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 -

Оптоволоконный кабель под названием Marea через Атлантический океан: из американской Вирджинии в испанский Бильбао. Пропускная способность Marea - 160 Тбит/с. Это самый высокопроизводительный трансатлантический кабель на сегодняшний день.

Длина кабеля равняется 6600 километрам, а средняя глубина пролегания составляет 3,35 километра. Marea проложили меньше чем за два года, тогда как стандартный срок для подобных проектов составляет около пяти лет.

Первый провод, который люди проложили через океан, - трансатлантический телеграфный кабель . Первую попытку предприняли в 1857 году, но кабель порвался.

5 августа 1858 года был проложен кабель между островами Валентия и Ньюфаундленд, но уже в сентябре он вышел из строя. Долговременную связь между Европой и Америкой обеспечил лишь кабель, проложенный в 1866 году.

В 2016 году группа компаний, среди которых была Google, закончила прокладывать кабель FASTER из США в Японию. По нему можно передавать до 60 Тбит данных в секунду - на момент запуска он был самым быстрым .

Формально FASTER остается самым быстрым кабелем и сейчас - использовать Marea начнут только в начале 2018 года. Полностью свой потенциал он раскроет в 2025 году. Ожидается, что к этому времени общемировое потребление трафика вырастет в восемь раз.

В условиях такого роста новый кабель нужен Microsoft и Facebook, чтобы обеспечивать стабильную работу своих сервисов. Президент Microsoft Брэд Смит (Brad Smith) уже высказался о важности Marea:

«Marea проложили вовремя. Через трансатлантические кабели проходит на 55% больше данных, чем через кабели Тихого океана. И на 40% больше, чем по кабелям, соединяющим США и Латинскую Америку.

Безусловно, поток данных через Атлантический океан будет расти, а Marea обеспечит необходимое качество соединения для США, Испании и других стран».

Еще одна причина , по которой компании инициировали проект, - природные катаклизмы. В 2006 году на острове Тайвань произошло семибалльное землетрясение, из-за чего были повреждены восемь кабелей, соединяющих остров с Китаем. Чтобы их восстановить, понадобилось 11 кораблей и 49 дней. А ураган Сэнди в 2012 году оставил без связи Восточное побережье США. С этого момента в Microsoft решили повысить отказоустойчивость трансатлантических соединений. Получается, что как раз Сэнди объединил Facebook и Microsoft.

«Мы постоянно встречались с представителями Facebook на различных мероприятиях и поняли, что пытаемся решить одну и ту же проблему. Поэтому мы объединились и улучшили трансатлантическую сеть, спроектировав новый кабель», - рассказал Фрэнк Рей (Frank Ray), руководитель инфраструктурного направления облачных решений.

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. Так

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…

Получил от королевы Виктории поздравительную телеграмму и отправил ей ответное послание. Первый официальный обмен сообщениями по недавно проложенному трансатлантическому телеграфному кабелю был отмечен парадом и фейерверком над нью-йоркской ратушей. Празднества были омрачены случившимся по этой причине пожаром, а через 6 недель кабель вышел из строя. Правда, и до этого работал он не очень хорошо - послание королевы передавалось в течение 16,5 часа.

От идеи до проекта

Первое предложение, касающееся телеграфа и Атлантического океана, представляло собой ретрансляционную схему, в которой сообщения, доставляемые кораблями, должны были рассылаться телеграфом из Ньюфаундленда в остальную часть Северной Америки. Проблемой являлось строительство телеграфной линии по сложному рельефу острова.

Обращение за помощью инженера, отвечающего за проект, привлекло впоследствии ставшего незаменимым для проекта трансатлантического кабеля американского бизнесмена и финансиста Сайруса Филда. В ходе работы он пересек океан более 30 раз. Несмотря на неудачи, с которыми столкнулся Филд, его энтузиазм привел к успеху.

Бизнесмен немедленно ухватился за идею трансатлантической телеграфной передачи. В отличие от наземных систем, в которых импульсы регенерировались реле, трансокеанская линия должна была обойтись одним кабелем. Филд получил заверения в возможности передачи сигнала на большие расстояния от и Майкла Фарадея.

