Трансатлантический телефонный кабель
25 сентября 1956 года был введен в эксплуатацию первый трансатлантический телефонный кабель. Перед вами небольшой FAQ на тему того, почему Интернет и по сей день живет не в небе, а под водой.
Почему телекоммуникационные компании не используют спутники вместо кабелей?
Спутники отлично подходят для некоторых целей: их можно использовать для той местности, где ещё нет оптоволоконных кабелей, плюс они могут транслировать информацию из одной точки в несколько других.
Однако для поразрядной передачи данных нет ничего лучше, чем оптоволокно. Такие кабели могут передавать бо льшие объёмы данных с меньшими затратами.
Сложно точно узнать объёмы международного трафика, проходящего через спутники, но можно точно сказать, что эти объёмы крайне малы. Статистика, опубликованная Федеральной комиссией по связи США, указывает, что на спутники приходится лишь 0,37% всех международных мощностей США.
Хорошо, а что насчёт моего смартфона, он же использует беспроводной обмен данных?
Когда вы используете телефон, то передаёте данные беспроводным методом только до первой вышки связи, которая передаёт данные уже наземным или подводным путём.
Сколько всего подводных кабелей?
В начале 2017 года насчитали около 428 рабочих подводных кабелей по всему миру. Число постоянно меняется, так как подключают новые кабели и списывают старые.
Как они работают?
Современные подводные кабели используют, как мы уже сказали выше, оптоволоконные технологии. Электрический сигнал превращается в свет, излучаемый микролазерами, и передается на высоких скоростях по волокну к приемнику на другом конце, который, в свою очередь, преобразует свет обратно в электрический сигнал.
Они толстые?
Сам кабель с учетом обмотки толщиной примерно с поливальный шланг. А толщина внутренних элементов кабелей, через которые передаётся сигнал, сравнима с человеческим волосом.
Внутренние волокна кабеля покрыты несколькими слоями изоляции и защитного материала. Те участки кабелей, которые пролегают в прибрежной зоне, покрывают дополнительными слоями для повышения прочности.
Подводный кабель в разрезе: 1. полиэтилен; 2. «майларовая» лента; 3. скрученная стальная проволока; 4. алюминиевая водоизолирующая перегородка; 5. поликарбонат; 6. медная или алюминиевая труба; 7. гидрофобный заполнитель; 8. оптические волокна. Спасибо Wikipedia
Кабели действительно лежат прямо на дне океанов?
Да. Ближе к береговой линии их укладывают под грунтом, чтобы избежать повреждений, собственно поэтому их и не видно на пляжах.
Разумеется, кабели должны прокладываться в наиболее безопасных зонах морского дна, где нет разломов, мест рыболовного промысла, участков для сброса якорей кораблями и прочих опасностей для кабеля. Компании, занимающиеся прокладкой подводных кабелей, открыто сообщают о том, где расположены кабели, чтобы уменьшить вероятность их непреднамеренного повреждения.
Их едят акулы?
Повреждения кабелей акулами - один из мифов СМИ. Это стало популярной темой для статей после того, как в прошлом акулы пару раз «напали» на кабель. На сегодняшний день они не являются основной угрозой для кабелей. Тем не менее кабели часто повреждаются, в среднем более 100 раз в год. Вы редко слышите о повреждениях из-за того, что многие компании, работающие в этой сфере, используют подход «безопасность в цифрах»: до тех пор, пока кабель не будет восстановлен, тот поток данных, который он должен был обслуживать, будет распределён между другими кабелями.
Какова общая длина всех кабелей?
По состоянию на 2017 год общая длина всех действующих кабелей составляет около 1,1 миллиона километров.
Некоторые кабели очень короткие: кабель компании CeltixConnect, соединяющий Ирландию и Великобританию, протянут всего на 131 километр. Другие же кабели могут быть невероятно длинными, например, кабель Asia America Gateway, длина которого составляет 20 000 километров.
Карту-то дайте
Почему между одними странами много соединений, а между другими их вообще нет?
Давайте для начала обратимся к цитате Генри Дэвида Торо:
Наши изобретения обычно похожи на привлекательные игрушки, которые отвлекают наше внимание от действительно важных вещей. Мы спешим строить магнитный телеграф от штата Мэн до Техаса, однако, возможно, Мэн и Техас не имеют никаких важных данных, которые нужно было бы передавать через этот телеграф.
Европа, Азия и Латинская Америка постоянно обмениваются большим количеством данных с Северной Америкой. Из-за того, что Австралия и Латинская Америка данными в таких количествах не обмениваются, между ними и нет никаких кабелей. Зато если кабели появятся, мы будем знать, что там происходит что-то интересное 🙂
Кому принадлежат кабели?
Традиционно кабели принадлежали телекоммуникационным агентствам, которые формировали консорциум из тех, кто заинтересован в использовании кабелей. В конце 90-х годов прошлого столетия приток новых компаний создал большое количество частных кабелей, мощности которых продавались их пользователям.
На сегодняшний день существуют и частные, и принадлежащие консорциумам кабели. Самое большое изменение в организации передачи данных через кабели произошло в типе компаний, занимающихся этим.
Поставщики контента, такие как Google, Facebook, Microsoft и Amazon - главные инвесторы в кабельный бизнес. Объём мощности, развёрнутый частными операторами вроде поставщиков контента, превысил за последние годы тот объём мощности, который обеспечивали операторы интернет-магистралей.
Кто использует эти кабели?
Вы, например. Пользователи мощностей подводных кабелей - разные люди и компании, правительства, операторы сотовой связи, транснациональные корпорации и поставщики контента. Любой человек, который вышел в Интернет, уже пользуется подводными кабелями, независимо от устройства.
Какие объёмы информации они могут передавать?
Пропускная способность у всех кабелей разная. Новые кабели могут пропускать больший объём данных, чем те, которые были проложены 15 лет назад. Готовящийся к эксплуатации кабель MAREA сможет передавать данные со скоростью 160 терабит в секунду.
