Transzatlanti távírókábel

Modern világ e-mailen és interneten, telefonon és faxon keresztül kapcsolódik, és mindez nem csak műholdon keresztül megy. Hat hívásból és üzenetből öt a vezetéken keresztül megy.

Mélyen az óceánok fenekén sok, egy emberi hajszál vastagságú, száloptikának nevezett többmagos kábel fekszik, és több millió kilométer hosszú ilyen kábelt fektetnek le a megtört tengerfenéken. Ezek a kábelek furcsa módon vonzzák az éhes cápákat, és az eredmény károsítja a világhálót.

Ha a vonalak megszakadnak, a világ egyik legfejlettebb hajóját, az Atlantic Guardiant hívják be. Nélküle a vezetékes világunk nem létezhetne. Legénysége 40 kábelút karbantartásáért felel Anglia és New Jersey, Newfoundland és Franciaország, Rock Island és Spanyolország között. A sebesség és a megbízhatóság jellemzi ezt a hajót, függetlenül az Atlanti-óceán súlyosságától. Dollármilliók vesznek el a hálózati leállások miatt, és a csapat hatalmas pszichológiai nyomást tapasztal a feladatok elvégzése közben.

A kábelhajót a Vander Giessen Yards hajógyárban építették Rotterdamban, Hollandiában 2001-ben, és a Global Marine Systems tulajdonában van. Feladata száloptikai kommunikációs vonalak telepítése és további karbantartása. A projekt költsége 50 millió dollár. Ez a hajó nem fél az Atlanti-óceán északi hullámaitól.

Sekély vizekben a kábelt megsértik a vonóhálót vagy más felszerelést húzó halászhajók. kívül nagy hajókat ott dobják ki a horgonyt, ahol nem szabad, és a kábelben is kárt okoznak. A víz alatti áramlatok, szorosok és apály dörzsölést okoznak, ami idővel elszakítja a kábelt. A hajó két azipoddal van felszerelve, ami lehetővé teszi az űrben való könnyű manőverezést, ráadásul még kellemes irányítani is. Több évtized alatt szinte semmi sem változott, csak a kábel héja és kitöltése.

A kábel emelése daruk, csörlők és blokkok segítségével történik. Ez tűnhet a leggyakoribb műveletnek, de nem az. A hajó a műholdtól kapott koordináták szerint megközelítőleg a sérülés helyére érkezik. Ezután kienged egy „puha kampót”, és alulról beakasztja a kábelt. Ezután a hajó a kábel mentén haladva leeresztenek egy vágóhorogot, éles pengéi elvágják, mivel a hibás kábelt nem lehet vágás nélkül felemelni. Miután a vágás megtörtént, a hajó elmozdul, hogy a levágott kábel egyik oldalát visszaakassza és felemelje a fedélzetre. A kábel felemelése után rögzítik és tesztelik, hogy megbizonyosodjon arról, hogy a meghibásodástól kezdve jó állapotban van. A kábel vége le van zárva, és a fedélzetre vetve rögzíti a bóját, hogy könnyebben megtalálhassa. A kábel másik oldalát feltekerjük és ellenőrizzük, sérüléseket találunk. Minden egyes művelet alkalmával a hajó automatikusan kormányoz, egy adott ponton a helyén marad a hajóra telepített műholdas navigációs rendszernek (GPS) köszönhetően. Együtt ez a hajó érzékelőinek és kormányainak egységes rendszere, amely lehetővé teszi a hajó stabilitását a hullámok alatt vagy egy adott irányba történő mozgást. Mindezt számítógép vezérli. A fedélzeten egy Atlas-1 távirányítós robot is található. Képes hernyópályákon haladni a tengerfenék mentén 4 km/h sebességgel, kábeleket keresni és kiásni, majd képet küldeni a fedélzetre nagy felbontású döntést hozni. Az Atlas-1 robot egy sor műszerrel, különféle kamerákkal és lámpákkal van felszerelve - ezek a pilóta „szemei” a tengerfenéken.