Уильям Томпсон дал этому теоретическое обоснование, в 1855 г. опубликовав закон обратных квадратов. Время нарастания импульса, проходящего через кабель без индуктивной нагрузки, определяется постоянной времени RC проводника длиной L, равной rcL 2 , где r и с - сопротивление и емкость на единицу длины соответственно. Томсон также внес вклад в технологию работы подводного кабеля. Он усовершенствовал зеркальный гальванометр, в котором малейшие отклонения зеркала, вызванные током, усиливались проекцией на экран. Позже он изобрел устройство, регистрирующее сигналы чернилами на бумаге.

Технология подводных кабелей была усовершенствована после появления в 1843 году в Англии смола дерева, произрастающего на Малайском полуострове, представляла собой идеальный изолятор, поскольку была термопластичной, смягчалась при нагреве и возвращалась в твердую форму после охлаждения, облегчая изоляцию проводников. В условиях давления и температуры на дне океана ее изоляционные свойства улучшались. Гуттаперча оставалась основным материалом изоляции подводных кабелей до открытия полиэтилена в 1933 году.

Проекты Филда

Сайрус Филд возглавлял 2 проекта, первый из которых потерпел неудачу, а второй завершился успехом. В обоих случаях кабели состояли из одного 7-жильного провода, окруженного гуттаперчей и бронированного стальной проволокой. Защиту от коррозии обеспечивала просмоленная пенька. Морская миля кабеля образца 1858 г. весила 907 кг. Трансатлантический кабель 1866 г. был тяжелее, 1622 кг/миля, но поскольку его объем был больше, то в воде он весил меньше. Прочность на растяжение составляла 3 т и 7,5 т соответственно.

Все кабели имели один проводник с возвратом по воде. Хотя у морской воды сопротивление меньше, она подвержена блуждающим токам. Питание осуществлялось с помощью химических источников тока. Например, проект 1858 г. имел 70 элементов по 1,1 В каждый. Эти уровни напряжения в сочетании с неправильным и неосторожным хранением привели к выходу глубоководного трансатлантического кабеля из строя. Применение зеркального гальванометра позволило в последующих линиях использовать более низкие напряжения. Поскольку сопротивление составляло приблизительно 3 Ом на морскую милю, при расстоянии 2000 миль могли проводиться токи порядка миллиампера, достаточные для зеркального гальванометра. В 1860 годах был введен биполярный телеграфный код. Точки и штрихи кода Морзе были заменены импульсами противоположной полярности. Со временем были разработаны более сложные схемы.

Экспедиции 1857-58 и 65-66 гг.

Для прокладки первого трансатлантического кабеля путем выпуска акций было собрано 350 000 фунтов стерлингов. Американское и британское правительства гарантировали возврат инвестиций. Первая попытка была предпринята в 1857 г. Для перевозки кабеля потребовались 2 парохода, «Агамемнон» и «Ниагара». Электрики одобрили способ, при котором один корабль укладывал линию с береговой станции с последующим соединением второго конца с кабелем на другом судне. Преимущество заключалось в том, что при этом сохранялась непрерывная электрическая связь с берегом. Первая попытка закончилась неудачей, когда на расстоянии 200 миль от берега вышло из строя оборудование для укладки кабеля. Он был потерян на глубине 3,7 км.

В 1857 году главным инженером «Ниагары» Уильямом Эвереттом было разработано новое оборудование для укладки кабеля. Заметным улучшением стал автоматический тормоз, который срабатывал, когда натяжение достигало определенного порога.

После сильного шторма, который чуть не потопил «Агамемнон», корабли встретились посреди океана и 25 июня 1858 г. начали прокладывать трансатлантический кабель снова. «Ниагара» двигалась на запад, а «Агамемнон» - на восток. Было сделано 2 попытки, прерванные повреждением кабеля. Корабли вернулись в Ирландию за его заменой.

