Кабель на дні океану: як прокладають інтернет між континентами

Цифрові технології зближують континенти. Причому буквально. Як Інтернет подорожує між країнами? Що являє собою підводний інтернет-кабель і як його прокладають? Відповіді у цьому матеріалі.

Підводний комунікаційний кабель з’єднує між собою континенти та країни, і призначений для передачі даних. Кабелі пролягають прямо океанічним дном, причому їх кількість з кожним роком тільки збільшується.

Кількість та протяжність

На 2022 рік під водою налічується 530 кабелів, загальною довжиною понад 1 мільйон кілометрів. Кількість робочих кабелів постійно змінюється в залежності від введення в експлуатацію нових магістралей та відключення старих. Протяжність окремих магістралей сильно відрізняється. Так, кабель Circe South, протягнутий із Великобританії до Франції, має довжину лише 115 км. Водночас довжина Pacific Crossing-1, що сполучає США та Японію, сягає 21 000 км. В цілому протяжність кабелю залежить від відстані, яку йому необхідно з’єднати.

Кількість магістралей в Атлантиці. Кабелі з’єднують між собою континенти та країни.

Також багато країн і компаній не обмежуються прокладкою лише одного кабелю і в разі потреби тягнуть додаткові магістралі (найчастіше на достатньому віддаленні одна від одної). У разі обриву однієї магістралі, сигнал буде перенаправлений запасними.

Будова та створення кабелю

Може здатися, що підводні кабелі створюються за якимись особливими технологіями. Це правда лише частково. Основу кабелю становить звичайне оптичне волокно, причому у різних кабелях кількість оптоволоконних пар відрізнятиметься. Разом з тим будова кабелю має певні нюанси, пов’язані із захистом кабелю від тиску води та різних загроз.

Як правило, будова кабелю виглядає так.

Оптоволокно укладається у мідні трубки, які заповнюються гідрофобним гелем. Кількість трубок відрізняється залежно від конструкції кабелю. Вся ця начинка завертається в шар полікарбонату, що підсилює конструкцію, а потім в алюмінієву обгортку. Далі йде сталеве обплетення, що захищає оптоволокно від пошкоджень. На обплетення накладається майларова стрічка, стійка до ударів та зносу. Останнім зовнішнім шаром стає поліетилен. Через рівні проміжки в кабель монтують репітери (підсилювачі сигналу). Кабелем пропускають електричний струм.

Кабелі виробництва компанії SubCom

Цікаво, що частина конструкції, що опускається на глибину, має діаметр до 6 сантиметрів. Причина проста: на глибині кабелю загрожує менше небезпек. Одночасно, у прибережній зоні кабелі мають більш потужний захист.

Вага кабелю завдовжки 4 км досягатиме 15 тонн. Кабелі мають різну пропускну здатність, причому найчастіше це залежить від застосовуваних при передачі технологій. Залежно від магістралі показники коливаються в межах від 50 до 200 Тбіт/с.

Кабель розрахований на термін служби до 25 років, але завершити його може і раніше. Непотрібний кабель або відключають і залишають на дні океану або витягують з-під води та утилізують.

У світі є кілька великих виробників кабелів. Одним із лідерів у цій галузі є італійська компанія Prysmian, заводи якої виготовляють силові та оптичні підводні кабелі. На другому місці за продуктивністю та прибутком знаходиться французька Nexans (колишня Alcatel Cable). Також до найбільших виробників варто віднести китайську Hengtong та японську NEC. До речі, NEC ще у 2020 році анонсували виробництво кабелю з 20 парами волокон.

Як прокладають кабель

Прокладка кабелю океанським дном — процес складний і довгий. Залежно від маршруту кабель прокладають на глибину до 8 кілометрів. Перед безпосередньою прокладкою проводиться серйозна підготовча робота. Необхідне ретельне вивчення маршруту, який має бути безпечним та економічно вигідним. Здійснюється геологічна розвідка, вибираються ділянки з рівним дном, з відсутністю розломів у земній корі. Враховується і наявність різних перешкод: коралові рифи, кораблі, що затонули, тощо. Також відбувається оцінка можливої сейсмічної та вулканічної активності, зсувів.

