Opisując system kabli zapewniających działanie Internetu, Neal Stephenson porównał kiedyś Ziemię do płyty głównej komputera.

Codziennie na ulicach widać słupy telefoniczne łączące setki kilometrów przewodów i znaki ostrzegające o zakopanych liniach światłowodowych, ale tak naprawdę to tylko niewielka część fizycznego wyglądu globalnej sieci. Główne komunikaty leżą w najzimniejszych głębinach oceanu, a w dzisiejszym artykule wymienimy 10 interesujących faktów na temat tych podmorskich kabli.

1. Instalacja kabli jest powolna, żmudna i kosztowna.

99% międzynarodowych danych przesyłanych jest przewodami znajdującymi się na dnie oceanu, zwanymi podmorskimi kablami komunikacyjnymi. W sumie ich długość przekracza setki tysięcy mil, a takie przewody układane są nawet na głębokości 9 km.

Instalacja kabli odbywa się za pomocą specjalnych statków układających. Muszą nie tylko upuścić drut z ciężarem przymocowanym do dna, ale także upewnić się, że przechodzi on tylko po płaskiej powierzchni, unikając raf koralowych, wraków statków i innych typowych przeszkód.

Średnica kabla płytkiego wynosi około 6 cm, ale kable głębinowe są znacznie cieńsze – mają grubość znacznika. Różnica w parametrach wynika ze wspólnego czynnika podatności na uszkodzenia - na głębokości większej niż 2 km praktycznie nic się nie dzieje, więc kabel nie musi być pokrywany ocynkowaną warstwą ochronną. Przewody znajdujące się na płytkich głębokościach zakopuje się na dnie za pomocą ukierunkowanych strumieni wody pod wysokim ciśnieniem. Chociaż koszt ułożenia jednej mili kabla podmorskiego różni się w zależności od jego całkowitej długości i przeznaczenia, proces ten zawsze kosztuje setki milionów dolarów.

2. Rekiny próbują zjeść Internet

Nikt nie wie, dlaczego rekiny lubią gryźć podwodne kable. Być może ma to coś wspólnego z polami elektromagnetycznymi. Albo są po prostu ciekawi. A może w ten sposób próbują zniszczyć naszą infrastrukturę komunikacyjną przed atakiem naziemnym. W rzeczywistości rekiny dosłownie przeżuwają nasz Internet, a czasem uszkadzają izolację przewodów. W odpowiedzi firmy takie jak Google zakrywają swoją komunikację warstwą ochronną z kevlaru.

3. Internet jest tak samo bezbronny pod wodą, jak i pod ziemią.

Co roku buldożery niszczą podziemne kable komunikacyjne i chociaż w oceanie nie ma podobnego sprzętu budowlanego, istnieje wiele innych zagrożeń dla kabli pod wodą. Oprócz rekinów kable internetowe mogą zostać uszkodzone przez kotwice statków, sieci rybackie i różne klęski żywiołowe.

Jedna z firm z Toronto zaproponowała ułożenie takich przewodów przez Arktykę, która łączy Tokio i Londyn. Wcześniej uważano to za niemożliwe, ale klimat się zmienił, a dzięki topniejącej pokrywie lodowej projekt ten stał się wykonalnym, ale wciąż niezwykle kosztownym zadaniem.

4. Wykorzystanie kabli podmorskich nie jest pomysłem nowym.

Podwodny telegraf między Ameryką a Europą

W 1854 roku rozpoczęto instalację pierwszego transatlantyckiego kabla telegraficznego, łączącego Nową Fundlandię i Irlandię. Cztery lata później wysłano pierwszą transmisję o treści: „Laws, Whitehouse otrzymał pięciominutowy sygnał. Sygnały cewek są zbyt słabe, aby je transmitować. Spróbuj wysyłać powoli i równomiernie. Zamontowałem koło pasowe pośrednie. Odpowiedz za pomocą cewek. Zgadzam się, niezbyt inspirujące przemówienie („Whitehouse” odnosi się tutaj do Wildmana Whitehouse’a, który w tym czasie zajmował stanowisko głównego elektryka w Atlantic Telegraph Company).

Dla porównania, w ciągu tych czterech lat budowy kabli Charles Dickens nadal pisał powieści, Walt Whitman opublikował Liście trawy, a mała społeczność zwana Dallas została oficjalnie przyłączona do stanu Teksas, a Abraham Lincoln kandydował do Stanów Zjednoczonych Senat – wygłosił słynne przemówienie „Podzielone”.