A hajón van egy speciális feltételekkel és felszereléssel ellátott hely, ahol mikroszkopikus száloptikai kábelszálakat forrasztanak. Az ott dolgozókat „kötőanyagnak” nevezik, bár körülbelül egy napba telik a károk helyreállítása. Mindezek után a kábelt kuplungba kötik és két csomóponti állomás között tesztelik. Ha az átviteli teszt sikeres, a kábelt rendkívül óvatosan helyezzük vissza a vízbe. A robot segítségével egy kábelt eláshatunk az óceán fenekén. Erőteljes sugárt bocsát ki, amely árkot képez. És akkor a kábelt leeresztik ebbe az árokba.
Pilóta nélküli légi járműveket kábeljavításra még nem fejlesztettek ki, nehéz mindig lesz, de ilyen hasznos munka az Atlantic Guardian kábelhajó számára.

Az Atlantic Guardian kábelhajó műszaki adatai:
Hossz - 120 m;
Szélesség - 18 m;
Vízkiszorítás - 3250 tonna;
Erőmű - dízel-elektromos, teljesítmény 9656 LE. Val vel.;
Sebesség - 15 csomó;
Autonómia - 50 nap;

Marea via nevű optikai kábel Atlanti-óceán: az amerikai Virginiától a spanyol Bilbaóig. A Marea sávszélessége 160 Tbit/s. Ez az eddigi legnagyobb teljesítményű transzatlanti kábel.

A kábel hossza 6600 kilométer, ill átlagos mélység A hossza 3,35 kilométer. A Marea kevesebb mint két év alatt készült el, míg az ilyen projektek szokásos időkerete körülbelül öt év.

Az első vezeték, amelyet az emberek átfektettek az óceánon, a transzatlanti távírókábel volt. Az első próbálkozásra 1857-ben került sor, de a kábel elszakadt.

1858. augusztus 5-én kábelt fektettek le Valentia és Új-Fundland-szigetek között, de szeptemberben meghibásodott. Európa és Amerika közötti hosszú távú kommunikációt csak egy 1866-ban lefektetett kábel biztosította.

2016-ban egy vállalatcsoport, köztük a Google, befejezte a FASTER kábel lefektetését az Egyesült Államokból Japánba. Akár 60 Tbit adatot tud továbbítani másodpercenként – az induláskor ez volt a leggyorsabb.

Formálisan még most is a FASTER a leggyorsabb kábel - csak 2018 elején kezdik el használni a Mareát. 2025-ben éri el teljes potenciálját. Addigra a globális forgalomfogyasztás várhatóan nyolcszorosára nő.

Ilyen növekedés mellett a Microsoftnak és a Facebooknak új kábelre van szüksége szolgáltatásaik stabil működéséhez. A Microsoft elnöke, Brad Smith már beszélt a Marea fontosságáról:

„Mareát időben lefektették. A transzatlanti kábelek 55%-kal több adatot hordoznak, mint a kábelek Csendes-óceán. És 40%-kal több, mint az USA-t és Latin-Amerikát összekötő kábeleken.

"Természetesen növekedni fog az adatáramlás az Atlanti-óceánon keresztül, és a Marea biztosítja a szükséges kapcsolatminőséget az Egyesült Államok, Spanyolország és más országok számára."

„Folyamatosan találkoztunk a Facebook képviselőivel különböző rendezvényeken, és rájöttünk, hogy ugyanazt a problémát próbáljuk megoldani. Így hát összefogtunk, és új kábel tervezésével javítottuk a transzatlanti hálózatot” – mondta Frank Ray, a felhő infrastruktúra megoldásokért felelős vezetője.

Az első transzatlanti kábelek – mikor jelentek meg és hogyan működtek?

• Az informatika története,
• hálózati hardver

Néha úgy tűnik, hogy ezek a „ti interneteid” mindig is léteztek. Mobil kommunikáció, internet, azonnali információcsere a felhasználók között különböző országokés kontinenseken. De ez nem így van – elvégre a világ még a 19. században is meglehetősen elszigetelt volt, a világ egyes részei alig kommunikáltak egymással. A század második felében a távíró fejlődésnek indult, behatolva az akkori emberek életének minden területére. De kezdetben az információátvitel sebessége az óceánon át egyenlő volt magának az óceánnak a sebességével. gyors hajó akkoriban, amely leveleket és csomagokat szállított - ugyanakkor nem szabad elfelejteni, hogy azután tengeri utazás az üzeneteket a földi szolgálatok terjesztették.

