Кабель на дне океана: как появляется интернет между континентами

Цифровые технологии сближают континенты. Причем в буквальном смысле. Как Интернет путешествует между странами? Что собой представляет подводный интернет-кабель и как его прокладывают? Ответы в данном материале.

Подводный коммуникационный кабель соединяет между собой континенты и страны, и предназначен для передачи данных. Кабели пролегают прямо по океаническому дну, причем их количество с каждым годом только увеличивается.

Количество и протяженность

На 2022 год под водой насчитывается 530 рабочих и прокладываемых кабелей, общей протяженностью более 1 миллиона километров. Количество рабочих кабелей постоянно изменяется в зависимости от ввода в эксплуатацию новых магистралей и отключения старых. Протяженность отдельных магистралей сильно разнится. Так, кабель Circe South, протянутый из Великобритании во Францию, имеет длину всего 115 км. В то же время, длина Pacific Crossing-1, соединяющего США и Японию, достигает 21 000 км. В целом протяженность кабеля зависит от того расстояния, которое ему необходимо соединить.

Также многие страны и компании не ограничиваются прокладкой только одного кабеля и в случае необходимости тянут дополнительные магистрали (чаще всего на достаточном удалении друг от друга). В случае обрыва одной магистрали, сигнал будет перенаправлен по запасным.

Устройство и создание кабеля
Может показаться, что подводные кабели создаются по каким-то особенным технологиям. Это верно лишь отчасти. Основу кабеля составляет обычное оптическое волокно, причем в разных кабелях количество оптоволоконных пар будет отличаться. В тоже время устройство кабеля имеет определенные нюансы, связанные с защитой кабеля от давления воды и различных угроз.

Как правило, строение кабеля выглядит следующим образом.

Оптоволокно укладывается в медные трубки, которые заполняются гидрофобным гелем. Количество трубок отличается в зависимости от конструкции кабеля. Вся эта начинка помещается в слой поликарбоната, усиливающего конструкцию, а затем в алюминиевую обертку. Далее идет стальная оплетка, защищающая оптоволокно от повреждений. На оплетку накладывается майларовая пленка, устойчивая к ударам и износу. Последним наружным слоем становится полиэтелен. Через равные промежутки на кабель монтируют репитеры (усилители сигнала). По кабелю пропускают электрический ток.

Любопытно, что часть опускаемой на глубину конструкции, имеет диаметр до 6 сантиметров. Причина проста: на глубине кабелю грозит меньше опасностей. В тоже время, в прибрежной зоне кабели снабжаются более мощной защитой.

Вес кабеля длиной 4 км будет достигать 15 тонн. Кабели обладают различной пропускной способностью, причем чаще всего это зависит от применяемых при передаче технологий. В зависимости от магистрали, показатели колеблются в пределах от 50 до 200 Тбит/с.

Кабель рассчитан на срок службы до 25 лет, но завершить ее он может и раньше. Ненужный кабель либо отключают и оставляют на дне океана или же вытаскивают из-под воды и утилизируют.

В мире существует несколько крупных производителей кабелей. Одним из лидеров в этой отрасли является итальянская компания Prysmian, заводы которой производят силовые и оптические подводные кабели. На втором месте по производительности и прибыли находится французская Nexans (бывшая Alcatel Cable). Также к крупнейшим производителям стоит отнести китайскую Hengtong и японскую NEC. К слову, NEC еще в 2020 году, анонсировали производство кабеля с 20 парами волокон.

Как прокладывают кабель

Прокладка кабеля по океаническому дну — процесс сложный и долгий. В зависимости от маршрута, кабель прокладывают на глубину до 8 километров. Перед непосредственной прокладкой проводится серьезная подготовительная работа. Необходимо тщательное изучение маршрута, который должен быть безопасным и экономически выгодным. Осуществляется геологическая разведка, выбираются участки с относительно ровным дном, с отсутствием разломов в земной коре. Учитывается и наличие различных преград: коралловые рифы, затонувшие корабли и т.п. Также происходит оценка возможной сейсмической и вулканической активности, оползней.

Укладку производят специальные кабельные суда, которые создают под заказ. Они имеют примечательную особенность — на палубах и в трюме у них находится один или несколько огромных барабанов, куда загружается кабель. В зависимости от типа судна, оно может вмещать в себя до нескольких тысяч километров кабеля. Разматывается кабель через специальную систему кабельных машин с электроприводами, напоминающую лебедку.

