Меню

Провод по дну океана

Интернет на дне океана

Вся наша планета плотно опутана кабелями связи. 99% международных данных передаются по проводам, лежащим на дне океана. Они тянутся между континентами, обходя лишь Антарктиду, общая длина составляет около 1,2 млн км, число одних лишь гражданских проводов достигает почти 400 штук. Мы решили собрать самые интересные факты о завораживающем мире подводных кабелей.

Кабели-первопроходцы

Первый подводный кабель проложил изобретатель телеграфа Сэмюэл Морзе. Летом 1842 года ночью ученый поплыл на лодке с помощником и проложил первый подводный изолированный телеграфный кабель по дну Нью-Йоркской бухты. Из-за отсутствия достаточной гидроизоляции первые опыты были неудачными, пока в 1847 году немецкий инженер Вернер фон Сименс не предложил делать изоляцию из растительной смолы — гуттаперчи.

Первый трансатлантический телеграфный кабель весил 550 кг/км, состоял из семи медных проводов, покрытых тремя слоями гуттаперчи и оболочкой из железных канатов. Его пытались проложить в 1857 году, соединив Старый и Новый свет, однако из-за разрыва 4500-километрового кабеля попытку пришлось отложить на год.

16 августа 1858 года королева Великобритании Виктория и президент США Джеймс Бьюкенен обменялись поздравительными телеграммами. 103 слова английской королевы передавались в течение 16 часов — из-за огромной емкости и сопротивления длинного кабеля. Вскоре он пришел в негодность. К 1919 году работающих кабелей было уже 13, большинство принадлежало Великобритании.

Первый трансатлантический телефонный кабель заработал в 1956 году, он соединил шотландский курорт Обан и канадский город Кларенвилл на острове Ньюфаундленд. За первые сутки было совершено свыше 700 звонков по каналам Лондон — США и Лондон — Канада.

Первый трансатлантический телефонный кабель с использованием оптического волокна, TAT-8, был проложен в 1988 году. С тех пор количество действующих кабелей возросло до 375, всего проложено 396 кабелей.

Самый-самый кабель

Самый высокопроизводительный в мире кабель — Marea. Он был проложен совместно тремя гигантами: Microsoft, Facebook и Telxius в 2017 году. Кабель выходит из американской Вирджинии, проходит по дну Атлантического океана на глубине более 3 км и уходит в испанский Бильбао. Протяженность Marea составила более 6600 км, масса — около 4650 т. Его пропускная способность — 160 Тбит данных в секунду, что в 16 млн раз больше, чем средняя скорость обычной домашней интернет-линии, это эквивалентно 71 млн одновременных просмотров потокового видео высокой четкости.

Кабель Marea «закинут» в океан с расчетом на будущее: по прогнозам исследователей, к 2020 году число пользователей интернетом вырастет почти в два раза и достигнет 5 млрд человек. Именно кабель из Бильбао обеспечит удобный трафик новым потребителям виртуальной реальности из стран Африки, Азии и Ближнего Востока.

Marea состоит из восьми пар оптоволоконных кабелей, защищенных медью, пластиком и водонепроницаемым покрытием. На большей части пути кабель лежит на дне океана, а рядом с берегами закопан под землю, чтобы его не порвали корабли. Наибольшая глубина прокладки кабеля Маrеа — 5181 м, ожидаемый срок службы, как и у всех оптоволоконных проводов, — 25 лет.

Что угрожает кабелям?

Кабелям угрожают корабли, рыбацкие сети, природные катастрофы и даже акулы: по непонятным причинам хищные рыбы любят жевать провода. Защищаясь от их атак, крупные компании, такие как Google, покрывают свои коммуникации слоем защитного кевлара. Толщина трансатлантических кабелей неодинакова: чем ближе к поверхности, тем толще защитная оболочка, чтобы выдержать потенциальные повреждения от судоходства. На мелководье выкапываются траншеи, куда зарывают кабели. На большой глубине диаметр кабеля — всего 17 мм, толщиной с маркер.