A távíró cégek és a hozzájuk kapcsolódó üzletemberek azt remélték, hogy 1850-re lefektetik az első transzatlanti kábelt. De mindezek a tervek túlságosan fantasztikusnak tűntek – legalábbis addig, amíg Cyrus West Field neki nem állt. 30 éves korára jelentős tőkét halmozott fel, visszavonult az üzleti élettől, és elhatározta, hogy befektet egy projektbe transzatlanti kábel, Új-Fundlandtól Írországig nyúlik.



Példák 1858-ból, 1865-ből és 1866-ból származó kábelekre, amelyek a transzatlanti kommunikációs vonalat alkották

Itt van egy kábel 1865-ből, egy szigonymodell és egy acélkábel abból az időből

A projektet elkezdték megvalósítani, de a problémák azonnal kezdődtek. Az első kábel néhány kilométer után elszakadt, mert a kábelfektetésért felelős mérnök a hajó mozgása közben leállította a tekercset. A fektetés befejezéséhez több expedícióra volt szükség, ami 1858-ra megtörtént. A projekt befejezését üdvözölte Viktória királynő (augusztus 16-án táviratot küldött: „Őfelsége gratulál az elnöknek e nagyszerű nemzetközi projekt sikeres befejezéséhez, amely iránt a királynő nagy érdeklődést tanúsított”) és Buchanan elnök. Valójában minden nem működött túl jól - a kábel nem tette lehetővé az adatok gyors átvitelét, egy 96 szavas üzenet továbbítása több órát vett igénybe. A kommunikáció minősége gyorsan romlott, és már egy szó továbbítása is körülbelül egy órát vett igénybe. Egy hónappal később a vonal egyszerűen kialudt a fő energetikai mérnök miatt. 2000 voltot kapcsolt a vezetékre, és a kábel használhatatlanná vált.

Ugyanezek a minták az 1932-es „Nagy találmányok” című könyv illusztrációjáról

Új kábeleket fektettek le. A sikeresebb személyválogatásnak (technikusok, mérnökök) köszönhetően a kábelek lefektetése is jobban sikerült, és maga a vezeték is sokkal jobban működött, mint korábban, bár felépítése és maguk a kábelek is hasonlóak voltak. 1870-re már sok volt a kábel, vonalak egész hálója alakult ki.

TAT-1: Hallasz?

Annak ellenére, hogy a technológia nagyon gyorsan fejlődött, és 1870-ben ezt is hozzáadták telefonos kommunikáció, az első transzatlanti telefonrendszer csak 1956-ban jelent meg. A rendszer a TAT-1 nevet kapta. Furcsának tűnhet egy ilyen hosszú időszak, de nem szabad elfelejteni, hogy a telefonos kommunikáció bonyolultabb, mint a távíró, és 2800 km telefonvezetéket úgy lefektetni, hogy a vonal használható legyen, nem egyszerű feladat.

Az első tengeralattjáró távírókábelek egyszerűek voltak – a rézvezetőket szigetelték és védték a víztől természetes anyagokkal, mint például a guttapercha. A kábeleket szintén acélkábellel páncélozták. De a telefonvonal kapacitásának jóval nagyobbnak kell lennie, mint a távíró vezetékének, és a kábelben egymással párhuzamosan futó vezetékek nem biztosítottak optimális feltételeket az adatátvitelhez. Ezért más típusú kábeleket hoztak létre - például koaxiálist, amelyek nem túl drágák és nagyobb sávszélességet tesznek lehetővé.

A TAT-1 rendszer két kábelt tartalmazott – az egyik a nyugat és a kelet közötti kommunikációhoz, a másik pedig a kommunikációhoz Visszacsatolás. A kábel egy központi vezetőből, egy polietilén dielektrikumból és több réteg rézfóliából állt. Ez mind a jelzés, mind a tengeri állatok (ún. tengeri férgek stb.) elleni védelem volt. A koaxiális kábelt vízszigetelő impregnálással ellátott szövetfóliába és jutába zárták. Ezután az egészet acélhuzal páncélba burkolták. A parthoz közelebb a kábelt még erősebben páncélozták, hogy megvédjék a horgonyoktól és vonóhálóktól.

