בתיאור מערכת הכבלים ששומרים על האינטרנט פועל, ניל סטפנסון השווה פעם את כדור הארץ ללוח אם של מחשב.

מדי יום רואים ברחובות עמודי טלפון המחברים מאות קילומטרים של חוטים ושלטים המזהירים מפני קווי סיבים אופטיים קבורים, אבל למעשה, זהו רק חלק קטן מהמראה הפיזי של הרשת העולמית. תקשורת מרכזית מונחות במעמקים הקרים ביותר של האוקיינוס, ובמאמר של היום נפרט 10 עובדות מעניינות על הכבלים התת-ימיים הללו.

1. התקנת הכבלים איטית, מייגעת ויקרה.

99% מהנתונים הבינלאומיים מועברים דרך חוטים על קרקעית האוקיינוס ​​הנקראים כבלי תקשורת תת-ימיים. בסך הכל, אורכם עולה על מאות אלפי קילומטרים, וחוטים כאלה מונחים אפילו בעומק של 9 ק"מ.

התקנת הכבלים מתבצעת על ידי ספינות הנחת מיוחדות. הם לא רק צריכים להפיל את החוט כשהמשקל מחובר לתחתית, אלא גם לוודא שהוא עובר רק על משטח ישר, תוך הימנעות משוניות אלמוגים, שברים ומכשולים נפוצים אחרים.

קוטר כבל מים רדודים הוא כ-6 ס"מ, אבל כבלי ים עמוק הם הרבה יותר דקים - עבים כמו סמן. ההבדל בפרמטרים נובע מגורם פגיעות נפוץ - בעומק של יותר מ-2 ק"מ כמעט ולא קורה כלום, כך שהכבל לא צריך להיות מכוסה בשכבת הגנה מגולוונת. חוטים הממוקמים בעומק רדוד קבורים בתחתית באמצעות סילוני מים מכוונים בלחץ גבוה. למרות שעלות הנחת קילומטר אחד של כבל תת ימי משתנה בהתאם לאורכו ולמטרתו הכללית, התהליך תמיד עולה מאות מיליוני דולרים.

2. כרישים מנסים לאכול את האינטרנט

אף אחד לא יודע למה כרישים אוהבים ללעוס כבלים מתחת למים. אולי זה קשור לשדות אלקטרומגנטיים. או שהם סתם סקרנים. או אולי זו הדרך שלהם לנסות להרוס את תשתית התקשורת שלנו לפני מתקפה קרקעית. למעשה, כרישים ממש לועסים את האינטרנט שלנו ולפעמים פוגעים בבידוד של חוטים. בתגובה, חברות כמו גוגל מכסות את התקשורת שלהן בשכבת קוולר מגן.

3. האינטרנט פגיע מתחת למים בדיוק כמו שהוא מתחת לאדמה.

מדי שנה, דחפורים הורסים כבלי תקשורת תת-קרקעיים, ולמרות שאין ציוד בנייה דומה באוקיינוס, קיימות סכנות רבות נוספות לכבלים מתחת למים. בנוסף לכרישים, כבלי אינטרנט עלולים להינזק מעוגני אוניות, רשתות דיג ואסונות טבע שונים.

חברה אחת שבסיסה בטורונטו הציעה להניח חוטים כאלה על פני הקוטב הצפוני, המחבר בין טוקיו ללונדון. זה נחשב בעבר בלתי אפשרי, אבל האקלים השתנה, ובזכות כיסוי הקרח הנמס, הפרויקט הזה הפך למשימה אפשרית, אך עדיין יקרה להפליא.

4. שימוש בכבלים תת-ימיים אינו רעיון חדש.

טלגרף תת ימי בין אמריקה לאירופה

בשנת 1854 החלה התקנת כבל הטלגרף הטרנס-אטלנטי הראשון, שחיבר את ניופאונדלנד ואירלנד. ארבע שנים לאחר מכן, השידור הראשון נשלח עם הטקסט: "חוקים, וויטהאוס קיבל אות של חמש דקות. אותות הסליל חלשים מכדי לשדר. נסה לשלוח לאט וביציבות. התקנתי גלגלת ביניים. ענה עם סלילים." מסכים, נאום לא מאוד מעורר השראה ("Whitehouse" כאן מתייחס לווילדמן וויטהאוס, שבאותה תקופה כיהן בתפקיד החשמלאי הראשי של חברת אטלנטיק טלגרף).

להתייחסות היסטורית, במהלך ארבע השנים הללו של בניית כבלים, צ'ארלס דיקנס המשיך לכתוב רומנים, וולט ויטמן פרסם את Leaves of Grass, וקהילה קטנה בשם דאלאס סופחה רשמית למדינת טקסס, ואברהם לינקולן - רץ לארצות הברית הסנאט - נשא את נאומו המפורסם "הבית המחולק".