Принято думать, что мировая информационная паутина — это нечто неосязаемое. И отчасти это так. Атмосфера планеты за последнюю сотню лет превратилась из банальной смеси азота и кислорода в густой бульон из радиоволн. Но не стоит заблуждаться — каждый бит информации, прежде чем стать эфирным электромагнитным излучением, обязательно проделывает неблизкий путь по проводам, большая часть которых проложена по океанскому дну.
Попытки соединить континенты проводами начались в первые же годы после изобретения самого телеграфа. В 1840 году английский профессор Уитстон представил на рассмотрение парламента проект прокладки подводного кабеля от Дувра к французскому берегу, но не получил согласия законодателей и, соответственно, денег.
Через два года изобретатель наиболее распространенной версии телеграфа Сэмюэл Морзе связал кабелем берега бухты Нью-Йорка и передал по нему сообщение. Тогда же он предсказал, что через недолгое время телеграф свяжет Старый Свет с Новым. Через десятилетие после этого компания братьев Джона и Джекоба Бреттов запустила телеграфное сообщение между Англией и Францией, проложив одножильный медный провод, одетый в гуттаперчу и стальную оплетку, под водами Ла-Манша.
Nexans Skaggerak — специализированное судно, построенное в 1976 году новрежской компанией Øgreys Mekaniske Verksted для подводной прокладки силовых кабелей и шлангопроводов. В марте 2010 года модернизирован в ремонтных доках Cammell Laird в Биркенхеде, Англия. Судно было распилено поперек, и между двумя его половинками была вварена дополнительная секция длиной 12.5 метра. Также на Skagerrak установили новую поворотную платформу. Справа на фото — силовой кабель, предназначенный для укладки в море, поступает с берега по специальному транспортеру, исключающему слишком резкие перегибы, и складируется в специальном отсеке, цилиндрической формы. Современный подводный силовой кабель может иметь диаметр порядка 100 мм. Метр такой «ниточки» вполне может потянуть на пару десятков килограмм, поэтому немудрено, что для контроля укладки требуются несколько дюжих рабочих. Снизу на фото — поворотная платформа, установленная на Skagerrak, имеет диаметр 29 метров и полезную нагрузку 7000 тонн, при объеме 2000 кубометров.
Человеком, соединившим мгновенной связью Старый и Новый Свет, стал американский предприниматель Сайрус Филд, основавший в 1854 году «Нью-Йоркско-Ньюфаундлендскую и Лондонскую телеграфную компанию». Вице-президентом стал известный нам Сэмюэл Морзе. Укладка кабеля началась в 1857 году при содействии правительств США и Великобритании, предоставивших для использования в роли кабелеукладчиков военные корабли: пароходофрегат «Ниагара» и парусно-паровой линкор «Агамемнон». На дно Атлантики было уложено 620 км кабеля, после чего он оборвался.
Следующая попытка была предпринята через год — «Ниагара» и «Агамемнон», соединив концы кабеля посередине океана, отправились в разные стороны. После нескольких обрывов корабли вернулись в Ирландию для пополнения запасов. Следующий старт — в июле того же года — принес успех, на который уже мало кто надеялся. Но… телеграф проработал около месяца и замолчал.
Неутомимый Филд вернулся к своей затее в 1865 году, зафрахтовав в качестве кабелеукладчика крупнейшее судно той поры — «Грейт Истерн». С него на дно было уложено три четверти линии, когда 2 августа кабель вновь оборвался и ушел на дно. Наконец, в 1866 году телеграфная линия пересекла Атлантику, а в самом начале прошлого века — безбрежный Тихий океан.
Вплоть до 30-х годов XX века главной проблемой межконтинентальных коммуникаций было низкое качество изоляции. Основными материалами для ее изготовления служили натуральные полимеры каучук и гуттаперча, сверху кабель обвивался броней из стальной проволоки, а на прибрежных участках броня иногда делалась двухслойной для защиты от якорей и рыбацких снастей.
Возможность мгновенной передачи данных на тысячи километров сейчас воспринимается как должное — уже полторы сотни лет никто не удивляется. Но за очевидностью стоят немаленькие технологические ухищрения.
Всемирная Сеть — это не только пропускная способность и протяженность, но еще масса и объем. Чтобы убедится в этом достаточно поглядеть на барабан, в котором хранится свернутый кабель. Размеры этой «катушки» вполне соответствуют масштабам решаемых задач. Современный кабельный барабан на специализированном судне — это тысячи тонн и кубометров плюс специальные системы для укладки кабеля и его размотки. А барабанов таких на флагманах «проводного флота» — по три-четыре.
Конструкция должна обеспечить намотку, размотку и хранение кабеля без перегибов, сильных нагрузок и прочего экстрима. Именно с этим связан большой диаметр «катушки» — современные подводные провода не рассчитаны на сколь-нибудь серьезный изгиб, поэтому сворачивать моток слишком туго нельзя — сломается.
Сегодняшние оптоволоконные кабели имеют многоуровневую защиту от едкой морской воды и механических повреждений. Пучок передающих волокон «плавает» в гелевом гидрофобном наполнителе внутри медной или алюминиевой трубки, покрытой слоем эластичного поликарбоната и алюминиевым экраном. Следующий слой- скрученная стальная проволока, обернутая майларовой лентой. Снаружи кабель одет в полиэтиленовую «рубашку». Другой вариант — кабель с профилированным несущим сердечником. В такой схеме до восьми оптических пар помещаются внутри каждого из шести экструдированных в полиэтиленовом шнуре каналов, заполненных гелем. Пары защищены навитой майларовой лентой, медным экраном и толстой полиэтиленовой оплеткой. В центре шнура проложена толстая стальная проволока для придания кабелю жесткости. Гарантия на подводные кабели связи — не менее 25 лет.
Откуда разматывают интернет
Первая попытка использовать подводный кабель для передачи сигнала — тогда еще не телеграфного — была предпринята в России в 1812 году П. Шиллингом для подрыва с берега морских мин, снабженных электрическим запалом.