A kábeleket rugalmas beépített átjátszókkal szerelték fel, hogy 69 km-es időközönként erősítsék a jelet. Mindegyik átjátszó mérete 2,5 méter volt, és három vákuumcsövet tartalmazott, amelyek 8000 m mélységben voltak nyomás ellen védettek, az átjátszók 65 dB jelet és 144 kHz frekvenciát adtak. A vákuumcsövek alkalmazása mellett döntöttek, annak ellenére, hogy magukat az átjátszókat a Bell Labs-ban fejlesztették ki, ahol a tranzisztorokat is kifejlesztették (kb. egy időben). Nem bizonyítottnak tekintették, hogy egy tranzisztor ugyanolyan minőségi teljesítményt tud nyújtani, mint egy lámpa. Talán a döntés helyes volt – a kábel 22 éves működése alatt a több száz lámpa közül egy sem ment tönkre.

Az üzembe helyezést követően a TAT-1 kábel 36 vonal - 35 telefoncsatorna 4 kHz-es sávszélességű és 22 távírócsatorna - működését biztosította 36 vonalon. Kicsit később a csatornák száma 51-re nőtt. 1963-ban megkezdte működését a Moszkva és Washington közötti távíróvonal, amely a TAT-1-en is áthaladt. A TAT-1 törzs 1978-ig működött, és ez idő alatt más alternatívák és kábelszabványok jelentek meg. Az összes TAT ​​kábelt kivonták a forgalomból, kivéve a 2001-ben bevezetett 9,38 Tb/s kapacitású száloptikai kábelt, a TAT-14-et.

Az internetet működtető kábelrendszer leírásakor Neal Stephenson egyszer a Földet egy számítógép alaplapjához hasonlította.

Nap mint nap látni telefonoszlopokat az utcákon, amelyek több száz kilométernyi vezetéket kötnek össze, és eltemetett optikai vezetékekre figyelmeztető táblákat, de valójában ez csak egy kis része a globális hálózat fizikai megjelenésének. A főbb kommunikációk az óceán leghidegebb mélységeiben zajlanak, és a mai cikkben felsorolunk 10 érdekességet ezekről a tenger alatti kábelekről.

1. A kábelezés lassú, fárasztó és drága.

A nemzetközi adatok 99%-át az óceán fenekén lévő vezetékeken, úgynevezett tenger alatti kommunikációs kábeleken továbbítják. Összességében hosszuk meghaladja a több százezer mérföldet, és az ilyen vezetékeket még 9 km-es mélységben is lefektetik.

A kábelszerelést speciális fektetőhajók végzik. Nemcsak le kell ejteni a drótot az aljára erősített súllyal, hanem arról is gondoskodniuk kell, hogy csak sík felületen haladjon át, megkerülve korallzátonyok, roncsok és egyéb gyakori akadályok.

A sekély tengeri kábel átmérője hozzávetőlegesen 6 cm, de a mélytengeri kábelek sokkal vékonyabbak – olyan vastagok, mint egy marker. A paraméterek különbsége egy közös sérülékenységi tényezőnek köszönhető - 2 km-nél nagyobb mélységben gyakorlatilag semmi sem történik, így a kábelt nem kell horganyzott védőréteggel lefedni. A kis mélységben elhelyezett vezetékeket nagy nyomás alatt irányított vízsugarak segítségével az aljára temetik. Bár egy mérföld tengeralattjáró kábel lefektetésének költsége a teljes hosszától és céljától függően változik, a folyamat mindig több százmillió dollárba kerül.

2. A cápák megpróbálják megenni az internetet

Senki sem tudja, miért szeretnek a cápák a víz alatti kábeleken rágni. Talán valami köze van az elektromágneses terekhez. Vagy csak kíváncsiak. Vagy talán így próbálják tönkretenni a kommunikációs infrastruktúránkat egy földi támadás előtt. Valójában a cápák szó szerint rágják az internetünket, és néha károsítják a vezetékek szigetelését. Válaszul az olyan cégek, mint a Google, egy védő Kevlar réteggel fedik le kommunikációjukat.

