Наша планета прочно опутана кабелями связи, словно паутиной. При этом около 99% межконтинентальных данных передаются по кабелям, проложенным на дне океана. Они тянутся между материками, обходя только Антарктиду – единственный континент, не имеющий физического подключения в Сети. По оценкам аналитиков, общая протяженность подводных проводов составляет порядка 1,2 млн км.
Тем не менее, изначально проложить кабель связи по дну океана на значительные расстояния оказалось не такой уж и простой задачей. Несколько раз были зафиксированы обрывы провода и пробои изоляции. Однако уже к концу ХIХ века прокладка трансокеанического кабеля стала реальностью.
Первый подводный кабель представлял собой коаксиальный кабель со сплошной полиэтиленовой изоляцией. Именно он был взят за основу для изготовления последующих кабелей для подводной прокладки.
Современные оптоволоконные кабели оснащены многоуровневой защитой от соленой морской воды и возможных механических повреждений. Что может представлять угрозу для таких коммуникаций? Прежде всего, это морские суда и рыбацкие сети. Кроме того, им угрожают природные катастрофы и даже обитатели морских глубин.
Как это ни удивительно, но акулам и их хищным собратьям очень нравится жевать провода. Защищаясь от острых зубов глубоководных хищников, крупные компании (например, Google) наносят на свои кабели слой защитного кевлара – прочного пара-арамидного волокна.
Эксперты признают, что толщина подводных кабелей разная. Как правило, чем ближе к поверхности океана расположен провод, тем толще слой его защитной оболочки. Именно она защищает кабель от повреждений морскими судами. На небольших глубинах провода укладываются в предварительно вырытые траншеи. Диаметр мелководного кабеля не превышает 6 см, в то время как глубоководные кабели намного тоньше. Их диаметр составляет всего 1,7 см.
Нередко провода выходят из строя по причине опасных метеорологических явлений. К примеру, в октябре 2012 года мощный тропический циклон «Сэнди», причинивший серьезный ущерб северо-восточным штатам США, повредил множество проводов в Нью-Йорке и Нью-Джерси – основных точках выхода кабелей на берег. В результате интернет-сообщение между Северной Америкой и Европой отсутствовало на протяжении нескольких часов.
Кабели сложно перерезать, но иногда злоумышленникам это все же удается. В 2013 году в Египте были задержаны аквалангисты, которые преднамеренно повредили глубоководный кабель длиной 20 тыс. км, соединявший пользователей трех континентов. Действия преступников привели к тому, что скорость интернет-соединения в стране упала до 40%. Впоследствии линия была восстановлена.
В современных оптоволоконных кабелях пучок передающих волокон находится в гелевом гидрофобном наполнителе внутри алюминиевой или медной трубки, которая покрывается слоем поликарбоната и алюминиевым экраном. Над этим слоем находится еще один, состоящий из скрученной стальной проволоки, обернутой изоляционной майларовой лентой. Снаружи провод «одет» в полиэтиленовую рубашку.
Второй вариант – кабель с профилированным несущим сердечником. В нем до восьми оптических пар располагаются внутри каждого из шести экструдированных в полиэтиленовом шнуре каналов, которые заполнены гелем. Пары защищены майларовой лентой, медным экраном и массивной оплеткой, выполненной из полиэтилена. В центре шнура проложена толстая стальная проволока, придающая кабелю жесткость.
Сегодня мировой спрос на трафик остается колоссальным. По данным экспертов из аналитического агентства Telegeography, начиная с 2007 года он увеличивается на 100% в год. Подводные линии электропередач разрастаются вместе с развитием зеленых технологий.
Лидирующие позиции в мире подводных коммуникаций принадлежат Соединенным Штатам. Однако в последнее время это утверждение пытается оспорить Китай. А если быть точнее, гигантский технологический конгломерат Huawei Technologies, который занимается созданием инфраструктуры пятого поколения мобильной связи. По прогнозам экспертов, настоящий «5G бум» ожидается в 2020 году, когда большинство операторов стандартизируют свои сети под новый формат.
Ожидается, что технологии 5G смогут обеспечить более высокую пропускную способность по сравнению с технологиями 4G, что сделает широкополосную мобильную связь более доступной, позволит наладить сверхнадежные масштабные системы коммуникации между устройствами, минимизирует время задержки, повысит скорость интернета от 1 – 2 Гбит/с, что благоприятно скажется на развитии Интернета вещей.
На данный момент в активе Huawei Technologies насчитывается около сотни подводных кабелей. В 2018 году компания завершила реконструкцию глубоководного оптоволоконного кабеля длиной 11,5 тыс. км, соединяющего Португалию с ЮАР. Однако она не собирается останавливаться на достигнутом. После разоблачений Эдварда Сноудена, рассказавшего, как британские и американские спецслужбы «прослушивали» более 200 кабелей в рамках обширного шпионского проекта, многие страны заинтересованы в безопасности информационных путей и не доверяют компаниям из США.
На сегодняшний день самым высокопроизводительным кабелем в мире является Marea. До начала его строительства, стартовавшего в августе 2016 года, пальма первенства принадлежала кабелю FASTER, проложенному из США в Японию. На тот момент самым быстрым был он, по нему можно передавать до 60 Тбит данных в секунду.
Высокотехнологичный подводный кабель Marea был проложен тремя крупнейшими компаниями: Microsoft, Facebook и Telxius по дну Атлантического океана на глубине 5 200 м ниже уровня моря. Он соединил Вирджинию-Бич (США) с Бильбао (Испания). Длина чудо-коммуникации составляет 6 600 км, а общая масса достигает 4 650 т. Пропускная способность кабеля – 160 Тбит данных в секунду.