Первая попытка проложить телеграфный кабель под водой была предпринята в 1839 году в Индии. Восточно-Индийская телеграфная компания проложила кабель по дну реки Хугли, неподалеку от Калькутты. К сожалению, данные об использовании линии до нас не дошли.
Первый трансатлантический кабель, проложенный между в 1858 году, прослужил всего около месяца. Кабели 1865−66 гг служили без ремонта около пяти лет, а ряд секций кабеля 1873 года (Ирландия — Ньюфаундленд) — около девяноста лет.
К 1900 году в мире было проложено 1750 подводных телеграфных линий общей протяженностью около 300 тысяч километров. Первая телефонная линия через Атлантику была уложена в 1956 году.
Самый длинный подводный силовой кабель проложен по дну Северного моря между г. Эемсхавен (Нидерланды) и Феда (Норвегия). Длина линии NorNed — 580 км, она рассчитана на 700 МВт. Эксплуатация началась в мае 2008 года.
Длина линии Unity, соединившей в 2010 году Японию (город Чикура) с западным побережьем США (Лос-Анжелес) по дну Тихого океана, составляет 10 тыс. км, пропускная способность — 7.68 Тбит/с.
Высоковольтные магистрали, связывающие с Большой землей острова, нефтяные платформы и ветряные электростанции, защищены еще лучше коммуникационных. Проводниками обычно служат три медные жилы, каждая из которых экранирована полупроводниковой лентой и толстым слоем изолятора из сшитого полиэтилена. Поверх изолятора проложен еще один экран, навита водонепроницаемая лента. Снаружи каждая токопроводящая жила закрыта герметичной свинцовой оболочкой и антикоррозионной полиэтиленовой оплеткой. Если в качестве основного изолятора используется этиленпропиленовая резина (ЭПР), свинцовый слой зачастую не используется в целях облегчения конструкции. В состав современного силового кабеля обязательно включается как минимум одна оптоволоконная пара для передачи данных. Проводники и оптоволокно заливаются полипропиленом или полиэтиленом, покрываются лентой-усилителем, полимерной оплеткой, броней из стальной проволоки и еще одним слоем из полиэтиленовой пряжи толщиной не менее 4 мм. Как правило, такие кабели служат верой и правдой десятки лет. Быстрое развитие морской ветроэнергетики и нефтегазодобычи привело к тому, что в настоящее время все имеющиеся на планете восемь заводов по производству подводного силового кабеля работают на пределе мощности. И спрос на их продукцию только растет.
Итальянский кабелеукладчик Gliulio Verne
Дело техники
Итак, мировой спрос на трафик просто сумасшедший — по данным агентства Telegeography, с 2007 года он растет на 100% в год. Подводные линии электропередач разрастаются вместе с альтернативной энергетикой. Отличный кабель у нас имеется. Остается только соединить им острова и континенты.
Создание подводной кабельной системы — сложнейшая операция, выполняемая профессионалами экстра-класса в экстремальных условиях с хирургической точностью. Первым делом выявляется оптимальный маршрут. С помощью специальных судов, оснащенных гидролокаторами бокового обзора, подводными аппаратами с дистанционным управлением и акустическими профилометрами Доплера, океанологи исследуют участки дна, на которые вскоре ляжет нить. Тщательно фиксируются и анализируются высотный профиль маршрута, состав донного грунта, сейсмическая активность зоны, наличие и характер течений, естественных и искусственных препятствий в коридоре прокладки. По полученным данным составляется конфигурация линии и технологическая карта прокладки. На критически важные точки маршрута выставляются бакены, оснащенные GPS-передатчиками и радиомаяками. Лишь после этого в дело вступают суда-кабелеукладчики.
Cable Innovator водоизмещением 10557 тонн — самое большое в мире судно, созданное для прокладки оптического кабеля. Построено в 1995 году на финских верфях Kvaerner Masa, принадлежит компании Global Marine Systems. Три 17-метровых барабана могут вместить по 2333 тонны кабеля каждый. 60 дней корабль с экипажем в восемь десятков человек может функционировать в режиме полной автономности, разматывая кабельную линию на скорости до 6.6 узлов (чуть больше 12 км/ч).
Серьезных различий между кабельными судами для прокладки силовых и коммуникационных линий нет. Разница лишь в специфической оснастке. Кроме того, «силовики» обычно работают в прибрежных районах, а оптику тянут на тысячи километров в открытом море. Самые большие и производительные в мире суда, специализирующиеся на высоковольтных магистралях, — норвежский укладчик Skagerrak, принадлежащий компании Nexans, и Giulio Verne итальянской корпорации Prysmian Group. Cable Innovator из флотилии Global Marine Systems водоизмещением 10557 т не имеет равных среди «связистов» — он может взять на борт 8500 км оптического кабеля. Крупнейшие флотилии кабельных судов базируются в Тихом океане — восемь судов трудятся на американскую компанию SubCom и столько же на ее японского конкурента NEC. Характерные особенности кабелеукладчиков — малая рабочая осадка, не превышающая 10 м, обязательное оснащение системами динамического позиционирования и гидроакустической ориентации, а также чрезвычайно чувствительные движители, позволяющие регулировать скорость с аптекарской точностью. Современный кабелеукладчик оснащен многошкивной кабельной машиной-лебедкой, развивающей тягу до 50 т, спускающей кабель в воду со скоростью порядка 1,5 км/ч. Кроме того, на борту имеются краны для погружения и подъема подводных аппаратов, устройства для сращивания и резки, водолазное оборудование и многое другое.
Схематическая карта первого трансатлантического кабеля, проложенного по дну летом 1858 года. Из-за несовершенства конструкции, плохой изоляции и использования слишком большого напряжения для передачи, линия связи тогда проработала всего около месяца, причем качество и, соответственно, скорость связи все время были ниже всякой критики. 1 сентября 1858 года через Атлантику было передано последнее сообщение, после чего континенты вновь оказались разъединенными.