Трансатлантичний кабель Marea

Укладання роблять спеціальні кабельні судна, які створюють на замовлення. Вони мають особливу особливість — на палубах і в трюмі у них знаходиться один або кілька величезних барабанів, куди завантажується кабель. Залежно від типу судна, воно може вміщати до декількох тисяч кілометрів кабелю. Розмотується кабель через спеціальну систему кабельних машин з електроприводами, що нагадує лебідку.

Кабелеукладачі від SubCom. У трюмі видно барабани з кабелем. На кормі (ліворуч) – підводний плуг. У носовій частині (праворуч) видно робот для підводних робіт

Двигуни кабелеукладачів пов’язані з навігаційними системами, крім того судна обладнані додатковими двигунами, системами динамічного позиціювання та гідроакустичної орієнтації. Все це дозволяє йти заданим курсом майже без відхилення від маршруту. Судна такого типу мають низьке осідання, щоб була можливість якомога ближче підійти до берега. На борту розташовуються оптоволоконна лабораторія для роботи з кабелями, водолазна станція, апаратура для контролю за станом кабелю та багато іншого.

У лабораторії кабелеукладача ремонтують та з’єднують кабелі один з одним. Місце кріплення заливають пластиком та поміщають у стикувальну коробку.

В усьому світі налічується трохи більш як 60 кабелеукладачів, причому графік робіт кожного з них розписаний на кілька років уперед.

Процес прокладки виглядає так. Спочатку кабель підключають до систем на узбережжі, перевіряють чи йде ним сигнал, після чого судно починає рух, повільно розплутуючи кабель. Причому спочатку він утримується на поверхні води за допомогою буїв (щоб не було перегинів).

На глибині до 1-х кілометра, кабель укладають у прориту в ґрунті траншею. Це завдання лягає на спеціальний підводний кабельний плуг, який завдяки особливій конструкції прокопує траншею (глибиною до 1 метра) і автоматично прокладає кабель.

Після того, як дно починає обриватися, і глибина збільшується, кабель опускають просто на океанічне дно. Через певні проміжки кабелю кріплять підсилювачі сигналів. Якщо закінчується одна бухта з кабелем, то в хід йде наступна і в цьому випадку кабелі зрощуються один з одним, а місце кріплення захищається спеціальною коробкою стикування.

Барабан з покладеним кабелем. Укладання декількох тисяч метрів кабелю може зайняти до одного місяця

Залежно від зовнішніх факторів та можливостей судна, на день може бути прокладено до 10–12 км кабелю. Залежно від відстані, фахівці можуть провести цілісний кабель від одного берега до іншого або з’єднати його з кабелем, протягнутим з протилежного берега з наступним.

Кабелеукладач Nexus

Крім того, від одного кабелю можна прокласти додаткові магістралі за допомогою спеціальних розгалужувачів. З’єднують кабелі шляхом зрощування, виконуючи цю операцію в електронній машині стику, розташованої в корабельній лабораторії.

Для підводних робіт (наприклад, ремонт кабелю) використовують спеціальний дистанційно керований робот.

У деяких випадках прокладання кабелю може відбуватися кілька років. Наприклад, кабель EllaLink, що з’єднує Південну Америку та Європу, прокладали з 2019 р. по 2021 р.

Основні магістралі

Як прокладають кабелі – ми розібралися. Але які магістралі та напрямки вважаються найважливішими й чому?

Насамперед враховується загальна доцільність та передбачувана вигода від прокладання кабелю. Прораховується запланований обсяг інформації, що передається, і частота повідомлень між країнами та континентами. Так, між Південною Америкою та Австралією досі не проведено жодного кабелю, оскільки в цьому немає практичної користі.

Називати всі шляхи ми не будемо, тому що їх дуже багато, виділимо лише найвизначніші.

Основні магістралі пролягають між східним узбережжям Північної Америки та країнами Європи. З Європи кабелі йдуть до країн Африки, Близького Сходу, Індії. Від західного узбережжя Північної Америки кабелі тягнуться до Японії, країн Південно-Східної Азії та Австралії.

Крім того, до берегів однієї країни може бути протягнуто кілька кабелів. Так, до берегів Великої Британії підходить понад 50 кабелів. Також одна магістраль може мати кілька точок приєднання та з’єднувати між собою одразу кілька країн. Наприклад, у роботі знаходиться магістраль SeaMeWe-6, яка тягнеться із Франції, проходить через Єгипет, Саудівську Аравію, Індію, Бангладеш та завершує свій шлях у Сінгапурі. Ще одним із подібних рекордсменів є система EAC-C2C, завдовжки 36 500 км. Вона з’єднує 17 точок, що знаходяться в Японії, Південній Кореї, Сінгапурі, Китаї та інших країнах.