5. מרגלים אוהבים כבלים תת-ימיים

במהלך שיא המלחמה הקרה, ברית המועצות שידרה לעתים קרובות הודעות מקודדות חלשות בין שני הבסיסים הימיים העיקריים שלה. לדברי קצינים רוסים, לא היה צורך בהצפנת נתונים חזקה יותר, שכן הבסיסים היו מחוברים ישירות באמצעות כבל תקשורת תת-ימי שנמצא במים הטריטוריאליים של ברית המועצות, שהיו גדושים בכל מיני חיישנים. הם האמינו שהאמריקאים לעולם לא יסתכנו בפתיחת מלחמת העולם השלישית בניסיון להשיג גישה לחוטים האלה.

הצבא הסובייטי לא לקח בחשבון את הליבוט, צוללת מצוידת במיוחד המסוגלת לחמוק על פני חיישני הגנה. הסירה האמריקאית הזו מצאה כבל תת-ימי והתקינה עליו מכשיר האזנה ענק, ולאחר מכן היא חזרה לאתר מדי חודש כדי לאסוף את כל ההודעות המוקלטות. מבצע זה, שזכה לשם הקוד "פעמוני קיסוס", נפגע מאוחר יותר על ידי אנליסט ה-NSA לשעבר רונלד פלטון, שמכר מידע על המשימה לסובייטים. כיום, הקשה על כבלי אינטרנט מתחת למים היא הליך סטנדרטי עבור רוב סוכנויות הריגול.

6. ממשלות משתמשות בכבלים תת-ימיים כדי למנוע ריגול

בתחום הריגול האלקטרוני, לארצות הברית היה יתרון משמעותי אחד על פני מדינות אחרות: המדענים, המהנדסים והתאגידים שלה לקחו חלק פעיל בבניית תשתית התקשורת העולמית. זרימות נתונים מרכזיות חוצות את הגבול והמים הטריטוריאליים של ארה"ב, ומאפשרות יירוט של תקשורת רבים.

כאשר פורסמו מסמכים שנגנבו על ידי אנליסט NSA לשעבר אדוארד סנודן, מדינות רבות זעמו על פעולותיהן של סוכנויות ריגול אמריקאיות, שעקבו בקפידה אחר העברת נתונים זרים. כתוצאה מכך, חלק מהמדינות שקלו מחדש את תשתית האינטרנט עצמה. ברזיל, למשל, החליטה להניח כבל תקשורת תת-ימי עד לפורטוגל, עוקף לחלוטין את שטח ארה"ב. יתרה מכך, הם אינם מאפשרים לחברות אמריקאיות להשתתף בפיתוח הפרויקט.

7. כבלי אינטרנט תת-ימיים מהירים וזולים יותר מלוויינים

יש כרגע כ-1,000 לוויינים במסלול שלנו, אנחנו שולחים בדיקות לשביטים, ואפילו מתכננים משימות לנחיתה על מאדים. נראה כאילו הצורך ליצור רשת תקשורת וירטואלית נמצא בחלל, אם כי הגישה הנוכחית באמצעות כבלים תת-ימיים אינה גרועה יותר. אבל האם לוויינים לא התעלו על הטכנולוגיה המיושנת הזו? כפי שמתברר, לא.

למרות העובדה שכבלי סיבים אופטיים ולוויינים הומצאו בערך באותו זמן, לחלליות יש שני חסרונות משמעותיים: חביון ושחיתות נתונים. שליחת הודעות לחלל ובחזרה לוקחת הרבה זמן.

בינתיים, סיבים אופטיים יכולים להעביר מידע כמעט במהירות האור. אם אתה רוצה לראות איך האינטרנט יהיה בלי כבלים תת-ימיים, בקר באנטארקטיקה - היבשת היחידה ללא חיבור פיזי לאינטרנט. תחנות מחקר מקומיות מסתמכות על לוויינים ברוחב פס גבוה, אבל אפילו הכוח הזה לא מספיק כדי להעביר את כל הנתונים.

8. תשכחו מלוחמת סייבר — כדי לגרום לנזק אמיתי לאינטרנט, תזדקקו לציוד צלילה וזוג חותכי חוטים.

החדשות הטובות הן שחיתוך כבל תקשורת תת מימי יכול להיות די קשה, שכן המתח בכל מוליך יכול להגיע לכמה אלפי וולט. אבל כפי שהראה התקרית שהתרחשה במצרים ב-2013, זה בהחלט אפשרי. ואז, צפונית לאלכסנדריה, נעצרו כמה גברים בחליפות צלילה על חיתוך מכוון של כבל תת-ימי באורך 12,500 מייל המחבר בין שלוש יבשות. מהירויות החיבור לאינטרנט במצרים הופחתו ב-60% עד לחידוש הקו.