5. Szpiedzy uwielbiają podmorskie kable

W szczytowym okresie zimnej wojny ZSRR często transmitował słabo zakodowane wiadomości między swoimi dwiema głównymi bazami morskimi. Według rosyjskich oficerów nie było potrzeby stosowania mocniejszego szyfrowania danych, ponieważ bazy były bezpośrednio połączone podwodnym kablem komunikacyjnym zlokalizowanym na sowieckich wodach terytorialnych, na których roiło się od wszelkiego rodzaju czujników. Wierzyli, że Amerykanie nigdy nie zaryzykują rozpoczęcia III wojny światowej, próbując uzyskać dostęp do tych przewodów.

Armia radziecka nie wzięła pod uwagę Halibuta, specjalnie wyposażonej łodzi podwodnej, która może prześlizgnąć się przez czujniki obronne. Ta amerykańska łódź znalazła podwodny kabel i zainstalowała na nim gigantyczne urządzenie podsłuchowe, po czym co miesiąc wracała na miejsce, aby zbierać wszystkie nagrane wiadomości. Operacja ta, o kryptonimie „Ivy Bells”, została później skompromitowana przez byłego analityka NSA Ronalda Peltona, który sprzedał Sowietom informacje o misji. Obecnie podsłuchiwanie podwodnych kabli internetowych jest standardową procedurą większości agencji szpiegowskich.

6. Rządy używają kabli podmorskich, aby uniknąć szpiegostwa

W dziedzinie szpiegostwa elektronicznego Stany Zjednoczone miały jedną istotną przewagę nad innymi państwami: ich naukowcy, inżynierowie i korporacje brali czynny udział w budowie globalnej infrastruktury telekomunikacyjnej. Główne przepływy danych przekraczają granicę Stanów Zjednoczonych i wody terytorialne, umożliwiając przechwytywanie wielu komunikatów.

Kiedy dokumenty skradzione przez byłego analityka NSA Edwarda Snowdena zostały upublicznione, wiele krajów było oburzonych działaniami amerykańskich agencji szpiegowskich, które uważnie monitorowały transfer zagranicznych danych. W rezultacie niektóre stany ponownie rozważyły ​​samą infrastrukturę internetową. Na przykład Brazylia zdecydowała się położyć podmorski kabel komunikacyjny aż do Portugalii, całkowicie omijając terytorium USA. Co więcej, nie pozwalają amerykańskim firmom uczestniczyć w rozwoju projektu.

7. Podmorskie kable internetowe są szybsze i tańsze niż satelity

Obecnie na naszej orbicie znajduje się około 1000 satelitów, wysyłamy sondy do komet, a nawet planujemy misje mające na celu lądowanie na Marsie. Wydaje się, że potrzeba stworzenia wirtualnej sieci komunikacyjnej pojawiła się w kosmosie, choć obecne podejście wykorzystujące kable podmorskie nie jest gorsze. Ale czy satelity nie wyprzedziły tej przestarzałej technologii? Jak się okazuje, nie.

Pomimo faktu, że kable światłowodowe i satelity zostały wynalezione mniej więcej w tym samym czasie, statki kosmiczne mają dwie istotne wady: opóźnienia i uszkodzenie danych. Wysyłanie wiadomości w przestrzeń kosmiczną i z powrotem zajmuje dużo czasu.

Tymczasem światłowody mogą przesyłać informacje niemal z prędkością światła. Jeśli chcesz zobaczyć jak wyglądałby Internet bez podmorskich kabli, odwiedź Antarktydę – jedyny kontynent bez fizycznego połączenia z Internetem. Lokalne stacje badawcze korzystają z satelitów o dużej przepustowości, ale nawet taka moc nie wystarczy do przesłania wszystkich danych.

8. Zapomnij o cyberwojnie — aby wyrządzić prawdziwe szkody w Internecie, wystarczy sprzęt do nurkowania i przecinaki do drutu.

Dobra wiadomość jest taka, że ​​przecięcie podwodnego kabla komunikacyjnego może być dość trudne, ponieważ napięcie w każdym przewodniku może osiągnąć kilka tysięcy woltów. Ale jak pokazał incydent, który miał miejsce w Egipcie w 2013 roku, jest to całkiem możliwe. Następnie na północ od Aleksandrii zatrzymano kilku mężczyzn w kombinezonach za celowe przecięcie podmorskiego kabla o długości 22 500 mil łączącego trzy kontynenty. Do czasu przywrócenia linii prędkość połączenia internetowego w Egipcie została zmniejszona o 60%.