К 1861 году в различных частях света были проложены около 20 тысяч километров подводного кабеля, но в рабочем состоянии было не более четверти из них.
Америка и Европа были окончательно соединены телеграфом 27 июля 1866 года, после чего связь уже никогда не прерывалась более, чем на несколько часов.
Аренда такого чуда техники тянет примерно на $100000 в сутки, тем не менее спрос превышает предложение. К примеру, кабелеукладчик Tyco Resolute компании SubCom, цилиндрические ангары которого вмещают 2500 км оптического кабеля, обеспечен работой на несколько лет вперед. То же можно сказать и о Skagerrak. Да и остальные не сидят без работы: рыболовные снасти, корабельные якоря, оползни и землетрясения, повреждающие подводные магистрали, держат эскадру кабельных судов в постоянной боевой готовности. Зафиксированы случаи разрыва кабеля из-за укусов акул и даже хищения десятков километров силовых линий пиратами. Только в Атлантике выполняется до 50 ремонтных операций в год. Но это дело техники…
На дно
Укладка любого кабеля начинается с суши. Эту ювелирную операцию обычно проводит команда опытных водолазов. Кабелеукладчик подходит к берегу поближе, встает по заданному курсу и стравливает на воду требуемый отрезок «нитки», соединенный с вытяжным тросом, предварительно заведенным с берега через врытую в грунт длинную трубу. В ходе этой операции вытравленный кабель висит на поплавках во избежание критических перегибов и спутывания. Процесс вывода троса и кабеля на соединительный щиток контролируется визуально посредством телекамер — починить этот отрезок линии впоследствии будет гораздо сложнее, чем какой-либо другой. Проверка целостности кабеля подачей сигнала (или напряжения, если он силовой) происходит во время укладки в постоянном режиме. Если все в норме — труба замуровывается со стороны моря, из нее откачивается вода, а вместо нее внутрь подается антикоррозийная смесь ингибиторов, биоцидов, убивающих водные бактерии, и раскислителя, поглощающего кислород. Береговая укладка, несмотря на кажущуюся простоту, — самый долгий этап работ. Команде Бьорна Ладегаарда, инженера компании Nexans, понадобилось целых три недели, чтобы в январе этого года подцепить к сети силовую ветку на пляжах Майорки на участке всего около 500 м!
В открытом море все проще, но и там свои трудности. Рельеф морского дна редко бывает достаточно удобным для так называемой свободной укладки, когда «нитка» опускается прямо на грунт. Так, силовую магистраль между Испанией и Балеарами пришлось зарывать на участке 283 км, в том числе на глубинах более километра. Еще 23 км были вырублены в скале!
В подводных дебрях незаменимые помощники инженеров — глубоководные аппараты с дистанционным управлением через шланг-кабель. Специалисты компании Nexans имеют в своем распоряжении три машины. Маленький и юркий CapTrack с комплексом датчиков, трансмиттером GPS, мощными прожекторами и телекамерами предназначен для оперативного мониторинга и точной укладки «нитки» на дно. На участках с экстремально сложным рельефом используется подводный бульдозер Spider с дополнительным «вооружением» в виде буровой головки, водометов и мощного насоса. Рука-манипулятор Spider может оснащаться целой кучей жутких инструментов, предназначенных для разрушения. Большую же часть работы на маршрутах выполняет траншейная машина Capjet со своим плугом-водометом. Вскрытый грунт постоянно откачивается насосом из полутораметровой траншеи и подается за корму Capjet, засыпая уложенный кабель.
Когда на пути прокладки оказываются более серьезные препятствия, инженеры используют арочные системы перехода. Кабель в специальном рукаве подвешивается на заякоренных герметичных стальных баллонах, наполненных воздухом. При наличии «попутных» трубопроводов кабель закрепляется на них специальными клипсами. Если через трубы приходится «перешагивать», применяются бетонные мостики или защитные рукава, укладываемые в нужном месте подводными аппаратами. В зонах с устойчивыми донными течениями кабель, как и любое цилиндрическое тело, подвергается разрушительному воздействию вихревых вибраций. Постепенно эти незаметные глазу высокочастотные колебания разрушают даже железобетонные балки. Для борьбы с этой бедой «нитка» одевается в пластиковое спиралевидное «оперение». Чтобы предотвратить перетирание изоляции о скалистый грунт, используются мягкие полиуретановые маты или ленточные протекторы. Все операции по удлинению, разветвлению кабеля, установке на него усилителей и контрольной аппаратуры производятся на судне непосредственно перед укладкой данного участка на дно. На финише маршрута кабелеукладчик повторяет операцию по выводу магистрали на берег. После этого линия тестируется и запускается в эксплуатацию.
А не проще ли запустить на орбиту пару спутников, спросите вы? Не проще. Скорости не те — мегабиты в секунду для XXI века уже не годятся. Да и гигабиты — тоже. Подводные терабиты совсем другое дело…
Четвертая прокладка трансатлантического кабеля началась 23 июля 1865г. из Ирландии. И снова возникли трудности. Приборы сигнализировали о повреждении изоляции. Оказалось, что твердая сталь, из которой были изготовлены проволоки брони, оказалась очень хрупкой и под действием тяжести уложенных один на другой витков кабеля ломалась на куски. Такие куски пропарывали изоляцию. Экспедиция закончилась неудачей. Для следующей экспедиции был изготовлен новый кабель; на этот раз он имел броню не из твердых, а из мягких стальных оцинкованных проволок. Усовершенствовали приборы и механизмы на корабле. Пятая экспедиция началась 13 июля 1866г. Она оказалась наиболее успешной. |
27 июня 1866г. корабль бросил якорь в бухте Ньюфаундленда. Этот день принято считать началом регулярной постоянной электрической связи между Европой и Америкой.
Тогда же был поднят со дна океана кабель, затонувший ранее, испытан и сращен с запасным кабелем на судне. Таким образом, 8 сентября 1866г. второй кабель соединил оба материка.