9. כבלים תת-ימיים לא פשוטים לתיקון, אבל אחרי 150 שנה למדנו כמה טריקים.

אם אתה חושב שהחלפת כבל ה-LAN מאחורי השולחן שלך היא תהליך קשה וכואב, נסה לתקן צינור גינה קשיח בקרקעית האוקיינוס. כאשר התקשורת התת-ימית ניזוקה, נשלחות ספינות תיקון מיוחדות לאתר. אם החוט נמצא במים רדודים, הרובוטים מתקנים אותו וגוררים אותו אל פני השטח. אם הכבל ממוקם בעומק רב (מ-1900 מטר), המהנדסים מורידים תפסן מיוחד לתחתית, מרימים את החוט ומתקנים אותו ישירות מעל המים.

10. חיי השירות של מוליכים באינטרנט מתחת למים אינם יותר מ-25 שנים

נכון לשנת 2014, היו 285 חוטי תקשורת מונחים על קרקעית האוקיינוס, 22 מהם עדיין לא בשימוש. חיי השירות של כבל תת ימי אינו עולה על 25 שנים, מכיוון שבעתיד הוא הופך ללא רווחי כלכלית במונחים של כוח.

עם זאת, במהלך עשר השנים האחרונות, צריכת הנתונים העולמית חוותה פיצוץ. ב-2013 הייתה 5 גיגה-בייט של תעבורת אינטרנט לאדם, ולפי מומחים, עד 2018 נתון זה יגדל ל-14 ג'יגה-בייט. ייתכן שעם צמיחה כה מהירה ניתקל בבעיות חשמל ונאלץ לשדרג מערכות תקשורת בתדירות גבוהה הרבה יותר. עם זאת, במקומות מסוימים, טכניקות אפנון פאזה חדשות ומסופי תת-ימי אוטומטיים משופרים הגדילו את ההספק עד 8,000%. אז, ככל הנראה, החוטים התת-ימיים מוכנים יותר לזרימות תנועה גדולות.

כבל סיב אופטי בשם Marea מעבר לאוקיינוס ​​האטלנטי: מווירג'יניה האמריקאית לבילבאו הספרדית. רוחב הפס של Marea הוא 160 Tbit/s. זהו הכבל הטרנס-אטלנטי בעל הביצועים הגבוהים ביותר עד כה.

אורך הכבל הוא 6,600 קילומטרים, והעומק הממוצע הוא 3.35 קילומטרים. Marea הושלמה תוך פחות משנתיים, בעוד שמסגרת הזמן הסטנדרטית לפרויקטים מסוג זה היא כחמש שנים.

החוט הראשון שאנשים הניחו על פני אוקיינוס ​​היה כבל הטלגרף הטרנס-אטלנטי. הניסיון הראשון נעשה ב-1857, אך הכבל נשבר.

ב-5 באוגוסט 1858 הונח כבל בין ולנטיה לאיי ניופאונדלנד, אך הוא נכשל בספטמבר. תקשורת ארוכת טווח בין אירופה לאמריקה הובטחה רק על ידי כבל שהונח ב-1866.

ב-2016 סיימה קבוצת חברות, כולל גוגל, את הנחת כבל ה-FASTER מארה"ב ליפן. הוא יכול לשדר עד 60 Tbits של נתונים בשנייה - בזמן ההשקה הוא היה המהיר ביותר.

רשמית, FASTER נשאר הכבל המהיר ביותר גם עכשיו - הם יתחילו להשתמש ב-Marea רק בתחילת 2018. הוא יממש את מלוא הפוטנציאל שלו בשנת 2025. בשלב זה, צריכת התנועה העולמית צפויה לגדול פי שמונה.

עם צמיחה כזו, מיקרוסופט ופייסבוק זקוקות לכבל חדש כדי להבטיח תפעול יציב של השירותים שלהן. נשיא מיקרוסופט בראד סמית' כבר דיבר על החשיבות של Marea:

"מארה הונחה בזמן. כבלים טרנס-אטלנטיים נושאים 55% יותר נתונים מאשר כבלים באוקיינוס ​​השקט. ו-40% יותר מאשר בכבלים המחברים את ארה"ב ואמריקה הלטינית.

"כמובן, זרימת הנתונים על פני האוקיינוס ​​האטלנטי תגדל, ו-Marea תספק את איכות החיבור הדרושה לארה"ב, ספרד ומדינות אחרות".