9. Kable podmorskie nie są łatwe w naprawie, ale po 150 latach nauczyliśmy się kilku sztuczek.

Jeśli uważasz, że wymiana kabla LAN za biurkiem to trudny i bolesny proces, spróbuj naprawić twardy wąż ogrodowy na dnie oceanu. W przypadku uszkodzenia komunikacji podwodnej na miejsce wysyłane są specjalne statki naprawcze. Jeśli drut znajduje się w płytkiej wodzie, roboty naprawiają go i wyciągają na powierzchnię. Jeśli kabel znajduje się na dużych głębokościach (od 1900 metrów), inżynierowie opuszczają specjalny chwytak na dno, podnoszą drut i naprawiają go bezpośrednio nad wodą.

10. Żywotność podwodnych przewodników internetowych wynosi nie więcej niż 25 lat

Według stanu na 2014 r. na dnie oceanu ułożono 285 przewodów komunikacyjnych, z czego 22 są nadal nieużywane. Żywotność kabla podmorskiego nie przekracza 25 lat, ponieważ w przyszłości stanie się on ekonomicznie nieopłacalny pod względem mocy.

Jednak w ciągu ostatnich dziesięciu lat globalna konsumpcja danych doświadczyła eksplozji. W 2013 r. na osobę przypadało 5 gigabajtów ruchu internetowego, a według ekspertów do 2018 r. liczba ta wzrośnie do 14 GB. Możliwe, że przy tak szybkim rozwoju będziemy mieli problemy z zasilaniem i będziemy zmuszeni znacznie częściej modernizować systemy komunikacyjne. Jednak w niektórych miejscach nowe techniki modulacji fazy i ulepszone zautomatyzowane terminale podmorskie zwiększyły moc nawet o 8000%. Najwyraźniej przewody podmorskie są więcej niż gotowe na duże natężenie ruchu.

Kabel światłowodowy Marea przez Ocean Atlantycki: od amerykańskiej Wirginii po hiszpańskie Bilbao. Przepustowość Marea wynosi 160 Tbit/s. Jest to najwydajniejszy jak dotąd kabel transatlantycki.

Długość kabla wynosi 6600 km, a średnia głębokość 3,35 km. Marea została ukończona w niecałe dwa lata, podczas gdy standardowy harmonogram takich projektów wynosi około pięciu lat.

Pierwszym drutem, który ludzie ułożyli przez ocean, był transatlantycki kabel telegraficzny. Pierwszą próbę podjęto w 1857 roku, ale kabel się zepsuł.

5 sierpnia 1858 roku położono kabel między Walentią a Wyspami Nowej Funlandii, który jednak we wrześniu uległ awarii. Długoterminową komunikację między Europą a Ameryką zapewnił dopiero kabel ułożony w 1866 roku.

W 2016 roku grupa firm, w tym Google, zakończyła układanie kabla FASTER ze Stanów Zjednoczonych do Japonii. Może przesyłać do 60 Tbitów danych na sekundę – w momencie startu był najszybszy.

Formalnie FASTER już teraz pozostaje najszybszym kablem – zaczną używać Marei dopiero na początku 2018 roku. Pełny potencjał osiągnie w 2025 roku. Oczekuje się, że do tego czasu globalne zużycie ruchu wzrośnie ośmiokrotnie.

Przy takim rozwoju Microsoft i Facebook potrzebują nowego kabla, aby zapewnić stabilne działanie swoich usług. Prezes Microsoftu Brad Smith mówił już o znaczeniu Marei:

„Marea została złożona na czas. Kable transatlantyckie przesyłają o 55% więcej danych niż kable pacyficzne. I o 40% więcej niż na kablach łączących USA i Amerykę Łacińską.

„Oczywiście przepływ danych przez Ocean Atlantycki wzrośnie, a Marea zapewni niezbędną jakość połączenia dla USA, Hiszpanii i innych krajów”.

Kolejnym powodem, dla którego firmy zainicjowały projekt, są klęski żywiołowe. W 2006 r. trzęsienie ziemi o sile 7 w skali Richtera nawiedziło wyspę Tajwan, powodując uszkodzenie ośmiu kabli łączących wyspę z Chinami. Ich przywrócenie zajęło 11 statków i 49 dni. Huragan Sandy w 2012 r. opuścił wschodnie wybrzeże Stanów Zjednoczonych bez komunikacji. Od tego momentu Microsoft zdecydował się zwiększyć odporność na awarie połączeń transatlantyckich. Okazuje się, że to Sandy zjednoczyła Facebooka i Microsoft.