Иногда кабели выходят из строя по причине природных катастроф. Например, в 2012 году ураган «Сэнди» повредил большинство кабелей, находящихся в Нью-Йорке и Нью-Джерси, которые являются основными точками выхода кабелей на берег. В итоге интернет-соединение между Северной Америкой и Европой отсутствовало в течение нескольких часов.

Кабели не так просто перерезать, но иногда это происходит. В 2013 году в Египте, недалеко от Александрии, были задержаны несколько злоумышленников в аквалангах. Выяснилось, что они намеренно перерезали подводный кабель длиной 20 000 км, соединяющий три континента. Скорость интернет-соединения в Египте упала на 60%, затем линию восстановили.

Кабель в помощь трейдерам

Почему так важно, чтобы кабель был высокоскоростным? Потому что скорость передачи информации в наш век эквивалентна богатству. С тех пор как на фондовых биржах были введены автоматизированные системы торговли, а сделки стали совершать компьютеры, время для принятия решения уменьшилось до микросекунд. Это потребовало увеличения скорости связи на доли секунды. Американская компания Hibernia Atlantic инвестировала $300 млн в прокладку нового кабеля Hibernia Express между Лондоном и Нью-Йорком. Благодаря его запуску в 2015 году задержка в операциях теперь составляет 58,95 миллисекунд.

Кабель — находка для шпиона

Когда еще не было современных оптоволоконных кабелей, прослушать информацию было элементарной задачей для шпионов. В разгар холодной войны в Охотском море американцы в течение десяти лет, с 1971 года по 1981 год прослушивали советскую подводную линию связи. Русские офицеры даже не пытались шифровать секретную информацию, так как им казалось, что в территориальных водах СССР достаточно датчиков и оборонных сенсоров, чтобы ни один враг близко не подошел. О том, что специальная подводная лодка Halibut добралась до кабеля, установила на него гигантское прослушивающее устройство и регулярно собирала записи в течение долгих лет, стало известно благодаря сотруднику АНБ Рональду Пелтону уже в 1980 году, и прослушка была демонтирована.

Читайте также:  Полезные ископаемые дна тихого океана

Сейчас, во времена толстых и защищенных оптоволоконных проводов, прослушка также возможна. Эдвард Сноуден рассказывал о том, как британские и американские спецслужбы «прослушали» более 200 кабелей в рамках обширного шпионского проекта. По данным The Guardian, британское разведывательное агентство GCHQ ежесуточно перехватывает данные в масштабах, эквивалентных 192 Британским библиотекам.

Конкуренция в мире кабелей

С лидерством США в подводном мире кабелей пытается поспорить Китай, а вернее, конгломерат Huawei Technologies, который занимается созданием по всему миру инфраструктуры связи нового поколения 5G. На сегодняшний день в копилке Huawei Technologies почти 100 подводных кабелей по всему миру. В 2018 году китайская компания закончила модернизацию морского оптоволоконного кабеля длиной 11 500 км из Португалии в ЮАР, и амбиции и возможности китайцев только растут. Многие страны после шпионского скандала заинтересованы в безопасных информационных путях и не доверяют американским компаниям.

Карта кабелей

Проект TeleGeography отслеживает прокладку кабелей с 1999 года и поддерживает постоянно обновляемую карту кабелей, которая наглядно демонстрирует вмешательство человека в мир океанов. На сегодняшний день с волокно-оптическими кабелями не могут тягаться ни вышки сотовой связи, ни спутники. Отправка сообщений в космос и обратно занимает слишком много времени, а сотовая связь часто выдает помехи, зато оптические волокна идеально передают информацию почти со скоростью света.

Источник

Мало кто знает, но 98% интернета передается по подводным кабелям

Вся наша планета плотно опутана кабелями связи.

Подводные кабели переправляют 98% международного интернет-трафика по всему миру. Эти кабели позволяют обмениваться, искать, отправлять и получать информацию по всему миру со скоростью света.