סיבה נוספת לכך שחברות יזמו את הפרויקט היא אסונות טבע. בשנת 2006, רעידת אדמה בעוצמה 7 פגעה באי טייוואן, ופגעה בשמונה כבלים המחברים את האי לסין. נדרשו 11 ספינות ו-49 ימים לשחזר אותן. והוריקן סנדי בשנת 2012 השאיר את החוף המזרחי של ארצות הברית ללא תקשורת. מנקודה זו ואילך, החליטה מיקרוסופט להגביר את סבילות התקלות של חיבורים טרנס-אטלנטיים. מסתבר שסנדי היא שאיחדה את פייסבוק ומיקרוסופט.

"כל הזמן נפגשנו עם נציגי פייסבוק באירועים שונים והבנו שאנחנו מנסים לפתור את אותה בעיה. אז חברנו ושיפרנו את הרשת הטרנס-אטלנטית על ידי תכנון כבל חדש", אמר פרנק ריי, ראש פתרונות תשתית ענן.

Marea מורכבת משמונה זוגות של כבלים סיבים אופטיים המוגנים על ידי נחושת, פלסטיק וציפוי עמיד למים. במשך רוב המסלול, הכבל מונח על קרקעית האוקיינוס, והוא קבור מתחת לאדמה ליד החופים כדי שספינות לא יקרעו אותו. כָּך

עובדות מעניינות על איך היבשות של הפלנטה שלנו מחוברות,
כיצד מונח כבל לאורך קרקעית האוקיינוס, והכי חשוב, כיצד נוצרה ה-World Wide Web - האינטרנט.

1
מה שאתה רואה למעלה הוא כבל תקשורת תת ימי.
יש לו קוטר של 69 מילימטרים, והוא זה שנושא 99% ​​מכל תעבורת התקשורת הבינלאומית (כלומר אינטרנט, טלפוניה ונתונים אחרים). הוא מחבר את כל היבשות של הפלנטה שלנו, למעט אנטארקטיקה. כבלי הסיבים האופטיים המדהימים האלה חוצים את כל האוקיינוסים, והם מאות אלפים, ומה אני יכול לומר, באורך מיליוני קילומטרים.

מפת העולם של רשת הכבלים הצוללת

זהו "CS Cable Innovator", הוא תוכנן במיוחד להנחת כבל סיבים אופטיים והיא הספינה הגדולה מסוגה בעולם. הוא נבנה בשנת 1995 בפינלנד, אורכו 145 מטר ורוחבו 24 מטר. הוא מסוגל להעביר עד 8,500 טון של כבל סיבים אופטיים. בספינה 80 תאים, מתוכם 42 תאים קצינים, 36 תאים לצוות ושני תאים יוקרתיים. ללא תחזוקה ותדלוק הוא יכול לפעול במשך 42 ימים, ואם הוא מלווה בספינת תמיכה אז כל ה-60.

במקור, כבלים תת ימיים היו חיבורים פשוטים מנקודה לנקודה. כיום, כבלים תת-מימיים הפכו מורכבים יותר והם יכולים להתפצל ולהסתעף ממש על קרקעית האוקיינוס.

מאז 2012, הספק הוכיח בהצלחה ערוץ העברת נתונים תת מימי עם תפוקה של 100 Gbit/s. הוא משתרע על פני כל האוקיינוס ​​האטלנטי ואורכו 6000 קילומטרים. תארו לעצמכם שלפני שלוש שנים הקיבולת של ערוץ התקשורת הבין-אטלנטי הייתה קטנה פי 2.5 והייתה שווה ל-40 Gbit/s. כעת ספינות כמו CS Cable Innovator פועלות ללא הרף כדי לספק לנו אינטרנט בין יבשתי מהיר.

חתך כבל תקשורת תת ימי

1. פוליאתילן
2. ציפוי מיילר
3. חוטי פלדה נטויים
4. הגנת מים מאלומיניום
5. פוליקרבונט
6. צינור נחושת או אלומיניום
7. וזלין
8. סיבים אופטיים

כך זה נראה בתחתית. מהן ההשלכות הסביבתיות של הנחת כבלי תקשורת על קרקעית הים? איך זה משפיע על קרקעית האוקיינוס ​​ועל בעלי החיים שחיים שם? למרות שממש מיליוני קילומטרים של כבלי תקשורת הונחו על קרקעית הים במהלך המאה האחרונה, לא הייתה לכך כל השפעה על חייהם של התושבים מתחת למים. לפי מחקר שנערך לאחרונה, לכבל יש השפעות מינוריות בלבד על בעלי חיים החיים וממוקמים בקרקעית הים. בתמונה למעלה אנו רואים מגוון של חיות ימיות לצד כבל תת-ימי שחוצה את המדף היבשתי של מפרץ חצי הירח עובי הכבל הוא 3.2 ס"מ בלבד.

