对于建立永久、可靠和鲁棒性高的海底观测网是必要的[29]，随着带 ROADM 功能的海底分支、水下波长选择开关阵列等技术的发展和成熟，海底光缆信息网络正在进一步向栅格网演进，以提高海底光缆网络的抗毁顽存性。

　　3.3 即插即用实现按需扩展

　　海底光缆综合信息网是水下通信、海底探测、海洋观测和导航定位等水下信息的公共传输平台，需要满足这些网络不同时期建设、网络规模扩展的要求。随着水下物联网(IoUT)和海底“支撑海洋科学观测的海缆通信技术(SMART Cable)”概念的兴起，伴随着近程水声通信、水下无线光通信、电磁通信和水下湿插拔连接器等各类无线或有线、声光电磁接入方式的发展，海底光缆网将从早期封闭、不可扩展的网络向能够支撑相关设备(即插即用、灵活动态组网)的方向发展，以提高海底光缆网络的可接入性和可扩展性。

　　3.4 综合防护提升网络安全

　　海底光缆及相关设备在深海环境工作的布设成本高昂、维护难度大，面临自然灾害和海洋作业破坏等安全威胁。传统的海缆防护手段主要是光时域反射仪的光传输性能检测和线路故障定位，仅能实现事后维修，不能对安全威胁提前预警;另一方面，随着国外“吉米卡特”号潜艇海底光缆窃听力量的增强，海底光缆系统也不再是完全安全的网络。2021 年 3 月，美国战略与国际问题研究中心(CSIS)发布《保护海底网络安全：决策者入门指南》[30]，建议美国政府发展海底光缆网络的“零信任”(zero-trust)先锋技术，包括先进的物理层加密和入侵检测技术，确保美国海缆网络在“不值得信任的环境中”也能安全运行。因此，海底光缆网络也需要发展包括海面路由危害监视、海缆线路扰动感应等线路安全和光码分多址加密、噪声隐藏加密等信息安全的综合防护手段，提高网络安全防护能力。

　　3.5 高压大功率多端分布式供电

　　目前的各类网络的供电距离一般在一百千米以内，供电功率一般不超过 15 千瓦，无法满足多业务协同全覆盖的应用需求。未来，随着在海缆网络上接入更多水下业务终端，水下功率需求必将大幅增加，采用超高压、大功率和多端分布式供电将是一种发展趋势。

　　4 结束语

　　海底光缆信息网络的技术研究目前围绕着 2 个核心问题：高可靠性和大功率供电。由于海底设备的维修成本高昂，海底光缆信息网络的水下设备对可靠性的要求非常高。如果按 ITU(国际电信联盟)对传统的海底光缆通信系统水下设备(海缆、中继器、分支器等)25 年使用寿命来要求，目前的各类水下节点设备都无法满足，因此如何提高系统的可靠性是从顶层结构设计、到传输供电体制、再到器件选型都需要贯穿的核心问题，国内外目前在可靠性上有很多理论研究。

　　另一大挑战在于如何向水下远距离的输送大功率高压电能。存在 3 点困难：

　　(1)目前的国内各类网络总体上还是使用的进口岸基远程供电设备，在当前的国际环境下，需要尽快实现可控自主，完成国产化替代;虽然国内已有几家单位已生产出原型机，但还需要更多安全防护功能和可靠性测试(在本文修改期间，国产化的 PFE 已经通过国际验证并应用在了香港-海南国际海缆系统中);

　　(2)目前的有中继海底光缆是按照给海底中继器供电设计的，其设计耐高压不超过 15 kV(一般工作耐压 10kV)，而采用海底光电复合缆其供电距离一般只有几十千米，而且缆径很粗，自重重，使用水深不深，目前全球最深的海底光电复合缆是意大利撒丁岛海域，水深不超过 1800 m，因此需要专门设计适用于长距离、深水深、小缆径和耐高压的有中继海底光缆来传输高压电能;

　　(3)水下节点的直流供电技术还需要突破，尤其是满足 20kV 以上的小尺寸高可靠性的各类恒流转恒压、恒压转恒压和恒流转恒流模块技术。