Успех 1866г. способствовал небывалому развитию техники подводных кабелей. Еще 4 кабеля пересекли Атлантику. Кабели прокладывали в Тихом и Индийском океанах, Средиземном море, Южной Атлантике.
В 1880-е годы конструкция подводных кабелей была значительно усовершенствована. Токопроводящая жила скручивалась не из семи одинаковых проволок, а состояла из центральной медной проволоки диаметром 3-3,1 мм и повива из 12 медных проволок диаметром 1,05 мм. Диаметр такой жилы возрос всего на 35-40%, а ее сечение увеличилось вдвое. Сопротивление жилы постоянному току уменьшилось, следовательно, еще более возросли скорости распространения тока и телеграфной передачи. Усилена была броня кабеля, ее теперь составляли не 12, а 18 (и даже 24) проволок диаметром 2,1-2,4 мм.
Первый трансатлантический телефонный кабель TAT-1 был проложен между городами Обан (Шотландия) и Кларенвилль (Ньюфаундленд) в течение 1955-1956 гг. и введен в эксплуатацию 25 сентября 1956 г. Он содержал 36 независимых каналов передачи речи с полосой пропускания 4 КГц и 51 усилитель, расположенные на расстоянии 70 км друг от друга. За первые 24 часа с его помощью было совершено 588 звонков Лондон-США и 118 Лондон-Канада. В скором времени количество каналов было увеличено до 48, а полоса пропуcкания сузилась до 3 КГц. В 1978 г. TAT-1 был отключен.
Второй трансатлантический телефонный кабель ТАТ-2 был введен в эксплуатацию 22 сентября 1959 г. Благодаря технологии концентрации каналов путём использования естественных пауз в разговоре (англ. time-assigned speech interpolation, TASI), число каналов в нем было доведено до 87. При использовании этой технологии клиенту выделялся канал только в те моменты, когда он действительно говорил.
Основанный на коаксиальном кабеле TAT-3 соединял Великобританию и Нью-Джерси и включал в себя 138 голосовых каналов, способных поддерживать 276 одновременных соединений, что, однако, потребовало уменьшить расстояние между усилителями до 37 км.
Современные трансатлантические кабели создаются на базе оптоволоконных каналов и топологии «самовосстанавливающееся кольцо» («self-healing ring»).
То, что вы видите выше, это подводный кабель связи.
Диаметром он 69 миллиметров, и именно он переносит 99% из всего международного трафика связи (т.е. интернет, телефония и прочие данные). Соединяет он все континенты нашей планеты, за исключением Антарктиды. Эти удивительные волоконно-оптические кабели пересекают все океаны, и длинной они сотни тысяч, да что говорить, миллионы километров.
Карта Мира подводной кабельной сети
Это «CS Cable Innovator», он специально разработан для прокладки волоконно-оптического кабеля и является крупнейшим в своем роде кораблем в мире. Построен он в 1995 году в Финляндии, он 145 метров в длину, а шириной он 24 метра. Он способен перевозить до 8500 тонн волоконно-оптического кабеля. Корабль имеет 80 кают, из которых 42 — каюты офицеров, 36 — каюты экипажа и две каюты класса люкс.
Без технического обслуживания и дозаправки он может трудиться 42 дня, а если его будет сопровождать корабль поддержки, то все 60.
Первоначально, подводные кабели были простыми соединения типа точка-точка. Сейчас же подводные кабели стали сложнее и они могут делиться и разветвляться прямо на дне океана.
С 2012 года провайдера был успешно продемонстрирован подводный канал передачи данных с пропускной способностью в 100 Гбит/с. Тянется он через весь Атлантический океан и длина его равна 6000 километрам. Представьте себе, что три года назад пропускная способность меатлантического канала связи была в 2,5 раза меньше и была равна 40 Гбит/с. Сейчас корабли подобные «CS Cable Innovator» постоянно трудятся дабы обеспечивать нас всё быстрым межконтинентальным интернетом.
Сечение подводного кабеля связи
1. Полиэтилен
2. Майларовое покрытие
3. Многожильные стальные провода
4. Алюминиевая защита от воды
5. Поликарбонат
6. Медная или алюминиевая трубка
7. Вазелин
8. Оптические волокна
По дну моря оптоволоконный кабель укладывается за один раз от одного берега до другого. В некоторых случаях для организации ВОЛС по дну моря/океана требуется несколько кораблей, так как необходимое количество кабеля на одно судно может не поместиться.
Подводные оптоволоконные линии связи делятся на репитерные (с использованием подводных оптических усилителей) и безрепитерные. Первые из них подразделяются на прибрежные линии связи и магистральные трансокеанские (межконтинентальные). Безрепитерные линии связи делятся на прибрежные линии связи и линии связи между отдельными пунктами (между материком и островами, материком и буровыми станциями, между островами). Существуют и линии связи с применением удаленной оптической накачки.
Кабели ВОЛС для прокладки по дну, как правило, состоят из оптического сердечника, токоведущей жилы и внешних защитных покровов. Кабели для безрепитерных оптоволоконных линий имеют такую же структуру, но у них токоведущая жила отсутствует.
Особые проблемы прокладки ВОЛС через водные препятствия (под)водой связаны с ремонтом морских линий связи. Ведь, лежа долгое время на морском дне, кабель становится практически невидимым. Кроме того, течения могут отнести оптоволоконный кабель от места его первоначальной прокладки (даже на многие километры), а рельеф дна сложен и разнообразен. Повреждения кабелю могут наноситься якорями кораблей и представителями морской фауны. Возможно также отрицательное воздействие на него при дноуглубительных работах, установке труб и бурении, а также при подводных землетрясениях и оползнях.
Вот так он выглядит на дне. Каковы экологические последствия прокладки телекоммуникационных кабелей на морском дне? Как это влияет на дно океана и животных, которые там живут? Хотя буквально миллионы километров кабелей связи были размещены на дне моря в течение последнего столетия, это никак не повлияло на жизнь подводных обитателей. Согласно недавнему исследованию, кабель оказывает лишь незначительные воздействия на животных, живущих и находится в пределах морского дна. На фотографии выше мы видим разнообразие морской жизни рядом с подводным кабелем, который пересекает континентальный шельф Half Moon Bay.