3. Az internet ugyanolyan sérülékeny a víz alatt, mint a föld alatt.

A buldózerek minden évben megsemmisítik a föld alatti kommunikációs kábeleket, és bár az óceánban nincsenek hasonló építőipari berendezések, a víz alatti kábeleket számos egyéb veszély is fenyegeti. Az internetkábeleket a cápákon kívül hajóhorgonyok, halászhálók és különféle természeti katasztrófák is megsérthetik.

Egy torontói székhelyű cég azt javasolta, hogy ilyen vezetékeket vezessenek át a Tokiót és Londont összekötő sarkvidéken. Ezt korábban lehetetlennek tartották, de az éghajlat megváltozott, és az olvadó jégtakarónak köszönhetően ez a projekt megvalósítható, de még mindig hihetetlenül költséges feladattá vált.

4. A tenger alatti kábelek használata nem új ötlet.

Víz alatti távíró Amerika és Európa között

1854-ben megkezdődött az első transzatlanti távírókábel felszerelése, amely Új-Fundlandot és Írországot köti össze. Négy évvel később az első adást a következő szöveggel küldték: „Törvények, Whitehouse ötperces jelet kapott. A tekercs jelei túl gyengék az átvitelhez. Próbáljon lassan és egyenletesen küldeni. Beépítettem egy közbenső tárcsát. Válaszoljon tekercsekkel.” Egyetértek, nem túl lelkesítő beszéd (a „Whitehouse” itt Wildman Whitehouse-ra vonatkozik, aki akkoriban az Atlantic Telegraph Company villanyszerelői posztját töltötte be).

Mert történelmi információk: A kábelépítés e négy évében Charles Dickens folytatta a regényírást, Walt Whitman kiadta a Leaves of Grass-t, a Dallas nevű kis települést hivatalosan is Texas államhoz iktatták, Abraham Lincoln pedig, aki az Egyesült Államok szenátusába indult, átadta híres művét. „Ház felosztott” beszéd.

5. A kémek szeretik a tenger alatti kábeleket

Középen hidegháború A Szovjetunió gyakran sugárzott gyengén kódolt üzeneteket két fő haditengerészeti bázisa között. Az orosz tisztek szerint nem volt szükség erősebb adattitkosításra, mivel a bázisokat közvetlenül egy víz alatti kommunikációs kábel kötötte össze a szovjet felségvizeken, amelyek hemzsegtek mindenféle érzékelőtől. Azt hitték, hogy az amerikaiak soha nem kockáztatják meg, hogy egy harmadikat kezdjenek Világháború megpróbál hozzáférni ezekhez a vezetékekhez.

A szovjet hadsereg nem vette figyelembe a Halibutot, egy speciálisan felszerelt tengeralattjárót, amely képes elcsúszni a védelmi érzékelők mellett. Ez az amerikai hajó talált egy víz alatti kábelt, és egy óriási lehallgató készüléket szerelt fel rá, majd havonta visszatért a helyszínre, hogy összeszedje az összes rögzített üzenetet. Ezt az „Ivy bells” kódnéven futó műveletet később az NSA korábbi elemzője, Ronald Pelton kompromittálta, aki a küldetéssel kapcsolatos információkat adott el a szovjeteknek. Manapság a víz alatti internetkábelek lehallgatása a legtöbb kémügynökség szokásos eljárása.

6. A kormányok tenger alatti kábeleket használnak a kémkedés elkerülésére

Az elektronikus kémkedés terén az Egyesült Államoknak egy jelentős előnye volt a többi állammal szemben: tudósai, mérnökei és vállalatai aktívan részt vettek a globális távközlési infrastruktúra kiépítésében. Jelentős adatfolyamok lépik át az Egyesült Államok határát és felségvizeit, lehetővé téve számos kommunikáció lehallgatását.

