Карта всех подводных интернет-кабелей мира

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.

Известные события

Землетрясение Ньюфаундленда 1929 сломало серию трансатлантических кабелей, вызвав крупную подводную распутицу. Последовательность разрывов помогла ученым картировать прогресс распутицы.

В июле 2005, часть «МОРЯ МЕНЯ, МЫ» 3 подводных кабеля определили местонахождение к югу от Карачи этого, если основные внешние коммуникации Пакистана стали дефектными, разрушив почти все связи Пакистана с остальной частью мира, и затронув приблизительно 10 миллионов интернет-пользователей.

26 декабря 2006 2006 землетрясение Хенгчуна отдал многочисленные кабели между Тайванем и неоперабельными Филиппинами.

В марте 2007 пираты украли раздел T-V-H подводного кабеля, который соединил Таиланд, Вьетнам и Гонконг, затронув интернет-пользователей Вьетнама с намного более медленными скоростями. Воры попытались продать 100 тонн кабеля как отходы.

Кабельное разрушение субмарины 2008 года было серией кабельных отключений электричества, двумя из трех кабелей Суэцкого канала, двух разрушений в Персидском заливе, и один в Малайзии. Это вызвало крупные коммуникационные разрушения в Индию и Ближний Восток.

В апреле 2010 подводный кабель «МОРЕ МЕНЯ МЫ» 4 находились под отключением электричества. Середина Юго-Восточной Азии Восточная Западная Европа 4 («МОРЕ МЕНЯ МЫ» 4) подводная коммуникационная кабельная система, которая соединяет Юго-Восточную Азию и Европу, была по сообщениям сокращена в трех местах, от Палермо, Италия.

Землетрясение Tōhoku 2011 года и цунами повредили много подводных кабелей, которые делают приземления в Японии, включая:

• APCN-2, внутриазиатский кабель, который формирует кольцо, связывающее Китай, Гонконг, Японию, Республику Корея, Малайзию, Филиппины, Сингапур и Тайвань
• Тихий океан, пересекающий запад и Тихий океан, пересекающий север
• Сегменты сети East Asia Crossing (сообщаемый PacNet)
• Сегмент Японии-США. Кабельная сеть (сообщаемый Телекоммуникациями Кореи)
• Кабельная система субмарины PC 1 (сообщаемый NTT)

В феврале 2012, прерывает EASSy, и кабели КОМАНД разъединили приблизительно половину сетей в Кении и Уганде из глобального Интернета.

В марте 2013 МОРЕ МЕНЯ МЫ 4 связи от Франции до Сингапура было сокращено водолазами около Египта.

В ноябре 2014 «МОРЕ МЕНЯ МЫ» 3 остановили все движение из Перта, Австралия в Сингапур из-за неизвестной неисправности кабеля.

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.

Ремонт кабеля

Кабели могут быть сломаны рыболовецкими траулерами, якорями, землетрясениями, током мутности, и даже укусами акулы. Основанный на рассмотрении перерывов в Атлантическом океане и Карибском море, было найдено, что между 1959 и 1996, меньше чем 9% происходили из-за природных явлений. В ответ на эту угрозу системе коммуникаций развилась практика кабельных похорон. Средний уровень неисправностей кабеля был 3.7 за в год с 1959 до 1979. Тот уровень был уменьшен до 0,44 ошибок за 1 000 км в год после 1985, из-за широко распространенных похорон кабеля, начинающегося в 1980. Однако, разрывы кабеля ни в коем случае не вещь прошлого, больше чем с 50 ремонтами в год в одной только Атлантике, и значительные разрывы в 2006, , и 2009.