17 июля флот снова отправился на встречу друг с другом. После незначительных сбоев операция прошла успешно. Идя с постоянной скоростью в 5-6 узлов, 4 августа «Ниагара» вошла в Тринити-Бэй о. Ньюфаундленд. В тот же день «Агамемнон» прибыл в Бухту Валентия в Ирландии. Королева Виктория отправила описанное выше первое приветственное сообщение.

Экспедиция 1865 г. завершилась неудачей в 600 милях от Ньюфаундленда, и только попытка в 1866 г. была успешной. Первое сообщение по новой линии было отправлено из Ванкувера в Лондон 31 июля 1866 г. Кроме того, был найден конец кабеля, потерянного в 1865 г., и линия была также успешно завершена. Скорость передачи составила 6-8 слов в минуту при стоимости 10$/слово.

Телефонная связь

В 1919 г. американская компания AT&T инициировала исследование возможности прокладки трансатлантического телефонного кабеля. В 1921 г. была проложена глубоководная телефонная линия между Ки-Уэстом и Гаваной.

В 1928 г. было предложено проложить кабель без повторителей с единственным голосовым каналом через Атлантический океан. Высокая стоимость проекта (15 млн $) в разгар Великой депрессии, а также усовершенствования в области радиотехнологий прервали проект.

К началу 1930 годов развитие электроники позволило создать подводную кабельную систему с повторителями. Требования к конструкции промежуточных усилителей линии связи были беспрецедентными, поскольку устройства должны были бесперебойно работать на дне океана в течение 20 лет. К надежности компонентов, в частности электронных ламп, предъявлялись строгие требования. В 1932 г. уже были электролампы, которые успешно прошли испытание в течение 18 лет. Использовавшиеся радиотехнические элементы значительно уступали лучшим образцам, но были очень надежными. В итоге ТАТ-1 проработала 22 года, и ни одна лампа не вышла из строя.

Еще одну проблему представляла укладка усилителей в открытом море на глубине до 4 км. При остановке корабля для сброса повторителя на кабеле со спиральной броней могут появиться перегибы. В итоге был использован гибкий усилитель, который мог укладываться оборудованием, предназначенным для телеграфного кабеля. Однако физические ограничения гибкого ретранслятора ограничивали его пропускную способность 4-проводной системой.

Почта Британии разработала альтернативный подход с жесткими ретрансляторами гораздо большего диаметра и пропускной способностью.

Реализация TAT-1

Проект был возобновлен после Второй мировой войны. В 1950 году гибкая технология усилителя была протестирована системой, связывающей Ки-Уэст и Гавану. Летом 1955 и 1956 г. первый трансатлантический был проложен между Обаном в Шотландии и Кларенвиллем на о. Ньюфаундленд, значительно севернее существующих телеграфных линий. Каждый кабель имел длину около 1950 морских миль и насчитывал 51 повторитель. Их число определялось максимальным напряжением на клеммах, которое могло бы использоваться для питания, не влияя на надежность высоковольтных компонентов. Напряжение составляло +2000 В на одном конце и -2000 В на другом. Полоса пропускания системы, в свою очередь, определялась количеством повторителей.

В дополнение к повторителям было установлено 8 подводных уравнителей на восточно-западной линии и 6 на западно-восточной. Они корректировали накопленные сдвиги в полосе частот. Хотя общие потери в полосе пропускания 144 кГц составляла 2100 дБ, использование уравнителей и повторителей сократило это значение до менее 1 дБ.

Начало работы TAT-1

В первые 24 ч после запуска 25 сентября 1956 г. было сделано 588 звонков из Лондона и США и 119 из Лондона в Канаду. ТАТ-1 сразу утроила пропускную способность трансатлантической сети. Полоса частот кабеля составляла 20-164 кГц что позволяло иметь 36 голосовых каналов (по 4 кГц), 6 из которых были разделены между Лондоном и Монреалем и 29 - между Лондоном и Нью-Йорком. Один канал предназначался для телеграфа и сервисного обслуживания.