Amikor nyilvánosságra hozták az NSA volt elemzője, Edward Snowden által ellopott dokumentumokat, sok ország felháborodott a külföldi adatok továbbítását gondosan figyelemmel kísérő amerikai kémügynökségek lépésein. Ennek eredményeként egyes államok újragondolták magát az internetes infrastruktúrát. Brazília például úgy döntött, hogy egy tenger alatti kommunikációs kábelt fektet le egészen Portugáliáig, teljesen megkerülve az Egyesült Államok területét. Ráadásul nem engedik, hogy amerikai cégek részt vegyenek a projekt kidolgozásában.

7. A tenger alatti internetkábelek gyorsabbak és olcsóbbak, mint a műholdak

Jelenleg mintegy 1000 műhold kering a pályánkon, szondákat küldünk üstökösökhöz, sőt a Marson leszállási küldetéseket is tervezünk. Úgy tűnik, mintha az űrben lenne szükség egy virtuális kommunikációs hálózat létrehozására, bár a tenger alatti kábelek jelenlegi megközelítése nem rosszabb. De a műholdak nem lépték túl ezt az elavult technológiát? Mint kiderült, nem.

Annak ellenére, hogy az optikai kábeleket és a műholdakat nagyjából egy időben találták fel, az űrhajóknak két jelentős hátránya van: a késleltetés és az adatsérülés. Az üzenetek térbe és visszaküldése sokáig tart.

Eközben az optikai szálak szinte fénysebességgel tudnak információt továbbítani. Ha látni szeretné, milyen lenne az internet tenger alatti kábelek nélkül, látogasson el az Antarktiszra – az egyetlen kontinensre, ahol nincs fizikai kapcsolat az internettel. A helyi kutatóállomások nagy sávszélességű műholdakra támaszkodnak, de még ez a teljesítmény sem elegendő az összes adat továbbításához.

8. Felejtsd el a kiberhadviselést – ahhoz, hogy valódi kárt okozz az internetnek, csak búvárfelszerelésre és egy pár huzalvágóra van szükséged.

A jó hír az, hogy egy víz alatti kommunikációs kábel átvágása meglehetősen nehézkes lehet, mivel az egyes vezetők feszültsége elérheti a több ezer voltot. De ahogy a 2013-ban Egyiptomban történt incidens megmutatta, ez nagyon is lehetséges. Ezután Alexandriától északra több búvárruhás férfit őrizetbe vettek, mert szándékosan elvágták a három kontinenst összekötő 12 500 mérföldes tenger alatti kábelt. Az internetkapcsolat sebessége Egyiptomban 60%-kal csökkent a vonal helyreállításáig.

9. A tenger alatti kábeleket nem könnyű megjavítani, de 150 év után megtanultunk néhány trükköt.

Ha úgy gondolja, hogy a LAN-kábel cseréje az asztal mögött nehéz és fájdalmas folyamat, próbáljon meg egy kemény kerti tömlőt rögzíteni az óceán fenekén. Ha a víz alatti kommunikáció megsérül, speciális javítóhajókat küldenek a helyszínre. Ha a vezeték sekély vízben van, a robotok rögzítik és a felszínre húzzák. Ha a kábel rajta van nagy mélység(1900 méterről) a mérnökök egy speciális megfogót engednek le az aljára, emelik fel a drótot és javítják meg közvetlenül a víz felett.

10. A víz alatti internetvezetők élettartama nem haladja meg a 25 évet

2014-ben 285 kommunikációs vezeték volt az óceán fenekén, amelyek közül 22 még mindig kihasználatlan. A tenger alatti kábel élettartama nem haladja meg a 25 évet, mert a jövőben az energia szempontjából gazdaságilag veszteséges lesz.

Az elmúlt tíz évben azonban a globális adatfogyasztás robbanásszerűen megnőtt. 2013-ban 5 gigabájt internetforgalom volt fejenként, és a szakértők szerint 2018-ra ez a szám 14 GB-ra nő. Lehetséges, hogy ilyen gyors növekedéssel energiaproblémákba ütközünk, és sokkal gyakrabban kényszerülünk a kommunikációs rendszerek frissítésére. Néhány helyen azonban az új fázismodulációs technikák és a továbbfejlesztett automatizált tenger alatti terminálok akár 8000%-kal is növelték a teljesítményt. Tehát úgy tűnik, a tenger alatti vezetékek több mint készen állnak a nagy forgalomra.