Тут кабель всего лишь 3,2 см. толщины.
Многие опасались, что кабельное телевидение загрузит каналы, но на самом деле оно увеличило нагрузку всего лишь на 1 процент. Причем кабельное телевидение, которое может идти по подводным волокнам уже сейчас имеет пропускную способность в 1 Терабит, в то время как спутники дают в 100 раз меньше. И если хотите купить себе такой межатлантический кабель, то он вам обойдется в 200-500 миллионов долларов.
А вот сейчас я вам расскажу про первый кабель через океан. Вот слушайте …
Вопрос о том, как наладить электрическую связь через огромные просторы Атлантического океана, разделяющего Европу и Америку, волновал умы ученых, техников и изобретателей уже с начала сороковых годов. Еще в те времена американский изобретатель пишущего телеграфа Самуэль Морзе высказал уверенность в том, что возможно проложить телеграфный «провод по дну Атлантического океана».
Первая мысль о подводном телеграфировании возникла у английского физика Уитстона, который в 1840 году предложил свой проект соединения Англии и Франции телеграфной связью. Его идея была, однако, отвергнута как неосуществимая. К тому же в то время не умели еще так надежно изолировать провода, чтобы они могли проводить электрический ток, находясь на дне морей и океанов.
Положение изменилось после того, как в Европу доставили вновь открытое в Индии вещество — гуттаперчу, и германский изобретатель Вернер Сименс предложил покрывать ею провода для изоляции. Гуттаперча как нельзя более подходит для изоляции именно подводных проводов, ибо, окисляясь и ссыхаясь в воздухе, она нисколько не изменяется в воде и может сохраняться там неопределенно долгое время. Так был решен важнейший вопрос об изоляции подводных проводов.
23 августа 1850 года в море вышло для прокладки кабеля специальное судно «Голиаф» с буксирным пароходом.
Путь их лежал от Дувра к берегам Франции. Впереди шло военное судно «Вигдеон», указывавшее «Голиафу» и буксиру заранее определенный путь, отмеченный буями с развевавшимися на них флагами.
Все шло хорошо. Установленный на борту парохода цилиндр, на который был намотан кабель, равномерно разматывался, и провод погружался в воду. Через каждые 15 минут к проводу подвешивали груз в 10 килограммов 4 свинца, чтобы он погружался на самое дно. На четвертые сутки «Голиаф> достиг французского берега, кабель был выведен на сушу я соединен с телеграфным аппаратом. В Дувр по подводному кабелю была послана приветственная телеграмма из 100 слов. Огромная толпа, собравшаяся в Дувре у конторы телеграфной компании и с нетерпением ожидавшая вестей из Франции, с большим воодушевлением приветствовала рождение подводной телеграфии.
Увы, эти восторги оказались преждевременными! Первая телеграмма, переданная по подводному кабелю с французского берега в Дувр, оказалась и последней. Кабель внезапно отказался работать. Только через некоторое время узнали причину столь внезапной порчи. Оказалось, что какой-то французский рыбак, закидывая невод, случайно зацепил кабель и вырвал из него кусок.
Но все же, несмотря на первую неудачу, даже самые ярые скептики поверили в подводную телеграфию. Джон Бретт организовал в 1851 году второе акционерное общество для продолжения дела. На этот раз был уже учтен опыт первой прокладки, и новый кабель был устроен по совершенно другому образцу. Этот кабель отличался от первого: он весил 166 тони, в то время как вес первого кабеля не превышал 14 тонн.
На этот раз предприятие увенчалось полным успехом. Специальное судно, укладывавшее кабель, прошло без особых затруднений путь из Дувра до Кале, где конец кабеля был соединен с телеграфным аппаратом, установленным в палатке прямо на прибрежном утесе.
Через год, 1 ноября 1852 года было установлено прямое телеграфное сообщение между Лондоном и Парижем. Вскоре Англия была соединена подводным кабелем с Ирландией, Германией, Голландией и Бельгией. Затем телеграф связал Швецию с Норвегией, Италию - с Сардинией и Корсикой. В 1854-1855 гг. был проложен подводный кабель через Средиземное и Черное моря. По этому кабелю командование союзных войск, осаждающих Севастополь, сносилось со своими правительствами.
После успеха этих первых подводных линий вопрос о прокладке кабеля через Атлантический океан для соединения Америки с Европой телеграфной связью был поставлен уже практически. За это грандиозное дело взялся энергичный американский предприниматель Сайрос Филд, образовавший в 1856 году «Трансатлантическую компанию».
Невыясненным был, в частности, вопрос о том, может ли электрический ток пробежать огромное расстояние в 4-5 тысяч километров, отделяющее Европу от Америки. Ветеран телеграфного дела Самуэль Морзе ответил на этот вопрос утвердительно. Для большей уверенности Филд обратился к английскому правительству с просьбой соединить в одну линию все имевшиеся в его распоряжении провода и пропустить через них ток. В ночь на 9 декабря 1856 года все воздушные, подземные и подводные провода Англии и Ирландии были соединены в одну непрерывную цепь длиной в 8 тысяч километров. Ток легко прошел через громадную цепь, и с этой стороны больше сомнений не было.
Собрав все необходимые предварительные сведения, Филд приступил в феврале 1857 года к изготовлению кабеля. Кабель состоял из семипроволочного медного каната с гуттаперчевой оболочкой. Жилы его были обложены просмоленной пенькой, а снаружи кабель был еще обвит 18 шнурами из 7 железных проволок каждый. В таком виде кабель длиной в 4 тысячи километров весил три тысячи тонн. Это значит, что для его перевозки по железной дороге понадобился бы состав из 183 товарных вагонов.
История прокладки кабеля изобылует массой непредвиденных обстоятельств. Он несколько раз обрывался, спаянные куски «не желали» доставлять енергию к месту назначения.