כבל טלגרף טרנס-אטלנטי

לראשונה חצה כבל טלגרף את האוקיינוס ​​האטלנטי מהאי ולנטיה, הממוקם בחלקה המערבי של אירלנד, לחלקה המזרחי של ניופאונדלנד. הכבל הטרנס-אטלנטי חיבר בין צפון אמריקה לאירופה והאיץ את התקשורת ביניהן. פעם לקח לפחות עשרה ימים עד שההודעה נמסרה באונייה, אבל עכשיו זה לוקח כמה דקות. מספר ניסיונות להנחת הכבל נעשו על פני תקופה של תשע שנים: ב-1857, שניים ב-1858, 1865 ואחד ב-1866, עד שהושג לבסוף החיבור האמין ביותר בין הכבל שהונח ב-1866 לכבל המתוקן ב-1865. כבלים נוספים הונחו ב-1873, 1874, 1880 ו-1894. עד סוף המאה התשע-עשרה, כבלים בריטיים, צרפתיים, גרמנים ואמריקאים היו מקושרים לכבלים אירופאים וצפון אמריקה ברשת מורכבת.

ניסיון להגביר את המוליכות של הכבל הטרנס-אטלנטי הראשון לא צלח ב-1857 והסתיים ב-5 באוגוסט 1858. למרות שהמצאה זו אינה נחשבת מוצלחת במיוחד, היא אכן יצרה את הכבל הטרנס-אטלנטי הראשון עם תוצאות מעשיות. המברק הרשמי הראשון שעבר בין שתי היבשות היה מכתב ברכה ממלכת בריטניה ויקטוריה לנשיא ארצות הברית, ג'יימס ביוקנן. בחודש שלאחר מכן, ב-16 באוגוסט, הכבל קרס כאשר נעשה ניסיון להפעיל עליו מתח מופרז בניסיון לזרז את פעולת הטלגרף. תקופת השימוש הקצרה בכבל ערערה את אמון הציבור והמשקיעים בפרויקט והאטה מאוד את שיקום החיבור.

ניסיון נוסף להנחת כבל נעשה בשנת 1865, תוך שימוש בחומרים משופרים. החיבור הושלם במהרה והוכנס לשימוש ב-28 ביולי 1866. הפעם הוא היה עמיד יותר, ואף הבטיח את אמון הציבור כאשר הכבל, שנעשה ב-1865, תוקן לבסוף והוכנס לשימוש זמן מה לאחר אירוע זה.

כבל תת ימי בהודו, סינגפור, המזרח הרחוק ואוסטרליה

בשנת 1863 הכבל סיפק קישור חשוב בין בומביי וסעודיה. ב-1870 חוברה בומביי ללונדון באמצעות כבל תת ימי, שהונח על ידי מספר חברות כבלים. ב-1872 התאחדו חברות אלו ויצרו את חברת Eastern Telegraph הענקית, בבעלותו של ג'ון פנדר. שתי חברות בנות נפרדו עד מהרה מחברת ה-Eastern Telegraph: חברת East China ו-Australian Telegraph Company.

כבל תת ימי על פני האוקיינוס ​​השקט

פרויקט זה הושלם בשנים 1902–1903. הכבל חיבר בין ארצות הברית היבשתית, הוואי ב-1902 וגואם בפיליפינים ב-1903. גם קנדה, אוסטרליה, ניו זילנד ופיג'י חוברו בכבלים ב-1902.

מבנה הכבל התת-ימי הטרנס-אטלנטי

כבלים טרנס-אטלנטיים מהמאה התשע-עשרה היו בתחילה מברזל, ומאוחר יותר השתמשו בחוטים עטופים בגומי, או גוטה-פרקה, שהקיפו חוט נחושת תקוע בליבה. לקטעי כבלים שהיו קרובים לקו החוף הייתה הגנה נוספת להגנה על החוטים. לגוטה-פרקה, פולימר טבעי הדומה לגומי, היו תכונות כמעט אידיאליות לבידוד כבלים תת ימיים והגדיל מאוד את יכולת הכבל. גוטה-פרחה שימשה כבידוד כבלים עד שנות ה-30, אז הוצג פוליאתילן. חומר זה היה כה חשוב לתקשורת, עד שבשנות העשרים של המאה ה-20 החל צבא ארה"ב להתנסות בבידוד גומי, מאחר שלרשויות ארה"ב כמעט ולא היו יצרני גוטה-פרקה.