Они тянутся между континентами, обходя лишь Антарктиду, общая длина составляет около 1,2 млн км (а может уже больше), число одних лишь гражданских проводов достигает почти 400 штук.

Мы решили собрать самые интересные факты о невероятном мире подводных кабелей.

Кабели-первопроходцы

Первый подводный кабель проложил изобретатель телеграфа Сэмюэл Морзе.

Летом 1842 года ночью ученый поплыл на лодке с помощником и проложил первый подводный изолированный телеграфный кабель по дну Нью-Йоркской бухты.

Из-за отсутствия достаточной гидроизоляции первые опыты были неудачными, пока в 1847 году немецкий инженер Вернер фон Сименс не предложил делать изоляцию из растительной смолы — гуттаперчи.

Первый трансатлантический телеграфный кабель весил 550 кг/км, состоял из семи медных проводов, покрытых тремя слоями гуттаперчи и оболочкой из железных канатов.

Его пытались проложить в 1857 году, соединив Старый и Новый свет, однако из-за разрыва 4500-километрового кабеля попытку пришлось отложить на год.

16 августа 1858 года королева Великобритании Виктория и президент США Джеймс Бьюкенен обменялись поздравительными телеграммами. 103 слова английской королевы передавались в течение 16 часов — из-за огромной емкости и сопротивления длинного кабеля. Вскоре он пришел в негодность. К 1919 году работающих кабелей было уже 13, большинство принадлежало Великобритании.

Первый трансатлантический телефонный кабель заработал в 1956 году , он соединил шотландский курорт Обан и канадский город Кларенвилл на острове Ньюфаундленд.

За первые сутки было совершено свыше 700 звонков по каналам Лондон — США и Лондон — Канада.

Первый трансатлантический телефонный кабель с использованием оптического волокна, TAT-8, был проложен в 1988 году. С тех пор количество действующих кабелей возросло до 375, всего проложено 396 кабелей.

Современность

Высокопроизводительный кабель — Marea.

Он был проложен совместно тремя гигантами: Microsoft, Facebook и Telxius в 2017 году. Кабель выходит из американской Вирджинии, проходит по дну Атлантического океана на глубине более 3 км и уходит в испанский Бильбао. Протяженность Marea составила более 6600 км, масса — около 4650 т.

Его пропускная способность — 160 Тбит данных в секунду, что в 16 млн раз больше, чем средняя скорость обычной домашней интернет-линии, это эквивалентно 71 млн одновременных просмотров потокового видео высокой четкости.

Marea состоит из восьми пар оптоволоконных кабелей, защищенных медью, пластиком и водонепроницаемым покрытием. На большей части пути кабель лежит на дне океана, а рядом с берегами закопан под землю, чтобы его не порвали корабли. Наибольшая глубина прокладки кабеля Маrеа — 5181 м, ожидаемый срок службы, как и у всех оптоволоконных проводов, — 25 лет.

Планы Google

Компания Google объявила о начале прокладки подводного оптоволоконного кабеля Grace Hopper, который соединит Нью-Йорк с британским Будом и испанским Бильбао.

В период с 2016 по 2018 год Google инвестировал 47 миллиардов долларов США для улучшения своей инфраструктуры Google Could, которая включает 134 точки присутствия (PoP) и 14 инвестиций в подводные кабели по всему миру.

Рекорды скорости

Новый подводный кабель NEC показал рекордные характеристики.

Компания NEC, один из ведущих поставщиков таких решений, объявила о том, что ею разработан новый вариант подводного кабеля с 20 парами оптических волокон. Утверждается, что это рекордное на сегодня число пар для этого типа кабелей.

Для сравнения, кабели Equiano и Dunant, которые должны будут соединить восточный берег США с Францией, а Южную Африку с Португалией, и прокладку которых ведет Google, используют, по имеющимся данным, всего 12 пар волокон.

Кабель типа Dunant способен передавать данные на невероятной скорости 250 Тбит/с , но на момент анонса этого дизайна NEC заявила, что уже располагает конструкцией, позволяющей объединять до 16 пар волокон.