„Ciągle spotykaliśmy się z przedstawicielami Facebooka na różnych wydarzeniach i zdaliśmy sobie sprawę, że próbujemy rozwiązać ten sam problem. Połączyliśmy więc siły i ulepszyliśmy sieć transatlantycką, projektując nowy kabel” – powiedział Frank Ray, dyrektor ds. infrastruktury rozwiązań chmurowych.

Marea składa się z ośmiu par kabli światłowodowych chronionych miedzią, tworzywem sztucznym i wodoodporną powłoką. Przez większą część trasy kabel leży na dnie oceanu i jest zakopany pod ziemią w pobliżu brzegów, aby statki go nie rozerwały. Więc

Ciekawe fakty na temat połączenia kontynentów naszej planety,
jak ułożono kabel na dnie oceanu i, co najważniejsze, jak powstała sieć WWW, czyli Internet.

1
To, co widzicie powyżej, to podmorski kabel komunikacyjny.
Ma średnicę 69 milimetrów i to właśnie przez niego odbywa się 99% całego międzynarodowego ruchu komunikacyjnego (tj. Internetu, telefonii i innych danych). Łączy wszystkie kontynenty naszej planety z wyjątkiem Antarktydy. Te niesamowite kable światłowodowe przecinają wszystkie oceany i mają setki tysięcy, a co mogę powiedzieć, miliony kilometrów długości.

Mapa świata podmorskiej sieci kablowej

Jest to „CS Cable Innovator”, specjalnie zaprojektowany do układania kabli światłowodowych i jest największym statkiem tego typu na świecie. Został zbudowany w 1995 roku w Finlandii, ma 145 metrów długości i 24 metry szerokości. Jest w stanie przetransportować do 8500 ton kabla światłowodowego. Statek posiada 80 kabin, z czego 42 to kabiny oficerskie, 36 to kabiny załogi i dwie luksusowe. Bez konserwacji i tankowania może działać 42 dni, a jeśli towarzyszy mu statek pomocniczy, to całe 60.

Pierwotnie kable podmorskie były prostymi połączeniami punkt-punkt. Obecnie kable podwodne stały się bardziej złożone i mogą dzielić się i rozgałęziać bezpośrednio na dnie oceanu.

Od 2012 roku dostawca z sukcesem demonstruje podwodny kanał transmisji danych o przepustowości 100 Gbit/s. Rozciąga się przez cały Ocean Atlantycki, a jego długość wynosi 6000 kilometrów. Wyobraźmy sobie, że trzy lata temu przepustowość międzyatlantyckiego kanału komunikacyjnego była 2,5 razy mniejsza i wynosiła 40 Gbit/s. Obecnie statki takie jak CS Cable Innovator nieustannie pracują nad zapewnieniem nam szybkiego międzykontynentalnego Internetu.

Przekrój kabla komunikacyjnego pod łodzią

1. Polietylen
2. Powłoka mylarowa
3. Skręcone druty stalowe
4. Aluminiowa ochrona przed wodą
5. Poliwęglan
6. Rura miedziana lub aluminiowa
7. Wazelina
8. Światłowody

Tak to wygląda na dole. Jakie są skutki dla środowiska układania kabli telekomunikacyjnych na dnie morskim? Jaki to ma wpływ na dno oceanu i żyjące tam zwierzęta? Choć w ciągu ostatniego stulecia na dnie morskim położono dosłownie miliony kilometrów kabli komunikacyjnych, nie miało to żadnego wpływu na życie podwodnych mieszkańców. Według niedawnego badania kabel ma jedynie niewielki wpływ na zwierzęta żyjące na dnie morskim. Na powyższym zdjęciu widzimy różnorodne życie morskie obok podmorskiego kabla przecinającego szelf kontynentalny Half Moon Bay. Kabel ma tylko 3,2 cm grubości.

Transatlantycki kabel telegraficzny

Po raz pierwszy kabel telegraficzny przepłynął Ocean Atlantycki z wyspy Valentia, położonej w zachodniej części Irlandii, do wschodniej części Nowej Fundlandii. Kabel transatlantycki połączył Amerykę Północną i Europę, przyspieszając komunikację między nimi. Kiedyś dostarczenie wiadomości statkiem trwało co najmniej dziesięć dni, teraz zajmuje to kilka minut. W ciągu dziewięciu lat podejmowano kilka prób ułożenia kabla: w 1857 r., dwie w 1858, 1865 i jedną w 1866 r., aż w końcu uzyskano najbardziej niezawodne połączenie między kablem ułożonym w 1866 r. a naprawionym kablem z 1865 r. Dodatkowe kable ułożono w latach 1873, 1874, 1880 i 1894. Pod koniec XIX wieku kable brytyjskie, francuskie, niemieckie i amerykańskie połączono z kablami europejskimi i północnoamerykańskimi w złożoną sieć.