Marea проложен по дну океана с расчетом на будущее: с увеличением численности пользователей Сети именно этот кабель способен обеспечить удобный трафик новым потребителям из стран Африки, Азии и Ближнего Востока. Важным достоинством Marea является и то, что в будущем его можно будет кастомизировать и настраивать для взаимодействия с различными сетевыми устройствами.
Самый высокотехнологичный подводный кабель состоит из восьми пар оптоволоконных кабелей, которые надежно защищены от механических повреждений и проникновения влаги медью, пластиком и водонепроницаемой изоляцией. Большая часть кабеля лежит на дне океана. На мелководье он вкопан в землю, чтобы предотвратить возможные порывы или нарушение целостности оболочки проходящими рядом с ним судами. Ожидаемый срок службы Marea – 25 лет.
Создание подводных коммуникаций – процесс сложный и трудоемкий. Как правило, его доверяют специалистам высочайшего уровня, способным выполнить поставленную задачу с хирургической точностью даже в самых экстремальных условиях.
На начальном этапе прокладывается оптимальный маршрут. При помощи специальных судов, оборудованных гидролокаторами, подводными аппаратами с дистанционным управлением, акустическими профилометрами Доплера для измерения течений, исследователи изучают морское дно, по которому вскоре будет проложен кабель.
В ходе исследования океанологи фиксируют и анализируют высотный профиль маршрута, состав грунта, интенсивность течений, наличие природных и искусственных препятствий на пути прокладки. Кроме того, особое внимание уделяется сейсмической активности зоны. На основании собранных данных в дальнейшем составляется конфигурация линии и технологическая карта прокладки.
Глубоководные коммуникации прокладываются с помощью судов-кабелеукладчиков. Кардинальных различий между кабельными судами для прокладки силовых и коммуникационных линий нет. «Силовики» чаще работают в прибрежной зоне, а оптические кабели прокладываются в открытом море.
Характерной особенностью кабелеукладчиков является малая рабочая усадка, которая не превышает 10 м. Кроме того, кабельные суда должны быть оснащены системами динамического позиционирования и гидроакустической ориентации, а также иметь чувствительные движители, способные максимально точно регулировать скорость.
Современные кабелеукладчики оборудованы многошкивной кабельной лебедкой, развивающей тягу до 50 т. Такие машины спускают кабель в воду со скоростью 1,5 км/ч.
Как правило, укладку кабеля начинают с суши. Решение этой задачи поручают команде опытных водолазов. Кабельное судно подходит как можно ближе к береговой линии и стравливает в воду отрезок нити необходимой длины. Кабель соединен с вытяжным тросом, предварительно заведенным с берега через врытую в грунт трубу.
В ходе работы вытравленный участок кабеля фиксируется на поверхности воды с помощью специальных поплавков, препятствующих спутыванию и появлению критических перегибов. Вывод троса и кабеля на соединительный щиток контролируется с помощью телекамер, поскольку в дальнейшем для устранения повреждений на этом участке потребуется гораздо больше усилий, чем на каком-либо другом.
Во время укладки кабеля постоянно контролируется его целостность. Если кабель силовой – подается напряжение. Целостность коммутационного кабеля проверяется с помощью сигнала. Если повреждения не обнаружены, трубу замуровывают со стороны моря. Затем из нее откачивают воду, заливают внутрь антикоррозийную смесь, нейтрализующую водные бактерии, и раскислитель, который поглощает кислород. Несмотря на кажущуюся простоту, именно береговая укладка кабеля является самым долгим и трудоемким этапом работ.
Однако и в открытом море специалистов могут поджидать определенные трудности. Рельеф морского дна редко бывает идеальным, пригодным для свободной укладки кабеля, когда нить опускают непосредственно на грунт. В большинстве случаев грунт неровный, а кабель должен быть уложен на дно таким образом, чтобы на этих участках он не провисал.
Любые возвышенности на дне необходимо устранить. Если в силу ряда причин это сделать невозможно, кабель прокладывают в обход преграды или копают длинный глубокий ров. Во время проведения подводных работ неоценимую помощь инженерам оказывают глубоководные аппараты с дистанционным управлением через шланг-кабель.
Для устранения более серьезных препятствий на пути прокладки кабеля инженеры используют арочные системы перехода. В таких случаях кабель укладывается в специальный рукав и подвешивается с помощью заякоренных герметичных стальных баллонов, наполненных воздухом.
Если на пути прокладки кабеля уже проложен «попутный» трубопровод, нить фиксируется на нем с помощью специальных клипс. В случаях, когда через трубу приходится «перешагивать», используются бетонные мосты или защитные рукава. В нужном месте эти конструкции устанавливаются подводными аппаратами.
В зоне, где зафиксированы сильные донные течения, кабель, имеющий цилиндрическую форму, подвержен разрушительному действию вихревых вибраций. Со временем эти, казалось бы, незаметные высокочастотные колебания могут разрушить даже железобетонные блоки. Чтобы предотвратить разрушение кабеля, нить одевают в пластиковое оперение, изготовленное в виде спирали.
Для защиты кабеля от трения о скалистый грунт, которое может привести к нарушению целостности как изоляции, так и самой магистрали, используются ленточные протекторы или эластичные полиуретановые маты. Удлинение, разветвление кабеля, установка усилителей и контроллеров выполняются на судне до укладки этого участка нити на дно. На финише кабелеукладчик дублирует операцию по выводу линии на берег. Затем магистраль тестируется и только после этого вводится в эксплуатацию.
Источник: https://marketelectro.ru/