Читайте также:  Теплые течение список всех океанов

Толщина трансатлантических кабелей неодинакова: чем ближе к поверхности, тем толще защитная оболочка, чтобы выдержать потенциальные повреждения от судоходства. На мелководье выкапываются траншеи, куда зарывают кабели. На большой глубине диаметр кабеля — всего 17 мм, толщиной с маркер.

Иногда кабели выходят из строя по причине природных катастроф. Например, в 2012 году ураган «Сэнди» повредил большинство кабелей, находящихся в Нью-Йорке и Нью-Джерси, которые являются основными точками выхода кабелей на берег. В итоге интернет-соединение между Северной Америкой и Европой отсутствовало в течение нескольких часов.

Почему важно, чтобы кабель был высокоскоростным?

Потому что скорость передачи информации в наш век эквивалентна богатству. С тех пор как на фондовых биржах были введены автоматизированные системы торговли, а сделки стали совершать компьютеры, время для принятия решения уменьшилось до микросекунд. Это потребовало увеличения скорости связи на доли секунды.

Американская компания Hibernia Atlantic инвестировала $300 млн в прокладку нового кабеля Hibernia Express между Лондоном и Нью-Йорком. Благодаря его запуску в 2015 году задержка в операциях теперь составляет 58,95 миллисекунд.

Международная кабельная карта

Проект TeleGeography отслеживает прокладку кабелей с 1999 года и поддерживает постоянно обновляемую карту кабелей, которая наглядно демонстрирует вмешательство человека в мир океанов.

На сегодняшний день с волокно-оптическими кабелями не могут тягаться ни вышки сотовой связи, ни спутники. Отправка сообщений в космос и обратно занимает слишком много времени, а сотовая связь часто выдает помехи, зато оптические волокна идеально передают информацию почти со скоростью света.

Источник

Трансокеанические подводные кабели связи

Наша планета плотно опутана кабелями связи и под водой их намного больше, чем кажется на первый взгляд.

Практика прокладывания кабеля через океан берет начало еще с XIX века. Первые попытки соединить два континента проводной связью были предприняты еще в 1847 году. Успешно связать Великобританию и США трансатлантическим телеграфным кабелем удалось только к 5 августа 1858 года, однако уже в сентябре связь была утеряна. Предполагается, что причиной стали нарушение гидроизоляции кабеля и последующая его коррозия и обрыв.

Стабильная связь между Старым и Новым светом была установлена только в 1866 году. В 1870 году был проложен кабель в Индию, что позволило связать напрямую Лондон и Бомбей. В эти проекты были вовлечены одни из лучших умов и промышленников того времени: Уильям Томсон (будущий великий лорд Кельвин), Чарльз Уитстон, братья Сименсы. Как видно, почти 150 лет назад люди активно занимались созданием по протяженности в тысячи километров линий связи. И на этом прогресс не остановился. Однако телефонная связь с Америкой была установлена только в 1956 году, а работы длились почти 10 лет. Подробно об укладке первого трансатлантического телеграфного и телефонного кабеля можно прочитать в книге Артура Кларка «Голос через океан».

Устройство кабеля

Несомненный интерес вызывает устройство кабеля, который будет работать на глубине 5-8 километров включительно. Базовая схема устройства глубоководного оптического кабеля представлена на рисунке 1.

Глубоководный кабель должен иметь ряд базовых характеристик: долговечность, водонепроницаемость, должен выдерживать огромное давление водных масс над собой, обладать достаточной прочностью для укладки и эксплуатации. Материалы кабеля должны быть подобраны таким образом, чтобы при механических изменениях (растяжении кабеля в ходе эксплуатации/укладки, например) не изменялись его рабочие характеристики.

Рисунок 1. Глубоководный оптический кабель

Рабочая часть рассматриваемого нами кабеля ничем особенным не отличается от обычной оптики. Суть заключается в защите этой самой рабочей части и максимальном увеличении срока его эксплуатации. На схематическом рисунке 1 это наглядно видно. Рассмотрим назначение всех элементов конструкции.