Склонность к сетям рыболовецкого траулера, чтобы вызвать неисправности кабеля, возможно, эксплуатировалась во время холодной войны. Например, в феврале 1959, серия 12 разрывов произошла в пяти американских трансатлантических коммуникационных кабелях. В ответ, военный корабль Соединенных Штатов, У.С.С. Рой О. Хейл, задержанный и исследованный советский траулер Novorosiysk. Обзор регистрации судна указал, что это было в области каждого из кабелей, когда они сломались. Сломанные разделы кабеля были также найдены на палубе Novorosiysk. Казалось, что кабели тащились сетями судна, и затем сокращались, как только они потянулись на палубу, чтобы выпустить сети. Позиция Советского Союза по расследованию была то, что это было неоправданно, но Соединенные Штаты процитировали Соглашение для Защиты Кабелей Submarine Telegraph 1884, которому Россия подала знак (до формирования Советского Союза) как доказательства нарушения международного протокола.

Береговые станции могут определить местонахождение перерыва в кабеле электрическими измерениями, такой как через рефлектометрию временного интервала спектра распространения (SSTDR). SSTDR — тип рефлектометрии временного интервала, которая может использоваться в живой окружающей среде очень быстро. В настоящее время SSTDR может собрать полный набор данных в 20 мс. Сигналы спектра распространения посылают вниз провод, и затем отраженный сигнал наблюдается. Это тогда коррелируется с копией посланного сигнала, и алгоритмы применены к форме и выбору времени сигналов определить местонахождение разрыва.

Судно ремонта кабеля пошлют в местоположение, чтобы пропустить бакен маркера около разрыва. Несколько типов схваток используются в зависимости от ситуации. Если рассматриваемое морское дно песчаное, схватка с твердыми зубцами используется, чтобы пахать под поверхностью и поймать кабель. Если кабель находится на скалистой морской поверхности, схватка более гибка с крюками вдоль ее длины так, чтобы это могло приспособиться к изменяющейся поверхности. В особенно глубоководном кабель может не быть достаточно сильным, чтобы подняться как единственная единица, таким образом, специальная схватка, которая отдает концы вскоре после того, как это было зацеплено, используется, и только одна длина кабеля принесена к поверхности за один раз, после чего новая секция соединена в. Восстановленный кабель более длинен, чем оригинал, таким образом, избыток сознательно положен в форме ‘U’ на морском дне. Аппарат для изучения подводного мира может использоваться, чтобы восстановить кабели, которые лежат в более мелких водах.

Много портов около важных кабельных маршрутов стали домами к специализированным судам ремонта кабеля. Галифакс, Новая Шотландия являлась родиной полдюжины таких судов в течение большей части 20-го века включая долговечные суда, такие как КС Сайрус Западная Область, КС Миния и КС Маккей-Беннетт. Последние два были законтрактованы, чтобы вылечить жертв от понижения RMS Титаника. Экипажи этих судов развили много новых методов и устройств, чтобы восстановить и улучшить кабельное наложение, такое как «плуг».

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 Самуэля Морзе 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 rcL2, 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 гуттаперчи. Эта 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.

Напряжение и частота

В мире применяется, по большому счету, всего два уровня электрического напряжения в бытовой сети — европейский — 220—240 В и американский — 100—127 В и два значения частоты переменного тока — 50 и 60 Гц. Меньшее напряжение и более высокая частота считаются менее опасными для здоровья и жизни человека, более высокое напряжение и более низкая частота проще и дешевле реализуются технически.

Карта электрического напряжение и частоты тока в разных странах мира

Напряжение 100—127 В при частоте 60 Гц используют в США, странах Северной, Центральной и, частично, Южной Америки, Японии и т. д.

Остальной мир за редким исключением использует напряжение 220—240 В с частотой 50 Гц.

В некоторых странах, вроде Филиппин, используется «европейский» уровень напряжения с «американской» частотой. А вот на Мадагаскаре — наоборот, 50 Гц с пониженным напряжением.

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.

2. Первые трансатлантические телефонные кабели

Прокладка трансатлантического телефонного кабеля начала обсуждаться еще в г., однако практическая необходимость в нем появилась только в конце 1940-х гг

Первый трансатлантический телефонный кабель ТАТ-1 был проложен между городами Обан ( Шотландия) и Кларенвилль ( Ньюфаундленд) в течение 1955 — 1956 гг и введен в эксплуатацию 25 сентября 1956 г. Он содержал 36 независимых каналов передачи речи с полосой пропускания 4 кГц и 51 усилитель, расположенные на расстоянии 70 км друг от друга. За первые 24 часа с его помощью было совершено 588 звонков Лондон — США и 118 — Лондон — Канада. Вскоре количество каналов было увеличено до 48, а полоса пропускания сузилась до 3 кГц. В 1978 г. Tat-1 был отключен.