Система также включала наземную связь через Ньюфаундленд и подводную с Новой Шотландией. Эти две линии состояли из одного кабеля длиной 271 морских миль с 14 жесткими репитерами, спроектированными почтой Великобритании. Общая емкость составила 60 голосовых каналов, 24 из которых связывали Ньюфаундленд и Новую Шотландию.

Дальнейшие усовершенствования TAT-1

Линия TAT-1 обошлась в 42 млн долларов США. Цена в 1 млн $ за канал стимулировала разработку терминального оборудования, которое бы использовало пропускную способность более эффективно. Количество голосовых каналов в стандартном диапазоне частот 48 кГц было увеличено с 12 до 16 путем сокращения их ширины с 4 до 3 кГц. Другой инновацией была временная интерполяция речи (TASI), разработанная в Bell Labs. TASI позволила удвоить количество голосовых цепей благодаря паузам в речи.

Оптические системы

Первый трансокеанский оптический кабель ТАТ-8 вступил в строй в 1988 г. Повторители регенерировали импульсы путем преобразования оптических сигналов в электрические и обратно. Две рабочие пары волокон работали со скоростью 280 Мбит/с. В 1989 г. благодаря этому трансатлантическому интернет-кабелю компания IBM согласилась финансировать линию уровня Т1 между Корнуэльским университетом и ЦЕРН, что значительно улучшило связь между американской и европейской частями раннего Интернета.

К 1993 г. во всем мире эксплуатировалось более 125 тыс. км TAT-8. Эта цифра почти соответствовала общей длине аналоговых подводных кабелей. В 1992 г. вступила в строй TAT-9. Скорость на волокно была увеличена до 580 Мбит/с.

Технологический прорыв

В конце 1990 годов развитие оптических усилителей, легированных эрбием, привело к квантовому скачку в качестве подводных кабельных систем. Световые сигналы с длиной волны около 1,55 мкм стало возможным усиливать напрямую, и пропускная способность перестала ограничиваться скоростью электроники. Первой оптически усиленной системой, проведенной через Атлантический океан, была TAT 12/13 в 1996 году. Скорость передачи на каждой из двух пар волокон составила 5 Гбит/с.

Современные оптические системы позволяют передавать такие большие объемы данных, что избыточность имеет решающее значение. Как правило, современные волоконно-оптические кабели, такие как TAT-14, состоят из 2-х отдельных трансатлантических кабелей, которые являются частью кольцевой топологии. Две другие линии соединяют береговые станции с каждой стороны Атлантического океана. Данные направляются по кольцу в обоих направлениях. В случае обрыва кольцо самовосстанавливается. Трафик переводится на запасные пары волокон в рабочих кабелях.

20 марта 2016 в 18:52

Первые трансатлантические кабели - когда они появились и как работали?

• История IT ,
• Сетевое оборудование

Порой кажется, что все эти «ваши интернеты» существовали всегда. Сотовая связь, интернет, мгновенный обмен информации между пользователями разных стран и континентов. Но это не так - ведь даже в 19-м веке мир был довольно изолированным, отдельные части света мало сообщались друг с другом. Во второй половине века стал развиваться телеграф, проникая во все сферы быта людей того времени. Но изначально скорость передачи информации через океан была равна скорости самого быстрого корабля того времени, который перевозил письма и посылки - при этом нельзя еще забывать и о том, что после морского путешествия сообщения распространялись наземными службами.

Телеграфные компании и бизнесмены, связанные с ними, надеялись проложить первый трансатлантический кабель к 1850 году. Но все эти планы выглядели слишком фантастическими - по крайней мере, пока за дело не принялся Сайрус Уэст Филд . К своим 30 годам он накопил значительный капитал, отошел от дел и решил вложить средства в проект трансатлантического кабеля, протяженностью от Ньюфаундленда до Ирландии.