Полиэтилен — внешний традиционный изоляционный слой кабеля. Данный материал является отличным выбором для прямого контакта с водой, так как обладает следующими свойствами: устойчив к воздействию воды; не реагирует с щелочами любой концентрации, с растворами нейтральных, кислых и основных солей, органическими и неорганическими кислотами, даже с концентрированной серной кислотой.

Мировой океан содержит в себе, фактически, все элементы таблицы Менделеева, а вода является универсальным растворителем. Использование такого распространенного в химической промышленности материала как полиэтилен является логичным и оправданным, так как в первую очередь необходимо исключить реакцию кабеля и воды, тем самым избежать его разрушения под воздействием окружающей среды. Полиэтилен использовался в качестве изолирующего материала в ходе прокладки первых межконтинентальных линий телефонной связи в середине XX века. Однако в силу своей пористой структуры полиэтилен не может обеспечить полной гидроизоляции кабеля, поэтому мы переходим к следующему слою.

Майларовая пленка — синтетический материал на основе полиэтилентерефталата. Имеет следующие свойства: без запаха и вкуса; прозрачный, химически неактивный, с высокими барьерными свойствами (в том числе и ко многим агрессивным средам); устойчивый к разрыву (в 10 раз прочнее полиэтилена), износу, удару. Майлар (или в СССР Лавсан) широко используется в промышленности, упаковке, текстиле, космической промышленности. Из него даже шьют палатки. Однако использование данного материала ограничено многослойными пленками из-за усадки при термосваривании.

После слоя майларовой пленки следует армирование кабеля различной мощности, в зависимости от заявленных характеристик изделия и его целевого назначения. В основном используется мощная стальная оплетка для придания кабелю достаточной жесткости и прочности, а также для противодействия агрессивным механическим воздействиям из вне. Бытует мнение, что ЭМИ, исходящее от кабелей, может приманивать акул, которые перегрызают кабель. Определенную опасность представляют и рыболовецкие суда, которые могут зацепить кабель своими снастями, так как на больших глубинах он просто укладывается на дно, без копания траншеи. Для защиты от подобных воздействий кабель и армируется стальной оплеткой. Используемая в армировании стальная проволока предварительно оцинковывается. Усиление кабеля может происходить в несколько слоев. Основной задачей производителя в ходе этой операции является равномерность усилия в ходе намотки стальной проволоки. При двойном армировании намотка происходит в разных направлениях. При несоблюдении баланса в ходе данной операции кабель может самопроизвольно скручиваться в спираль, образуя петли.

Читайте также:  Поярков исследование тихого океана

В результате этих мероприятий масса погонного километра может достигать нескольких тонн. «Почему не легкий и прочный алюминий?» — спросят многие. Вся проблема в том, что на воздухе алюминий имеет стойкую пленку окисла, но при соприкосновении с морской водой данный металл может вступать в интенсивную химическую реакцию с вытеснением ионов водорода, которые оказывают губительное влияние на ту часть кабеля, ради которой все затевалось — оптоволокно. Поэтому используют сталь.

Алюминиевый водный барьер (или слой алюмополиэтилена) используется как очередной слой гидроизоляции и экранирования кабеля. Алюмополиэтилен представляет собой комбинацию из фольги алюминиевой и полиэтиленовой пленки, соединенных между собой клеевым слоем. Проклейка может быть, как односторонней, так и двухсторонней. В масштабах всей конструкции алюмополиэтилен выглядит почти незаметным. Толщина пленки может варьироваться от производителя к производителю, но, к примеру, у одного из производителей на территории РФ толщина конечного продукта составляет 0.15-0.2мм при односторонней проклейке.

Слой поликарбоната также используется для усиления конструкции. Легкий, прочный и стойкий к давлению и ударам, материал широко используется в повседневных изделиях, например, в велосипедных и мотоциклетных шлемах, также применяется в качестве материала при изготовлении линз, компакт-дисков и светотехнических изделий, листовой вариант используется в строительстве как светопропускающий материал. Обладает высоким коэффициентом теплового расширения. Применение ему было найдено и в производстве кабелей.