Магістраль EAC-C2C

До найбільш значних магістралей відносять кабель Marea довжиною 6600 км і вагою понад 4 тисячі тонн, що з’єднує Північну Америку та Іспанію через Атлантику. Він має 8 оптоволоконних пар і забезпечує передачу 160 терабіт на секунду (Тбіт/с). Це дуже високе значення.

Для порівняння: кабель Oman Australia Cable (OAM), відстанню майже 10 тисяч км, передає всього 45 Тбіт/с. Водночас магістраль OAC має важливе значення, оскільки з’єднує Європу, Близький Схід та Австралію через Індійський океан.

До важливих варто віднести магістральні проєкти Dunant та New Cross Pacific (NCP) Cable System. Dunant – трансатлантичний кабель, створений компанією Subcom. Він має 12 пар оптоволокна та забезпечує передачу 250 Тбіт/с. Кабель NCP з’єднує Північну Америку із країнами Південно-Східної Азії.

Небезпеки для кабелів

Підраховано, що тільки в Атлантичному океані щороку відбувається понад 50 аварій кабелю. У цьому випадку рятують спеціальні чергові ремонтні команди, які шукають пошкодження та прямують до місця аварії. Кабелі дістають із-під води, а пошкоджені ділянки ремонтують прямо на кораблях.

Кабель може постраждати від підводних землетрусів, тайфунів, вивержень вулканів та інших катаклізмів. Так, наприклад, 2022 р. острівна держава Того залишилася без зв’язку через виверження вулкана. Проте, серед океану кабель перебуває у відносній безпеці, на відміну прибережної зони. Там, попри запобіжні заходи, його часто пошкоджують кораблі, що проходять повз, рибальські судна і навіть зловмисники. За приблизними підрахунками, ці чинники припадає близько 80 % ушкоджень.

Кабелеукладач Tyco Resolute прокладає кабель у прибережній зоні

Однак, пошкодження кабелю в більшості випадків не призводять до повного відключення Інтернету в тій чи іншій країні. Сигнал перенаправляється через резервні ділянки та навіть сусідні країни.

Вартість проєктів

Якщо коротко, прокладка кабелів коштує дуже дорого. Окреслимо загальну картину і наведемо кілька цифр. Наприклад, на прокладку кабелю між Венесуелою та Кубою у 2011 р. було витрачено 70 млн. У 2015 р. Hibernia Atlantic вклала 300 млн доларів у прокладку кабелю Hibernia Express (пізніше перейменований в EXA Express), довжина якого складає п’ять тисяч кілометрів між Нью-Йорком і Лондоном. Кругленьку суму в 1 млрд доларів вклали Google у реалізацію проєкту магістралі Equiano. Її протяжність становить 15 тисяч кілометрів, і вона з’єднує Західну Європу та Південну Африку.

Вартість прокладки одного кілометра кабелю буде різнитися залежно від складності та довжини маршруту. Крім вартості самого кабелю, ретрансляторів та розгалужувачів, левова частка коштів йде на оренду кабелеукладачів.

Кому належать кабелі

Підводними кабелями зазвичай володіють приватні компанії, які замовили їхню прокладку. У деяких випадках кабелі належать державам. Частиною кабелів, що лежать на морському дні, володіють такі великі компанії, як Google, Amazon, Microsoft.

На думку аналітиків, частка участі цих компаній у прокладанні кабелів з роками лише зростатиме. Власники кабелів відповідають за їх обслуговування, регулярну подачу сигналу та працездатність.

Перспективи

Говорити про всі плановані та прокладені магістралі ми не будемо, тому що їх чимало. Зупинимося на деяких цікавих проєктах. EllaLink готує проєкт магістралі Olisipo, яка зв’яже північ та південь Португалії. Планується прокласти 110 км кабелю, причому пропускна спроможність очікується в межах 4,3 петабай на секунду (Пбіт/с).

Ще одна магістраль, що готується, — «JUNO Cable System», між Каліфорнією та Японією. До 2024 планується прокласти 10 тис. км кабелю із пропускною здатністю 350 Тбіт/с.

БІЛЬШЕ ЦІКАВОГО:

Джерело: The Verge