Неутомимый Сайрое Филд организовал компанию, чтобы еще раз попытаться проложить кабель через неподатливый океан. Изготовленный компанией новый кабель состоял из семипроволочного шнура, изолированного четырьмя слоями. Снаружи кабель был покрыт слоем «просмоленной пеньки и обмотан десятью стальными проволоками. Для прокладки кабеля было приспособлено специальное судно «Грейт Истерн» — в прошлом прекрасно оборудованный океанский пароход, не окупавший расходов по пассажирскому движению и снятый с рейсов.
Уже на другой день после отплытия с Грейт Истерн электротехники обнаружили, что по кабелю прекратилось прохождение тока. Пароход, проделав чрезвычайно сложный и опасный маневр, во время которого чуть было не произошел разрыв кабеля, сделал полный поворот и стал обратно наматывать уже спущенный на дно кабель. Вскоре, когда кабель стал подниматься из воды, все заметили причину порчи: через кабель был проткнут острый железный прут, задевший гуттаперчевую изоляцию. Кабель портился еще дважды. Когда стали поднимать обратно кабель с глубины 4 тысяч метров, он от сильного натяжения оборвался и утонул.
Компания изготовила новый кабель, значительно улучшенный по сравнению с прежним. «Грейт Истерн» был оборудован новыми машинами для укладки кабеля, а также специальными приспособлениями, предназначенными для подъема кабеля со дна. Новая экспедиция отправилась в путь 7 июля 1866 года. На этот раз полный успех увенчал отважное предприятие: «Прейт Истерн» достиг американского берега, проложив, наконец, телеграфный кабель через океан. Этот «кабель действовал почти без перерыва в течение семи лет.
Третий трансатлантический кабель был проложен англоамериканской телеграфной компанией в 1873 году. Он соединял Пти-Минон возле Бреста во Франции с Ньюфаундлендом. В течение последующих 11 лет та же компания проложила между Валенсией и Ньюфаундлендом еще четыре кабеля. В 1874 году была построена телеграфная линия, соединявшая Европу с Южной Америкой.
В 1809 году, то есть через три года после прокладки подводного кабеля через Атлантический океан, была завершена постройка еще одного грандиозного телеграфного предприятия — Индо-европейской линии. Эта линия соединила двойным проводом Калькутту с Лондоном. Длина ее — 10 тысяч километров.
Значительно позже, чем через Атлантику, был проложен телеграфный кабель через весь Великий океан. Так телеграфная сеть опутывала весь земной шар. Благодаря этим линиям практически мгновенно действует всемирная паутина – Интернет.
А я пока напомню вам и Оригинал статьи находится на сайте ИнфоГлаз.рф Ссылка на статью, с которой сделана эта копия -
Описывая систему кабелей, которые поддерживают работу Интернета, Нил Стивенсон (Neal Stephenson) как-то сравнил Землю с материнской платой компьютера.
Ежедневно вы видите на улицах телефонные столбы, соединяющие сотни километров проводов, и знаки, предупреждающие о зарытых оптоволоконных линиях, но ведь на самом деле, это лишь малая часть физического облика глобальной Сети. Основные коммуникации прокладываются в самых холодных глубинах океана, и в сегодняшней статье мы перечислим 10 любопытных фактов об этих подводных кабелях.
1. Монтаж кабеля — это медленный, утомительный и дорогостоящий процесс
99% международных данных передается по проводам, лежащим на дне океана, которые называются подводными коммуникационными кабелями. В общей сложности, их длина превышает сотни тысяч миль, а прокладывают такие провода даже на глубине 9 км.
Установка кабелей производится специальными кораблями-укладчиками. Им нужно не просто сбросить на дно провод с прикрепленным грузом, но и проследить за тем, чтобы он проходил только по плоской поверхности, минуя коралловые рифы, обломки затонувших кораблей и другие распространенные препятствия.
Диаметр мелководного кабеля составляет примерно 6 см, а вот глубоководные кабели намного тоньше — толщиной с маркер. Разница в параметрах обусловлена обыкновенном фактором уязвимости — на глубине свыше 2 км практически ничего не происходит, поэтому кабель не нужно покрывать оцинкованным защитным слоем. Провода, расположенные на небольших глубинах, закапывают на дне, используя направленные струи воды под высоким давлением. Хотя стоимость прокладки одной мили подводного кабеля варьируется в зависимости от его общей длины и назначения, этот процесс всегда обходится в сотни миллионов долларов.
2. Акулы пытаются съесть Интернет
Никто не знает, почему именно акулам так нравится грызть подводные кабели. Возможно, это как-то связано с электромагнитными полями. Или же они просто любопытны. А может быть, таким образом они пытаются уничтожить нашу коммуникационную инфраструктуру перед сухопутной атакой. По сути, акулы в буквальном смысле жуют наш Интернет и иногда повреждают изоляцию проводов. В ответ на это такие компании, как Google, покрывают свои коммуникации слоем защитного кевлара.
3. Под водой Интернет уязвим так же, как и под землей
Ежегодно бульдозеры разрушают подземные коммуникационные кабели, и хотя в океане нет подобной строительной техники, под водой проводам угрожают множество других опасностей. Помимо акул, интернет-кабели могут быть повреждены корабельными якорями, рыбацкими сетями и различными стихийными бедствиями.
Одна из компаний, базирующаяся в Торонто, предложила прокладывать такие провода через Арктику, которая соединяет Токио и Лондон. Ранее это считалось невозможным, но климат изменился, и благодаря тающему ледяному покрову данный проект стал вполне реализуемой, но все еще невероятно дорогой задачей.
4. Использование подводных кабелей — это далеко не новая идея
Подводный телеграф между Америкой и Европой
В 1854 году начался монтаж первого трансатлантического телеграфного кабеля, который связывал Ньюфаундленд и Ирландию. Спустя 4 года, была отправлена первая передача с текстом: «Лоус, Уайтхаус получил пятиминутный сигнал. Сигналы катушки слишком слабы для передачи. Попробуйте отправлять медленно и размеренно. Я поставил промежуточный шкив. Ответьте катушками». Согласитесь, не очень вдохновляющая речь («Уайтхаусом» здесь называют Уилдмана Уайтхауса (Wildman Whitehouse), занимавшего на тот момент должность главного электрика Атлантической телеграфной компании).