Медная или алюминиевая трубка входит в состав сердечника кабеля и служит для его экранирования. Непосредственно в эту конструкцию укладываются другие медные трубки с оптоволокном внутри. В зависимости от конструкции кабеля, трубок может быть несколько, и они могут быть переплетены между собой различным образом.

Рисунок 2. Кабель в разрезе

Рисунок 3. Примеры организации сердечника кабеля

Оптоволокно укладывается в медные трубки, которые заполнены гидрофобным тиксотропным гелем, а металлические элементы конструкции используются для организации дистанционного электропитания промежуточных регенераторов — устройств, осуществляющих восстановление формы оптического импульса, который, распространяясь по волокну, претерпевает искажения.

Производство кабеля

Особенностью производства оптических глубоководных кабелей является его расположение — вблизи портов, как можно ближе к берегу моря. Одной из основных причин подобного размещения является то, что погонный километр кабеля может достигать массы в несколько тонн и для сокращения необходимого количества сращиваний в процессе укладки производитель стремится сделать кабель максимально длинным.

Обычной длинной такого кабеля считается 4 км, масса которого может достигать до 15 тонн. Как можно понять из вышесказанного, транспортировка такой бухты глубоководного оптического кабеля не самая простая логистическая задача для сухопутного транспорта. Деревянные барабаны, предназначенные для намотки кабеля, не выдерживают такой массы и для транспортировки оптического кабеля на суше, к примеру, приходится выкладывать всю строительную длину «восьмеркой» на спаренных железнодорожных платформах, чтобы не повредить оптоволокно внутри конструкции.

Укладка кабеля

Казалось бы, такой мощный с виду продукт можно грузить на корабли и сбрасывать в морскую пучину. Реальность же немного иная. Прокладка маршрута кабеля — это длительный и трудоёмкий процесс. Маршрут должен быть экономически выгодным и безопасным, так как использование различных способов защиты кабеля приводит к увеличению стоимости проекта и увеличивает срок его окупаемости.

В случае прокладки кабеля между разными странами, необходимо получить разрешение на использование прибрежных вод той или иной страны, а также разрешения и лицензии на проведение кабелеукладочных работ. Далее проводится геологическая разведка, оценка сейсмической активности в регионе, вулканизма, вероятность подводных оползней и других природных катаклизмов в регионе, где будут проводиться работы и, в последующем, лежать кабель. Также важную роль играют прогнозы метеорологов, чтобы сроки работ не были сорваны.

Во время геологической разведки маршрута учитывается широкий спектр параметров: глубина, топология дна, плотность грунта, наличие посторонних объектов, типа валунов или затонувших кораблей. Также оценивается возможное отклонение от первоначального маршрута, т.е. возможное удлинение кабеля и увеличение стоимости и продолжительности работ. Только после проведения всех необходимых подготовительных работ кабель можно загружать на корабли и начинать укладку. Процесс укладки кабеля представлен в анимации.

Рисунок 4. Процесс укладки кабеля

Прокладка оптоволоконного кабеля по морскому/океаническому дну проходит непрерывно из точки А в точку Б. Кабель укладывается в бухты на корабли и транспортируется к месту спуска на дно. Обратите внимание на размер бухты. (Рис.5)

Рисунок 5. Укладка кабеля в бухты на корабле

После выхода корабля в море остается исключительно техническая сторона процесса. Команда укладчиков при помощи специальных машин разматывает кабель с определенной скоростью и, сохраняя необходимое натяжение кабеля за счет движения корабля, продвигается по заранее проложенному маршруту. При каких-либо проблемах, обрывах или повреждениях на кабеле предусмотрены специальные якоря, которые позволяют поднять его к поверхности и отремонтировать проблемный участок линии. Благодаря всему этому мы можем с комфортом и на высокой скорости смотреть в интернете трансляции со всего мира.

Источник

Adblock
detector