בעיות רוחב פס

בעבר, קווי טלגרף למרחקים ארוכים גרמו לבעיות ענק בחשמל. בניגוד לכבלים מודרניים, הטכנולוגיה של המאה התשע-עשרה לא אפשרה שורה של מגברים בכבל. מתח גבוה שימש כדי להתגבר על התנגדות חשמלית למרחקים עצומים. עם זאת, מהירות העברת הנתונים הייתה מוגבלת בהחלט. בתנאים אלה, לכבלים הייתה קיבולת מוגבלת מאוד.

כבר ב-1823 הבחין פרנסיס רונלדס שהאותות החשמליים נעשים איטיים יותר כאשר הם עוברים דרך חוטים מבודדים או גדילים שהונחו מתחת לאדמה, ואותו השפעה ניכרה בליבות הטבולות במים, במיוחד על כבל ארוך שהונח בין אנגליה להאג. מייקל פאראדיי הוכיח שההשפעה נגרמת מקיבול בין החוט לאדמה (או המים) המקיפים את החוט. פאראדיי ציין שכאשר חוט נטען (למשל בלחיצה על מקש טלגרף), המטען החשמלי בחוט משרה מטען הפוך במים, והוא נע קדימה. כאשר שני המטענים מושכים זה את זה, המטען המועבר מאט. הליבה פועלת כקבל המופץ לאורך הכבל, אשר בשילוב עם ההתנגדות וההשראות של הכבל, מגביל את המהירות בה עובר האות דרך מוליך הכבל.

התפתחויות מוקדמות לא אפשרו ניתוח נכון של השפעות אלו. אוליבר Heaviside התעלם מהבעיות והתעקש שהכבל הטרנס-אטלנטי חשוב מאוד. כאשר הפך לאחר מכן לחשמלאי בחברת אטלנטיק טלגרף, הוא הסתבך בסכסוך ציבורי עם ויליאם תומסון. הבית הלבן האמין שאם יופעל מספיק מתח, כל כבל יוכל להתמודד עם העומס. בגלל מתח מוגזם, הכבל הטרנס-אטלנטי הראשון של סיירוס פילד מעולם לא פעל בצורה מהימנה, ובסופו של דבר האוקיינוס ​​קצר כאשר הבית הלבן הגביר את המתח לרמה שעיצוב הכבל לא יכול היה לעמוד בה.

תומסון פיתח מחולל שדה חשמלי מורכב ומראת גלוונומטר רגישה של אלומת אור כדי לזהות אותות טלגרף חלשים. תומסון התעשר על ידי קבלת תמלוגים מהמצאותיו. הוא זכה בתואר לורד על תרומתו לתחום הטלגרפיה, בעיקר על יצירת מודל מתמטי אמין שהוביל לתכנון ציוד להעברת מידע מדויק יותר. השפעת החשמל האטמוספרי והשדה הגאומגנטי על כבלים תת-ימיים הניעו אותו גם לארגן משלחות קוטביות רבות.

תומסון ערך ניתוח מתמטי של התפשטות האותות החשמליים בכבלי הטלגרף כפונקציה של הקיבול וההתנגדות שלהם, אך במקרה של כבלים תת ימיים ארוכים המופעלים במהירויות נמוכות, הוא לא כלל השפעות אינדוקטיביות במשוואות הטלגרף. עד שנות התשעים של המאה ה-19 הכין אוליבר הייוויסייד את הצורה הכללית המודרנית של משוואות טלגרף, שלקחה בחשבון את השפעות השראות. הם היו חיוניים להרחבת קווי השידור לתדרים גבוהים יותר הדרושים להעברת נתונים וקול במהירות גבוהה.

הכבלים הראשונים המשמשים למטרות מסחריות

באוגוסט 1850, חברת הטלגרף האנגלו-צרפתית של ג'ון ברט הניחה את קו התקשורת הראשון מעבר לתעלת למאנש. זה היה פשוט חוט נחושת מכוסה בגוטה-פרקה וללא כל אמצעי הגנה אחרים. זה היה רק ​​ניסוי, ובשנה שלאחר מכן, ב-13 בנובמבר 1851, הונח כבל אמיתי עם ליבה מוגנת לחלוטין מעבר לתעלת למאנש. בשנה שלאחר מכן, כבל חיבר את בריטניה ואירלנד. בשנת 1852, כבל שהונח על ידי צוללת חיבר לראשונה את לונדון ופריז. במאי 1853 סופחה אנגליה להולנד באמצעות כבל שחוצה את הים הצפוני מאורפורד נס להאג. הוא הונח על ידי ספינת קיטור המותאמת במיוחד לעבודה זו.

טלפוניה טרנס-אטלנטית

עם הנחת כבל הטלפון הטרנס-אטלנטי, הוא דרש פיתוח של כמה התקדמות טכנולוגית לתקשורת חסכונית שלא הייתה קיימת עד שנות ה-40.