Próba zwiększenia przewodności pierwszego kabla transatlantyckiego zakończyła się niepowodzeniem w 1857 roku i zakończyła się 5 sierpnia 1858 roku. Chociaż wynalazek ten nie jest uważany za szczególnie udany, udało mu się wyprodukować pierwszy kabel transatlantycki, który przyniósł praktyczne rezultaty. Pierwszym oficjalnym telegramem przesłanym między obydwoma kontynentami był list gratulacyjny od królowej Wielkiej Brytanii Wiktorii do prezydenta Stanów Zjednoczonych Jamesa Buchanana. W następnym miesiącu, 16 sierpnia, kabel zawalił się, gdy podjęto próbę przyłożenia do niego nadmiernego napięcia, próbując przyspieszyć działanie telegrafu. Krótki okres użytkowania kabla podważył zaufanie społeczne i inwestorów do projektu i znacznie spowolnił przywrócenie połączenia.

Kolejną próbę ułożenia kabla podjęto w 1865 roku, stosując ulepszone materiały. Połączenie zostało wkrótce ukończone i oddane do użytku 28 lipca 1866 roku. Tym razem było ono trwalsze, a nawet zapewniło zaufanie społeczne, gdy wykonany w 1865 roku kabel został ostatecznie naprawiony i oddany do użytku jakiś czas po tym wydarzeniu.

Kabel podmorski w Indiach, Singapurze, na Dalekim Wschodzie i Australii

W 1863 roku kabel zapewnił ważne połączenie między Bombajem a Arabią Saudyjską. W 1870 roku Bombaj został połączony z Londynem podmorskim kablem, który ułożyło kilka firm kablowych. W 1872 roku firmy te połączyły się, tworząc ogromną firmę Eastern Telegraph Company, której właścicielem był John Pender. Dwie spółki zależne wkrótce wydzieliły się z Eastern Telegraph Company: East China Company i Australian Telegraph Company.

Kabel podmorski przez Ocean Spokojny

Projekt ten ukończono w latach 1902–1903. Kabel połączył kontynentalne Stany Zjednoczone, Hawaje w 1902 r. i Guam na Filipinach w 1903 r. Kanada, Australia, Nowa Zelandia i Fidżi również zostały połączone kablem w 1902 roku.

Struktura transatlantyckiego kabla podmorskiego

XIX-wieczne kable transatlantyckie początkowo składały się z żelaza, później używano drutów owiniętych gumą, czyli gutaperką, które otaczały na rdzeniu skręcony drut miedziany. Odcinki kabli leżące blisko linii brzegowej posiadały dodatkowe zabezpieczenia chroniące przewody. Gutaperka, naturalny polimer podobny do gumy, miała niemal idealne właściwości izolacji kabli podmorskich i znacznie zwiększała pojemność kabla. Gutaperka była stosowana jako izolacja kabli aż do lat trzydziestych XX wieku, kiedy wprowadzono polietylen. Materiał ten był tak ważny dla komunikacji, że w latach dwudziestych XX wieku wojsko amerykańskie rozpoczęło eksperymenty z izolacją gumową, ponieważ władze amerykańskie prawie nie miały producentów gutaperki.

Problemy z przepustowością

Wcześniej dalekobieżne linie telegraficzne powodowały ogromne problemy z elektrycznością. W przeciwieństwie do nowoczesnych kabli, XIX-wieczna technologia nie pozwalała na umieszczenie w kablu linii wzmacniaczy. Do pokonania oporu elektrycznego na duże odległości używano wysokiego napięcia. Jednak prędkość przesyłania danych była ściśle ograniczona. W tych warunkach kable miały bardzo ograniczoną pojemność.

Już w 1823 roku Francis Ronalds zauważył, że sygnały elektryczne stają się wolniejsze podczas przechodzenia przez izolowany drut lub żyły ułożone pod ziemią i ten sam efekt był zauważalny w przypadku rdzeni zanurzonych w wodzie, zwłaszcza na długim kablu układanym między Anglią a Hagą. Michael Faraday udowodnił, że efekt ten jest spowodowany pojemnością pomiędzy drutem a ziemią (lub wodą) otaczającą drut. Faraday zauważył, że kiedy drut jest ładowany (na przykład przez naciśnięcie klawisza telegrafu), ładunek elektryczny w drucie indukuje w wodzie przeciwny ładunek i porusza się on do przodu. Gdy oba ładunki przyciągają się, przenoszony ładunek zwalnia. Rdzeń działa jak kondensator rozmieszczony na całej długości kabla, co w połączeniu z rezystancją i indukcyjnością kabla ogranicza prędkość, z jaką sygnał przemieszcza się w przewodniku kabla.