Второй трансатлантический телефонный кабель ТАТ-2 был введен в эксплуатацию 22 сентября 1959 г. Благодаря технологии концентрации каналов путем использования природных пауз в разговоре (англ. time-assigned speech interpolation, TASI), число каналов в нем было доведено до 87. При использовании этой технологии клиенту выделялся канал только в те моменты, когда он действительно говорил.

Основанный на коаксиальном кабеле ТАТ-3 соединял Великобританию и Нью-Джерси и включал 138 голосовых каналов, способных поддерживать 276 одновременных соединений, однако, потребовало уменьшить расстояние между усилителями до 37 км.

Современные трансатлантические кабели создаются на базе оптоволоконных каналов и топологии «самовидвновлюване кольцо» («self-healing ring»).

Электрические розетки

Способов подключения к электрической сети, разных видов вилок и розеток существует великое множество и для туриста (вкупе с разным напряжением и частотой) такое разнообразие превращается в серьезную проблему.

Из множества соединений выделяют 13 наиболее часто используемых типов розеток, обозначаемых латинскими буквами от A до M:

Для подключения электрических приборов к сетям с розетками неподходящего формата применяют различные переходники и адаптеры. Существуют универсальные розетки, позволяющие подключать приборы с вилками сразу нескольких типов.

Как производится прокладка интернет-кабелей по морскому дну

Сперва производится подробная разведка морского дна и построение наилучшего маршрута для укладчика.

Предпочтительнее глубинные районы, поскольку в них кабели, как правило, служат все 10 лет, на которые они рассчитаны и реже повреждаются.

Далее кабель
помещается в грузовой отсек корабля, накручиваясь на гигантскую катушку.

Затем
корабль отплывает и начинает прокладку кабеля сначала по мелководью, а затем
выходит на глубину. Чтобы вкопать его в грунт используется специальное
оборудование, именуемое кабельным плугом.

Кабельный
плуг соединен с кораблем, его он тащит за собой по морскому дну. Передняя его
часть как бы вспахивает грунт, затем в образовавшуюся канавку помещается
кабель. Подводное течение быстро засыпает кабель, так что закапывается он сам.

И это
действительно важно, так как корабль движется, а плуг остается далеко позади. К
примеру, укладка кабеля на глубине 8 километров означает, что плуг в это время
будет находиться позади корабля на расстоянии порядка 16 километров

Такие
условия требуют высокого профессионализма от экипажа судна, проводящего
укладку.

Как правило,
один проект по укладке кабеля занимает около года, однако если расстояние между
объектами слишком большое, то работы могут затянуться на два-три года.

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.

Конструкция кабелей

Подводный кабель в разрезе:1. полиэтилен;2. майларовая лента;3. скрученная стальная проволока;4. алюминиевая водоизолирующая перегородка;5. поликарбонат;6. медная или алюминиевая труба;7. гидрофобный заполнитель;8. оптические волокна.

Трансатлантические кабели 19-го века состояли из наружного защищающего стального слоя, позднее заменённого стальной проволокой, и изоляционной обмотки из гуттаперчи вокруг многожильного кабеля из медной проволоки в центре. Участки, расположенные в прибрежных концах кабеля, имели дополнительные слои защитной брони. Гуттаперча, натуральный полимер, во многом похожий на каучук, обладает почти идеальными свойствами для изоляции подводных кабелей. Единственным её недостатком является довольно высокая диэлектрическая проницаемость, что повышало общую ёмкость кабеля. Гуттаперча применялась до 1930-х годов, пока её не заменили на полиэтилен. Тогда полиэтилен был стратегическим материалом и применялся только в военной технике. Однако первый подводный кабель, в котором использовался полиэтилен, был проложен только в 1945 году, ещё во время Второй мировой войны, через Ла-Манш . В 1920-х годах американские военные экспериментировали с кабелями с резиновой изоляцией в качестве альтернативы гуттаперче, поскольку американцы контролировали поставки натурального каучука, но не гуттаперчи. Водонепроницаемость подводных кабелей повысилась после того, как в 1926 году благодаря исследованиям Джона Т. Блейка появилась возможность удалять из каучука находившиеся там протеины.