ב-1942 נוצר כבל תקשורת תת-ימי מותאם לצינור הנפט התת-ימי הראשון בעולם, הנחוץ למבצע פלוטו במהלך מלחמת העולם השנייה.

TAT - 1 (טרנס-אטלנטי מס' 1) היה כבל הטלפון הטרנס-אטלנטי הראשון. בין 1955 ל-1956 הונח כבל בין סקוטלנד לניופאונדלנד ולברדור. הוא נפתח ב-25 בספטמבר 1956 ובהתחלה היו לו 36 ערוצי טלפון.

בשנות ה-60 החלו כבלים לחו"ל לשדר אותות רדיו מרובבים בתדר. הם היו מצוידים במגברי הצינור האמינים ביותר שנוצרו אי פעם. כבלים אלו הופעלו במתח גבוה. כבלים אלה עדיין קיימים וניתן להשתמש בהם, אך ננטשו מכיוון שהם חלשים מכדי להיות כדאיים מבחינה מסחרית. כמה כבלים שימשו כמכשירים מדעיים למדידת גלי רעידת אדמה ותופעות גיאומגנטיות אחרות.

בשנות ה-80 פותחו כבלי סיבים אופטיים. כבל הטלפון הטרנס-אטלנטי הראשון שעשה שימוש בסיבים אופטיים נקרא TAT-8 והחל לפעול ב-1988.

לחזרים מודרניים יש מגבר אופטי מוצק העשוי מסיבי ארביום. כל רפיטר מכיל ציוד נפרד לכל סיב. זה כולל תיקון אות, מדידת שגיאות ובקרה. לייזר במצב מוצק שולח אות לכל אורך הסיב. לייזר זה מעורר סיב קצר מסומם, אשר בעצמו פועל כמגבר לייזר. כאשר האור עובר דרך הסיב, האות מתחזק. מערכת זו גם מאפשרת לשלוט בחלוקה הספקטרלית של הערוצים, מה שמגדיל משמעותית את התפוקה של הסיב.

משחזרים מופעלים באמצעות זרם ישר, המתח מועבר מטה למרכז הכבל, כך שכל המשחזרים בכבל ממוקמים בסדרה. אספקת חשמל וציוד אחר מותקן בתחנות הקצה.

הסיב האופטי המשמש בכבלים תת ימיים נבחר בשל הבהירות יוצאת הדופן שלו ומאפשר לאות לעבור למעלה מ-100 קילומטרים בין משחזרים. זה ממזער את מספר המגברים הדרושים ולכן את העיוות שהם גורמים.

בתחילה, כבלים תת ימיים שידרו שילובים פשוטים של תווים, כגון נקודה - נקודה. עם פיתוחה של רשת תת-ימית נרחבת, ניתן היה לספק מידע למספר נמענים באמצעות מערכת כבלים אחת. עד מהרה הפכה הקיבולת של מערכות הכבלים כל כך גדולה עד שהיה צורך לספק קיבולת גיבוי יבשתית מספקת. הסיבים של מערכות כבלים מודרניות מסודרים בדרך כלל בטבעת כדי להגדיל את היתירות שלהם, ויש להם חלקים שונים על קרקעית האוקיינוס.

עם זאת, לא כל ארגוני התקשורת רוצים לנצל את ההזדמנות הזו, ולכן למערכות כבלים מודרניות עשויות להיות נקודות נחיתה כפולות במדינות הדורשות יכולות מיותרות, ונקודות נחיתה בודדות במדינות שאינן דורשות יכולות מיותרות או שהמדינה אינה מסוגלת. יכולות מיותרות כי זה יקר מדי.

ציוד מיתוג משמש להעברת שירותים בין נתיבי רשת ויש לו השפעה מועטה על פרוטוקולים ברמה גבוהה יותר אם הנתיב אינו פועל. ככל שיהיו יותר נתיבים זמינים לשימוש, כך קטן הסיכוי שכשל אחד או שניים בו זמנית ימנעו את קץ חיי הכבל.

תיקון כבלים

כבלים עלולים להינזק על ידי מכמורות דיג, פגיעות עוגנים, מפולות שלגים תת-מימיות ואפילו נשיכות כרישים. הפסקות היו נפוצות במיוחד בשלב הראשוני של פיתוח מערכות כבלים עקב שימוש בחומרים פשוטים והנחת כבלים ישירות על קרקעית האוקיינוס, ולא בתעלות מיוחדות, במיוחד באזורים בסיכון גבוה. לפעמים הושמדו כבלים על ידי אויבים בזמן מלחמה. רעידת האדמה בניופאונדלנד ב-1929 ניתקה סדרה של כבלים טרנס-אטלנטיים, וגרמה למפולת שלגים תת-מימית אדירה. רצף שבירות הכבלים עזר למדענים לשרטט את מהלך מפולות השלגים. בשנת 2006, רעידת אדמה הרסה כבלים רבים ליד טייוואן ב-26 בדצמבר.