Образцы кабелей 1858, 1865 и 1866 годов, сформировавших трансатлантическую линию связи

Здесь кабель 1865 года, модель гарпуна и стальной трос того времени

Проект начали реализовывать, но сразу же начались проблемы. Первый кабель лопнул уже через несколько километров, поскольку инженер, ответственный за прокладку кабеля, остановил катушку во время движения корабля. Понадобилось несколько экспедиций, чтобы завершить прокладку, что и было сделано к 1858 году. Приветствовали завершение проекта королева Виктория (она послала 16 августа телеграмму «Её Величество желает поздравить президента с успешным завершением этого великого международного проекта, к которому Королева проявляла глубокий интерес») и президент Бьюккенен . На деле все работало не слишком хорошо - кабель не позволял передавать данные быстро, послание из 96 слов передавалось несколько часов. Качество связи быстро ухудшилось, и даже на передачу одного слова уже требовался примерно час. Через месяц линия просто умерла из-за главного энергетика. Он подал на линию 2000 вольт, и кабель пришел в негодность.

Те же образцы с иллюстрации книги «Great Inventions» 1932 года

Были проложены новые кабели. Благодаря более удачному подборку кадров (техники, инженеры), прокладка кабелей была также более удачной, а сама линия работала гораздо лучше прежней, хотя ее структура и сами кабели были аналогичными. Уже к 1870 году кабелей было много, сформировалась целая паутина линий.

TAT-1: Вы меня слышите?

Несмотря на то, что технологии развивались очень быстро, причем в 1870 году добавилась еще и телефонная связь, первая трансатлантическая телефонная система появилась только в 1956 году. Система получила название TAT-1. Такой долгий срок может казаться странным, но все же следует помнить, что телефонная связь сложнее телеграфной, и проложить 2800 км телефонного провода так, чтобы линией можно было бы пользоваться - задача непростая.

Первые подводные телеграфные кабели были простыми - медные проводники были изолированы и защищены от воды при помощи натуральных материалов вроде гуттаперчи . Кабели были также бронированы стальным кабелем. Но пропускная способность телефонной линии должна быть гораздо выше пропускной способности линии телеграфной, и проводники, идущие в кабеле параллельно друг другу, не обеспечивали оптимальных условий передачи данных. Поэтому были созданы кабели других типов - например, коаксиальные, которые и не очень дорогие, и позволяют обеспечить большую пропускную способность.

Система TAT-1 включала два кабеля - один для связи запада и востока, и другой - для обратной связи. Кабель состоял из центрального проводника, полиэтиленового диэлектрика и нескольких слоев медной фольги. Это была защита как для сигнала, так и защита от морских животных (так называемые морские черви и т.п.). Коаксиальный кабель был заключен в тканевую обмотку и джут с водоизолирующей пропиткой. Затем все это заключалось в броню из стальной проволоки. Ближе к берегу кабель бронировался еще сильнее, для защиты от якорей и тралов.

Кабели оснащались гибкими встроенными повторителями для усиления сигнала на интервалах в 69 км. Размер каждого репитера составлял 2,5 метра, и включал три электронные лампы, защищенные от давления на глубине 8000 м. Повторители обеспечивали сигнал в 65 дБ и частотой 144 кГц. Вакуумные лампы было решено использовать несмотря даже на то, что сами репитеры разрабатывались в Bell Labs, где были разработаны и транзисторы (примерно в то же время). Считалось недоказанным, что транзистор может обеспечить такую же качественную работу, как и лампа. Возможно, решение было правильным - ни одна из сотен ламп не отказала за 22 года эксплуатации кабеля.

После ввода в эксплуатацию TAT-1 кабель обеспечил работу 36 линий - 35 телефонных каналов с пропускной способностью в 4 кГц и 22 телеграфными каналами на 36 линии. Чуть позже число каналов увеличилось до 51. В 1963 году заработала линия телетайпа между Москвой и Вашингтоном, она также проходила через ТАТ-1. Магистраль ТАТ-1 проработала до 1978 года, и за это время появились иные альтернативы и стандарты кабелей. Все кабели ТАТ были выведены из эксплуатации, кроме ТАТ-14, оптоволоконного кабеля с пропускной способностью в 9,38 Тб/с, введенный в работу в 2001 году.