Wczesny rozwój nie pozwolił na właściwą analizę tych skutków. Oliver Heaviside zignorował problemy i upierał się, że kabel transatlantycki jest bardzo ważny. Kiedy później został elektrykiem w Atlantic Telegraph Company, wdał się w publiczny spór z Williamem Thomsonem. Biały Dom uważał, że jeśli przyłożone zostanie wystarczające napięcie, każdy kabel wytrzyma obciążenie. Z powodu nadmiernego napięcia pierwszy kabel transatlantycki Cyrus Field nigdy nie działał niezawodnie i ostatecznie w oceanie doszło do zwarcia, gdy Biały Dom podniósł napięcie do poziomu, którego konstrukcja kabla nie była w stanie wytrzymać.

Thomson opracował złożony generator pola elektrycznego i czułe zwierciadło galwanometryczne wykorzystujące wiązkę światła do wykrywania słabych sygnałów telegraficznych. Thomson stał się bogaty, otrzymując tantiemy za swoje wynalazki. Tytuł Lorda otrzymał za zasługi w dziedzinie telegrafii, głównie za stworzenie niezawodnego modelu matematycznego, który doprowadził do zaprojektowania sprzętu do dokładniejszego przekazywania informacji. Wpływ elektryczności atmosferycznej i pola geomagnetycznego na kable podmorskie skłonił go także do zorganizowania wielu wypraw polarnych.

Thomson przeprowadził analizę matematyczną propagacji sygnałów elektrycznych w kablach telegraficznych w funkcji ich pojemności i rezystancji, jednak w przypadku długich kabli podmorskich pracujących przy małych prędkościach nie uwzględnił w równaniach telegraficznych efektów indukcyjnych. XIX wieku Oliver Heaviside przygotował nowoczesną ogólną postać równań telegraficznych, która uwzględniała wpływ indukcyjności. Były one niezbędne do rozbudowy linii przesyłowych o wyższe częstotliwości potrzebne do szybkiej transmisji danych i głosu.

Pierwsze kable wykorzystywane do celów komercyjnych

W sierpniu 1850 roku anglo-francuska firma telegraficzna Johna Bretta położyła pierwszą linię komunikacyjną przez kanał La Manche. Był to po prostu drut miedziany pokryty gutaperką i bez żadnego innego zabezpieczenia. To był tylko eksperyment i już następnego roku, 13 listopada 1851 roku, przez kanał La Manche ułożono prawdziwy kabel z całkowicie chronionym rdzeniem. W następnym roku kabel połączył Wielką Brytanię i Irlandię. W 1852 roku po raz pierwszy kabel ułożony łodzią podwodną połączył Londyn i Paryż. W maju 1853 roku Anglia została przyłączona do Holandii kablem biegnącym przez Morze Północne z Orford Ness do Hagi. Ułożył go parowiec łopatkowy specjalnie przystosowany do tych prac.

Telefonia transatlantycka

Układanie transatlantyckiego kabla telefonicznego wymagało opracowania kilku osiągnięć technologicznych w zakresie opłacalnej telekomunikacji, które istniały dopiero w latach czterdziestych XX wieku.

W 1942 roku stworzono zaadaptowany podmorski kabel komunikacyjny dla pierwszego na świecie podmorskiego rurociągu naftowego, niezbędny do operacji Pluton podczas II wojny światowej.

TAT - 1 (Transatlantic No. 1) był pierwszym transatlantyckim kablem telefonicznym. W latach 1955–1956 położono kabel między Szkocją a Nową Fundlandią i Labradorem. Został otwarty 25 września 1956 roku i początkowo miał 36 kanałów telefonicznych.

W latach sześćdziesiątych zagraniczne kable zaczęły nadawać sygnały radiowe o multipleksowanych częstotliwościach. Zostały wyposażone w najbardziej niezawodne wzmacniacze lampowe, jakie kiedykolwiek stworzono. Kable te zasilane były wysokim napięciem. Kable te nadal istnieją i można ich używać, ale zostały porzucone, ponieważ są zbyt słabe, aby były opłacalne komercyjnie. Niektóre kable wykorzystano jako instrumenty naukowe do pomiaru fal trzęsień ziemi i innych zjawisk geomagnetycznych.