על מנת לתקן ביעילות כבל הממוקם בעומק, הקטע הפגוע מובא אל פני השטח באמצעות אחיזה. יש להביא כל קצה של הכבל אל פני השטח בנפרד. הכבל המתוקן ארוך מהכבל שהונח במקור ולכן הכבל מונח בצורת "U". תיקונים של כבלים הממוקמים קרוב לפני השטח מבוצעים על ידי אנשים שעברו הכשרה מיוחדת.

כמה נמלים ליד נתיבי כבלים חשובים הפכו לבית לאניות מיוחדות. Halifax, Nova Scotia הייתה ביתם של תריסר ספינות כאלה לאורך רוב המאה העשרים, כולל ספינות כמו CS Cyrus Field, CS Meaney ו-CS Mackay Bennett. שני האחרונים חוו לתיקון הנזק שנגרם עקב טביעת ספינת התענוגות המפורסמת טיטאניק. הצוותים של ספינות אלו פיתחו שיטות חדשניות רבות לתיקון ושיפור ניהול הכבלים, אחת מהן היא ה"מחרשה" - מכשיר להטמנת כבלים.

הנחת הכבל הטרנס-אטלנטי הרביעית החלה ב-23 ביולי 1865. מאירלנד. ושוב התעוררו קשיים. המכשירים סימנו שהבידוד ניזוק. התברר שהפלדה המוצקה שממנה נוצרו חוטי השריון התגלתה כשבירה מאוד ובהשפעת כוח המשיכה של סיבובי הכבל שהונחו זה על זה, נשברה לחתיכות. חתיכות כאלה פילחו את הבידוד. המשלחת הסתיימה בכישלון. יוצר כבל חדש למשלחת הבאה; הפעם היה לו שריון לא עשוי מחוטי פלדה קשים, אלא מחוטי פלדה מגולוונים רכים. מכשירים ומנגנונים משופרים על הספינה.המשלחת החמישית החלה ב-13 ביולי 1866. זה התברר כמוצלח ביותר.

27 ביוני, 1866

הספינה הטילה עוגן במפרץ ניופאונדלנד. יום זה נחשב לתחילתה של תקשורת חשמלית קבועה בין אירופה לאמריקה.

במקביל, כבל ששקע קודם לכן הועלה מקרקעית האוקיינוס, נבדק וחובר בכבל רזרבי על הספינה. לפיכך, 8 בספטמבר 1866 הכבל השני חיבר את שתי היבשות.

הצלחה 1866 תרם להתפתחויות חסרות תקדים בטכנולוגיית הכבלים התת ימיים. עוד 4 כבלים חצו את האוקיינוס ​​האטלנטי.

כבלים הונחו באוקיינוס ​​השקט וההודי, בים התיכון ובדרום האוקיינוס ​​האטלנטי.

בשנות ה-80 של המאה ה-19 השתפר מאוד עיצוב הכבלים התת ימיים. ליבת המוליך לא הייתה מפותלת משבעה חוטים זהים, אלא הייתה מורכבת מחוט נחושת מרכזי בקוטר 3-3.1 מ"מ ושכבה של 12 חוטי נחושת בקוטר 1.05 מ"מ. הקוטר של ליבה כזו גדל רק ב-35-40%, והחתך שלה הוכפל. ההתנגדות של המוליך לזרם ישר ירדה, ולכן מהירות התפשטות הזרם והעברת הטלגרף עלתה עוד יותר.

שריון הכבל חוזק כעת הוא כלל לא 12, אלא 18 (ואפילו 24) חוטים בקוטר של 2.1-2.4 מ"מ.

כבל הטלפון הטרנס-אטלנטי הראשון, TAT-1, הונח בין אובן (סקוטלנד) לקלרנוויל (ניופאונדלנד) במהלך השנים 1955-1956. ונכנס לשירות ב-25 בספטמבר 1956. הוא הכיל 36 ערוצי שידור קול עצמאיים ברוחב פס של 4 קילו-הרץ ו-51 מגברים הממוקמים במרחק של 70 ק"מ זה מזה. ב-24 השעות הראשונות היא ביצעה 588 שיחות לונדון-ארה"ב ו-118 שיחות לונדון-קנדה. עד מהרה הוגדל מספר הערוצים ל-48, ורוחב הפס הצטמצם ל-3 KHz. בשנת 1978, TAT-1 כבה.