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.
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
Кабели связи на дне океана: история и современность
Стабильная телефонная связь между Америкой и Европой была установлена только в 1866 году. Это стало возможным благодаря титанической работе специалистов-техников, участвовавших в реализации масштабного проекта по прокладке кабелей связи.
Первый кабель связи начали прокладывать по дну Атлантического океана в 1847 году (Великобритания). Работа заняла более 10 лет. Поскольку такой проект реализовывался впервые, произошёл сбой, и спустя месяц после завершения работ, связь была прервана.
Работу удалось завершить установить лишь в 1866 году. Британский художник Роберт Чарльз Дадли принимал участие в экспедиции по прокладке трансатлантического кабеля. Благодаря ему, мы может увидеть, как это было.
К 1919 году всего было проложено 13 кабелей, но связь была прерывистой. В годы Первой мировой войны и Второй мировой войны работой по установлению связи между континентами не занимались.
Новый кабель ТАТ-1 соединил Европу и Америку в 1956 г. Он был технически более новым и усовершенствованным, содержал усилители. В первые сутки после запуска было сделано 588 звонка. А в 1978 г. кабель вывели из эксплуатации.
Об укладке первого трансатлантического кабеля Артуром Кларком написана книга «Голос через океан» ( 1958 г.)
И сегодня стабильная работа телеграфа, телефона, Интернета возможна работе кабельной связи. Во всём мире насчитывается более 980 кабелей! Наиболее полный список ЗДЕСЬ .
На корабле, с которого идёт размотка кабеля, установлена огромная катушка. Постепенно кабель разматывается и постепенно укладывается на океаническое (морское) дно. А вот так выглядит процесс со стороны (схематично):
Источник
Первые трансатлантические кабели — когда они появились и как работали?
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.
Сейчас кабелей уже сотни, они проходят через океаны и почти все континенты, исключая Антарктиду.
И все это — благодаря технологическим новшествам 19-го века.
Источник