Многие ранние подводные кабели повреждались морскими котиками. Корабельные черви и черви вида Xylophaga повреждали изоляцию. Вредители проникали внутрь между стальными защитными проволоками кабеля или через повреждения в защитной броне. Зафиксированы случаи, когда кабели прокусывали акулы, а в 1873 году кабель, проложенный в Персидском заливе между Карачи и Гвадаром повредил кит, который, по всей видимости, пытался использовать кабель для очистки ракушек в том месте, где кабель резко спускался по крутому обрыву. Несчастный кит запутался в кабеле и утонул. Его вместе с кабелем с большим трудом смог поднять на поверхность ремонтный корабль.

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.

Примечания

1. . Inventors.about.com (30 октября 2009). Дата обращения 25 апреля 2010.
2. ↑ , p. 26-27
3. ↑
4. ↑ , p. 192-193
5. , p. 361
6. , p. 34-36
7. , p. 195
8. Headrick, D.R., & Griset, P. Submarine telegraph cables: business and politics, 1838–1939 (англ.) // Business History Review. — 2001. — Vol. 75, no. 3. — P. 543—578.
9. (2 февраля 2008). Дата обращения 17 июля 2019.
10. . atlantic-cable.com. Atlantic Cable. Дата обращения 24 сентября 2016.
11. . ethw.org. Engineering and Technology History WIKI. Дата обращения 24 сентября 2016.
12. Ash, Stewart, «The development of submarine cables», ch. 1 in, Burnett, Douglas R.; Beckman, Robert; Davenport, Tara M., Submarine Cables: The Handbook of Law and Policy, Martinus Nijhoff Publishers, 2014 ISBN 9789004260320.
13. Butler, R. .
14. Bradsher, K. (1990, August 15). New fiber-optic cable will expand calls abroad, and defy sharks. The New York Times, D7
15. . Submarinenetworks.com. Дата обращения 15 августа 2012.
16. . Lightreading.com. Дата обращения 15 августа 2012.
17. . Gcmap.com. Дата обращения 15 августа 2012.
18. Dunn, John (March 1987), Talking the Light Fantastic, The Rotarian
19. Lindstrom, A. (1999, January 1). Taming the terrors of the deep. America’s Network, 103(1), 5–16.
20. . Дата обращения 25 апреля 2010. SEACOM (2010)

Почему до сих пор используются интернет-кабели

Главная причина, по которой люди до сих пор используют кабели, передающие терабайты данных за несколько секунд, а не, например, спутники – деньги. Так, стоимость работ по соединению двух точек мира кабелем, в среднем, варьируется от 100 до 500 миллионов долларов за проект.

«Кабельная
магистраль для терабайтов данных, расположенная на глубине нескольких
километров под водой? Наверное, такой кабель должен быть в диаметре просто
огромным!», — скажите вы, однако в реальности необходимости в подобных размерах
нет.

На самом
деле сигнал проходит по крошечным оптическим волокнам в центре кабеля, все же
остальные части кабеля служат для их защиты, как от физического, так и любого
другого воздействия.

Каждые
40-100 километров на кабель устанавливается репитер, позволяющий предотвратить
угасание сигнала из-за расстояния.

Мелководные
и глубинные кабели отличаются по толщине и уровню защищенности. Наверняка, вы
подумали, что для глубины используются защищенные и толстые кабели, а для
мелководья – тонкие, однако все наоборот.

Тут следует отметить, что под мелководьем подразумевается не 20-30 метров, а глубина до 1000 метров. Каким же образом на такой глубине можно закопать кабель, тянущийся на тысячи километров? Как раз для этого существуют корабли – укладчики подводного кабеля.

Хронологическая таблица