Подводные интернет-кабели: как устроены и как прокладывают кабельные магистрали между континентами

Беспроводной интернет, спутниковая связь. Думаете развитие технологий уже практически «избавило» человечество от использования проводов при передаче данных на большие расстояния? Ошибаетесь! Сегодня примерно 95% всего интернет трафика идет по проводам. Ну не совсем по проводам, а по оптоволоконным подводным кабелям, которые проложены на дне океанов, морей, проливов. Что же из себя представляет подводный интернет-кабель и как его прокладывают?

От телеграфа к оптоволокну

История подводных коммуникаций началась в середине девятнадцатого века с телеграфа. Первый трансатлантический телеграфный кабель был настоящим инженерным чудом для того времени. Он представлял собой конструкцию «а-ля матрешка» из семи медных проводов, защищенных тремя слоями гуттаперчи и прочной внешней оболочкой из железных канатов. Первая попытка проложить телеграфный кабель между континентами была предпринята в 1857 году, но завершилась неудачей. В процессе прокладки кабель оборвался. Удалось проложить только четыре тысячи пятьсот километров кабеля по океаническому дну. Но уже через год, хоть и со второй попытки, между континентами телеграфный кабель проложить удалось. Королева Виктория и президент США Джеймс Бьюкенен тут же обменялись поздравительными телеграммами. Правда, сто три слова, из которых состояла телеграмма английской королевы, передавались по новому трансатлантическому телеграфу целых шестнадцать часов. А что вы хотели? Затухание сигнала и другие технические ограничения того времени при передаче сигналов на большие расстояния.

После изобретения телефона Британская почта проложила первый кабель для нового вида связи через пролив Ла-Манш. А чуть более чем через век, в 1979 году, было проведено первое испытание подводного, уже оптоволоконного кабеля.

«Архитектура» современных подводных коммуникаций

Еще два года назад количество проложенных по дну океанов и морей подводных кабелей перевалило за пятьсот. А общая их протяженность составила более миллиона километров. Длина самого «скромного» по длине подводного оптоволоконного кабеля «Circe South», который проложен между Великобританией и Францией, составляет сто пятнадцать километров. А одним из «рекордсменов» является подводная оптоволоконная сеть «Pacific Crossing-1», связывающая по дну Тихого океана США и девять стран Азии (в том числе и Японию), длина которой двадцать одна тысяча километров.

Самые «важные» кабельные магистрали проходят между восточным побережьем Северной Америки и Европой, от Европы к странам Африки, Ближнего Востока и Индии, а также от западного побережья США к Японии и странам Юго-Восточной Азии. Некоторые страны, например Великобритания, подключены более чем к пятидесяти различным кабелям.

Устройство оптоволоконного подводного кабеля

В основе современного подводного кабеля находится оптическое волокно в медных трубках, заполненных специальным гелем. Внешняя защита трубок состоит из нескольких слоев поликарбоната, алюминиевой обертки, стальной оплетки, майларовой пленки и самого верхнего слоя из полиэтилена. Через определенные промежутки в кабеле устанавливаются репитеры — усилители сигнала.

Толщина кабеля сильно различается в зависимости от глубины, на которой он будет «залегать». На больших глубинах, где вероятность его повреждения меньше, диаметр кабеля может составлять всего 3-5 сантиметров. В прибрежной зоне, где риски повреждения кабеля намного выше, его защита усиливается, и, соответственно, увеличивается и диаметр (за счет толщины защитных слоев). Вес одного метра такого «усиленного» кабеля может достигать более четырех килограммов.

Прокладка

Подготовка и сам процесс прокладки подводного кабеля — длительная и технически и технологически сложная «операция».

Перед непосредственным началом работ по прокладке кабеля проводится масштабное исследование его будущего маршрута. Специалисты изучают рельеф морского дна, геологическую активность, наличие природных препятствий вроде коралловых рифов или затонувших кораблей. Просчитываются и учитываются и потенциальные риски: от сейсмической активности до особенностей местной морской фауны.

Прокладку кабеля ведут специальные суда-кабелеукладчики, которых в мире насчитывается всего чуть более шестидесяти. Эти корабли оснащены огромными барабанами для кабеля, сложными навигационными системами, лабораториями для работы с оптоволокном и водолазным оборудованием. График работы каждого такого судна-кабелеукладчика расписан на годы вперед.

Сам процесс укладки начинается с подключения кабеля к береговым системам. В прибрежной зоне, на глубинах до километра, кабель укладывается в специально прорытую траншею метровой глубины. На больших же глубинах кабель просто опускается на дно океана. Здесь уже траншея не нужна, да выкопать ее просто не представляется возможным.

В зависимости от погодных и «морских» условий, за день судно-кабелеукладчик в среднем может уложить примерно десять километров кабеля.

Угрозы для целостности подводного кабеля

Только в Атлантическом океане ежегодно происходит более пятидесяти повреждений подводных кабелей. Основные угрозы для целостности подводного кабеля исходят от судоходства, рыболовных сетей, природных «катаклизмов» и морских обитателей. Морские обитатели тоже могут представлять опасность для кабелей. Акулы, например, почему-то «любят» кусать кабели, которые проложены просто на дне без укладки в траншею. Такое поведение вынуждает некоторые компании защищать свои подводные коммуникации еще и дополнительным внешним слоем кевлара.

Особенно же уязвимы кабели в прибрежной зоне, где происходит более восьмидесяти процентов всех повреждений.

Прокладка подводных кабелей — дорогостоящее предприятие. Сегодня большинство подводных кабелей принадлежит частным компаниям, включая технологических гигантов вроде Google, Amazon и Microsoft. Эксперты прогнозируют, что потребность в подводных кабелях продолжит расти, а требования к их пропускной способности будут удваиваться каждые два года.