W latach 80-tych opracowano kable światłowodowe. Pierwszy transatlantycki kabel telefoniczny wykorzystujący światłowód nosił nazwę TAT-8 i rozpoczął działalność w 1988 roku.

Nowoczesne wzmacniaki posiadają półprzewodnikowy wzmacniacz optyczny wykonany z włókna erbowego. Każdy wzmacniak zawiera oddzielny sprzęt dla każdego włókna. Obejmuje sygnał reformujący, pomiar błędu i kontrolę. Laser na ciele stałym wysyła sygnał na całej długości światłowodu. Laser ten wzbudza krótkie domieszkowane włókno, które samo w sobie działa jak wzmacniacz laserowy. Gdy światło przechodzi przez włókno, sygnał wzmacnia się. System ten pozwala także na kontrolę podziału widmowego kanałów, co znacznie zwiększa przepustowość światłowodu.

Repeatery zasilane są prądem stałym, napięcie przekazywane jest do środka kabla, dlatego wszystkie wzmacniaki w kablu są umieszczone szeregowo. Na stacjach końcowych instalowane jest zasilanie i inne urządzenia.

Światłowód stosowany w kablach podmorskich jest wybierany ze względu na jego wyjątkową klarowność i umożliwia przesyłanie sygnału na odległość ponad 100 kilometrów między wzmacniaczami. Minimalizuje to liczbę potrzebnych wzmacniaczy, a tym samym powodowane przez nie zniekształcenia.

Początkowo kable podmorskie przesyłały proste kombinacje znaków, takie jak kropka - kropka. Wraz z rozwojem rozległej sieci podwodnej możliwe stało się dostarczanie informacji do kilku odbiorców za pomocą jednego systemu kablowego. Wkrótce pojemność systemów kablowych stała się tak duża, że ​​konieczne stało się zapewnienie wystarczającej pojemności rezerwowej naziemnej. Włókna nowoczesnych systemów kablowych są zwykle ułożone w pierścień, aby zwiększyć ich redundancję, i mają różne przekroje na dnie oceanu.

Jednak nie wszystkie organizacje telekomunikacyjne chcą skorzystać z tej możliwości, dlatego nowoczesne systemy kablowe mogą mieć podwójne punkty docelowe w krajach, które wymagają nadmiarowych możliwości, oraz pojedyncze punkty docelowe w krajach, które albo nie wymagają nadmiarowych możliwości, albo dany kraj nie jest w stanie ich mieć nadmiarowych funkcji, ponieważ jest to zbyt drogie.

Sprzęt przełączający służy do przenoszenia usług między ścieżkami sieciowymi i ma niewielki wpływ na protokoły wyższego poziomu, jeśli ścieżka przestanie działać. Im więcej ścieżek będzie dostępnych do użycia, tym mniejsze jest prawdopodobieństwo, że jedna lub dwie jednoczesne awarie zapobiegną wygaśnięciu żywotności kabla.

Naprawa kabla

Kable mogą zostać uszkodzone przez trawlery rybackie, uderzenia kotwic, podwodne lawiny, a nawet ukąszenia rekinów. Pęknięcia zdarzały się szczególnie często na początkowym etapie rozwoju systemów kablowych, ze względu na zastosowanie prostych materiałów i układanie kabli bezpośrednio na dnie oceanu, a nie w specjalnych rowach, szczególnie w obszarach wysokiego ryzyka. Czasami kable zostały zniszczone przez wrogów w czasie wojny. Trzęsienie ziemi w Nowej Fundlandii w 1929 r. zerwało szereg kabli transatlantyckich, powodując potężną podwodną lawinę. Sekwencja pęknięć kabli pomogła naukowcom wyznaczyć przebieg lawin. W 2006 roku, 26 grudnia, trzęsienie ziemi zniszczyło wiele kabli w pobliżu Tajwanu.

Aby skutecznie naprawić kabel znajdujący się na głębokości, uszkodzony odcinek wyciąga się na powierzchnię za pomocą chwytaka. Każdy koniec kabla należy osobno wyprowadzić na powierzchnię. Naprawiony kabel jest dłuższy niż pierwotnie ułożony, dlatego kabel ułożono w kształcie litery „U”. Naprawy kabli znajdujących się blisko powierzchni wykonują specjalnie przeszkolone osoby.