Для исторической справки: в течение этих четырех лет конструирования кабеля Чарльз Диккенс (Charles Dickens) продолжал писать романы, Уолт Уитмен (Walt Whitman) опубликовал сборник «Листья травы» (Leaves of Grass), небольшое поселение под названием Даллас было официально присоединено к штату Техас, а Авраам Линкольн (Abraham Lincoln) — баллотирующийся в Сенат США — выступил со своей знаменитой речью о «Разделенном Доме».
5. Шпионы обожают подводные кабели
В разгар холодной войны СССР часто транслировала слабо закодированные сообщения между своими двумя основными военно-морскими базами. По мнению русских офицеров, в более мощном шифровании данных не было нужды, поскольку базы были напрямую соединены подводным коммуникационным кабелем, располагающимся в советских территориальных водах, которые кишели всевозможными датчиками. Они считали, что американцы никогда не рискнули бы начать Третью Мировую Войну, пытаясь получить доступ к этим проводам.
Советские военнослужащие не брали в расчет Halibut — специально оснащенную подводную лодку, способную проскользнуть мимо оборонных сенсоров. Эта американская лодка нашла подводный кабель и установила на него гигантское прослушивающее устройство, после чего ежемесячно возвращалась на место для сбора всех записанных сообщений. Позже эта операция под кодовым названием «Ivy bells» была скомпрометирована бывшим аналитиком АНБ, Рональдом Пелтоном (Ronald Pelton), который продал информацию о миссии «советам». В настоящее время прослушивание подводных интернет-кабелей является стандартной процедурой для большинства шпионских агентств.
6. Правительства используют подводные кабели, чтобы избежать шпионажа
В сфере электронного шпионажа Соединенные Штаты обладали одним весомым преимуществом перед другими государствами: их ученые, инженеры и корпорации принимали активное участие в построении глобальной телекоммуникационной инфраструктуры. Основные потоки данных пересекают американскую границу и территориальные воды, что позволяет перехватывать множество сообщений.
Когда документы, украденные бывшим аналитиком АНБ Едвардом Сноуденом (Edward Snowden), обнародовали, многие страны с возмущением восприняли действия американских шпионских ведомств, которые тщательно отслеживали передачу иностранных данных. В результате, некоторые государства пересмотрели саму инфраструктуру Интернета. Бразилия, к примеру, решила проложить подводный коммуникационный кабель аж до Португалии, полностью минуя территорию США. Более того, они не позволяют американским компаниям участвовать в разработке проекта.
7. Подводные интернет-кабели — быстрее и дешевле, чем спутники
Сейчас на нашей орбите находится около 1 000 спутников, мы отправляем зонды на кометы и даже планируем миссии с высадкой на Марс. Кажется, будто создавать виртуальную коммуникационную сеть нужно именно в космосе, хотя нынешний подход с использованием подводных кабелей ничем не хуже. Но разве спутники не превзошли эту устаревшую технологию? Как выясняется, нет.
Несмотря на то, что волокно-оптические кабели и спутники изобрели примерно в одно время, космические аппараты имеют два существенных недостатка: задержка и повреждение данных. Отправка сообщений в космос и обратно действительно занимает много времени.
Между тем, оптические волокна могут передавать информацию практически со скоростью света. Если вы хотите посмотреть, каким бы был Интернет без подводных кабелей, посетите Антарктиду — единственный континент, не имеющий физического подключения к Сети. Местные исследовательские станции полагаются на спутники с высокой пропускной способностью, но даже этой мощности не хватает, чтобы передать все данные.
8. Забудьте о кибервойнах — чтобы нанести Интернету реальный ущерб, вам понадобится акваланг и пара кусачек
Хорошая новость заключается в том, что перерезать подводный коммуникационный кабель довольно сложно, ведь в каждом таком проводнике напряжение может достигать нескольких тысяч вольт. Но как показал случай, произошедший в Египте в 2013 году, сделать это вполне возможно. Тогда к северу от Александрии были задержаны несколько человек в гидрокостюмах, которые намеренно перерезали подводный кабель длиной 12 500 миль, соединяющий три континента. Скорость интернет-соединения в Египте была снижена на 60% до тех пор, пока линию не восстановили.
9. Подводные кабели нелегко ремонтировать, но за 150 лет мы все-таки научились нескольким трюкам
Если вы считаете, что замена кабеля локальной сети, который находится за вашим столом — это сложный и мучительный процесс, попробуйте починить твердый садовый шланг на дне океана. Когда подводные коммуникации повреждаются, на место отправляются специальные ремонтные корабли. Если провод находится на мелководье, роботы фиксируют его и тащат на поверхность. Если же кабель расположен на большой глубине (от 1900 метров), инженеры опускают на дно специальный захват, подымают провод и ремонтируют его прямо над водой.
10. Срок службы подводных проводников Интернета — не более 25 лет
По состоянию на 2014 год, на дне океана было проложено 285 коммуникационных проводов, 22 из которых все еще не используются. Срок эксплуатации подводного кабеля не превышает 25 лет, ведь в дальнейшем он становятся экономически невыгодным с точки зрения мощности.
Тем не менее, за последние десять лет мировое потребление данных пережило настоящий «взрыв». В 2013 году на одного человека приходилось 5 гигабайт интернет-трафика, и по мнению экспертов, к 2018 году этот показатель увеличится до 14 Гб. Вполне возможно, что при таком стремительном росте мы столкнемся с проблемами мощности и будем вынуждены обновлять коммуникационные системы намного чаще. Однако в некоторых местах за счет новых методов фазовой модуляции и улучшенных автоматизированных подводных терминалов мощность удалось повысить на 8000%. Так что, судя по всему, к большим потокам трафика подводные провода более, чем готовы.