Kilka portów w pobliżu ważnych tras kablowych stało się domem dla wyspecjalizowanych statków. W Halifax w Nowej Szkocji przez większą część XX wieku znajdowało się kilkanaście takich statków, w tym CS Cyrus Field, CS Meaney i CS Mackay Bennett. Dwóm ostatnim zlecono naprawę szkód spowodowanych zatonięciem słynnego statku wycieczkowego Titanic. Załogi tych statków opracowały wiele innowacyjnych metod naprawy i usprawnienia prowadzenia kabli, jedną z nich jest „pług” – urządzenie do zakopywania kabli.

Czwarte układanie kabla transatlantyckiego rozpoczęło się 23 lipca 1865 roku. z Irlandii. I znowu pojawiły się trudności. Urządzenia zasygnalizowały uszkodzenie izolacji. Okazało się, że lita stal, z której wykonano druty pancerne, okazała się bardzo krucha i pod wpływem siły ciężkości ułożonych jeden na drugim zwojów kabla rozpadła się na kawałki. Takie kawałki przebiły izolację. Wyprawa zakończyła się fiaskiem. Na następną wyprawę wykonano nowy kabel; tym razem miał zbroję nie wykonaną z twardych, ale z miękkich drutów ze stali ocynkowanej. Ulepszone instrumenty i mechanizmy na statku.Piąta wyprawa rozpoczęła się 13 lipca 1866 roku. Okazało się to najbardziej udane.

27 czerwca 1866 statek rzucił kotwicę w Zatoce Nowej Fundlandii. Dzień ten uznawany jest za początek regularnej, trwałej komunikacji elektrycznej pomiędzy Europą i Ameryką.

W tym samym czasie z dna oceanu podniesiono zatopiony wcześniej kabel, przetestowano go i połączono z zapasowym kablem na statku. I tak 8 września 1866 r drugi kabel połączył oba kontynenty.

Sukces 1866 przyczyniły się do bezprecedensowego rozwoju technologii kabli podmorskich. Kolejne 4 kable przekroczyły Atlantyk. Kable układano na Pacyfiku i Oceanie Indyjskim, Morzu Śródziemnym i południowym Atlantyku.

W latach osiemdziesiątych XIX wieku znacznie udoskonalono konstrukcję kabli podmorskich. Rdzeń przewodnika nie był skręcony z siedmiu identycznych drutów, ale składał się z centralnego drutu miedzianego o średnicy 3-3,1 mm i warstwy 12 drutów miedzianych o średnicy 1,05 mm. Średnica takiego rdzenia wzrosła zaledwie o 35-40%, a jego przekrój poprzeczny podwoił się. Zmniejszyła się rezystancja przewodnika dla prądu stałego, dlatego jeszcze bardziej wzrosła prędkość propagacji prądu i transmisji telegraficznej. Pancerz kabla został wzmocniony, składał się teraz nie z 12, ale 18 (a nawet 24) drutów o średnicy 2,1–2,4 mm.

Pierwszy transatlantycki kabel telefoniczny, TAT-1, został ułożony pomiędzy Oban (Szkocja) a Clarenville (Nowa Fundlandia) w latach 1955–1956. i wszedł do służby 25 września 1956 roku. Zawierał 36 niezależnych kanałów transmisji głosu o szerokości pasma 4 kHz i 51 wzmacniaczy rozmieszczonych w odległości 70 km od siebie. W ciągu pierwszych 24 godzin wykonał 588 połączeń Londyn-USA i 118 Londyn-Kanada. Wkrótce zwiększono liczbę kanałów do 48, a szerokość pasma zawężono do 3 kHz. W 1978 roku TAT-1 został wyłączony.

Drugi transatlantycki kabel telefoniczny TAT-2 został oddany do użytku 22 września 1959 roku. Dzięki technologii koncentracji kanałów poprzez wykorzystanie naturalnych przerw w rozmowie (angielska interpolacja mowy TASI) liczba znajdujących się w nim kanałów została wzrosła do 87. Dzięki tej technologii klientowi przydzielano kanał tylko w tych momentach, w których faktycznie mówił.

Oparta na kablu koncentrycznym TAT-3 połączyła Wielką Brytanię i New Jersey i zawierała 138 kanałów głosowych, które mogły obsługiwać 276 jednoczesnych połączeń, co jednak wymagało zmniejszenia odległości pomiędzy wzmacniaczami do 37 km.

Nowoczesne kable transatlantyckie oparte są na kanałach światłowodowych i topologii „samonaprawiającego się pierścienia”.