Двигатели кабелеукладчиков связаны с навигационными системами, кроме того судна оборудованы дополнительными двигателями, системами динамического позиционирования и гидроакустической ориентации. Все это позволяет идти заданным курсом, почти без отклонения от маршрута. Судна такого типа имеют низкую осадку, чтобы была возможность как можно ближе подойти к берегу. На борту располагаются оптоволоконная лаборатория для работы с кабелями, водолазная станция, аппаратура для контроля за состоянием кабеля и многое другое.

По всему миру насчитывается чуть более 60 кабелеукладчиков, причем график работ каждого из них расписан на несколько лет вперед.

Процесс прокладки выглядит следующим образом. Вначале кабель подключают к системам на побережье, проверяют идет ли по нему сигнал, после чего судно начинает движение, медленно распутывая кабель. Причем, первоначально он удерживается на поверхности воды с помощью буев (чтобы не было перегибов).

На глубине до 1-х километра, кабель укладывают в прорытую в грунте траншею. Эта задача ложится на специальный подводный кабельный плуг, который, благодаря особой конструкции, прокапывает траншею (глубиной до 1 метра) и автоматически прокладывает кабель.

После того как дно начинает обрываться, и глубина увеличивается, кабель опускают просто на океаническое дно. Через определенные промежутки к кабелю крепят усилители сигналов. Если заканчивается одна бухта с кабелем, то в ход идет следующая и в этом случае, кабели сращиваются друг с другом, а место крепления защищается специальной стыковочной коробкой.

В зависимости от внешних факторов и возможностей судна, в день может быть проложено до 10–12 км кабеля. В зависимости от расстояния, специалисты могут провести цельный кабель от одного берега до другого или же соединить его с кабелем, протянутым с противоположного берега с последующим.

Кроме того, от одного кабеля можно проложить дополнительные магистрали, используя специальные разветвители. Соединяют кабели путем сращивания, выполняя эту операцию в электронной стыковочной машине, расположенной в корабельной лаборатории.

Для подводных работ (например, починка кабеля) используют специальный дистанционно управляемый робот.

Основные магистрали

Как прокладывают кабели — мы разобрались. Но какие магистрали и направления считаются наиболее важными и почему?

В первую очередь учитывается общая целесообразность и предполагаемая выгода от прокладки кабеля. Просчитывается планируемый объем передаваемой информации и частота сообщений между странами и континентами. Так, между Южной Америкой и Австралией до сих пор не проведено ни одного кабеля, так как в этом нет никакой практической пользы.

Называть все пути мы не будем, так как их очень много, выделим лишь самые примечательные.

Основные магистрали пролегают между восточным побережьем Северной Америки и странами Европы. Из Европы кабели идут в страны Африки, Ближнего Востока, Индию. От западного побережья Северной Америки кабели тянутся в Японию, страны Юго-Восточной Азии и Австралию.

Кроме того, к берегам одной страны может быть протянуто несколько кабелей. Так, к берегам Великобритании подходит более 50 кабелей. Также одна магистраль может иметь несколько точек присоединения и соединять между собой сразу несколько стран. Например, в работе находится магистраль SeaMeWe-6, которая тянется из Франции, проходит через Египет, Саудовскую Аравию, Индию, Бангладеш и завершает свой путь в Сингапуре. Еще одним из подобных рекордсменов является система EAC-C2C, длиной 36 500 км. Она соединяет 17 точек, находящихся в Японии, Южной Корее, Сингапуре, Китай и другие страны.

К наиболее значимым магистралям относят кабель Marea длиной 6600 км и весом более 4 тысяч тонн, соединяющий Северную Америку и Испанию через Атлантику. Он имеет 8 оптоволоконных пар и обеспечивает передачу 160 терабит в секунду (Тбит/с). Это довольно высокое значение.

Для сравнения: кабель Oman Australia Cable (OAM), расстоянием почти 10 тысяч км, передает всего 45 Тбит / с. В тоже время магистраль OAC имеет важное значение, так как соединяет Европу, Ближний Восток и Австралию через Индийский океан.

К важным стоит отнести магистральные проекты Dunant и New Cross Pacific (NCP) Cable System. Dunant — трансатлантический кабель, созданный компанией Subcom. Он имеет 12 пар волокна и обеспечивает передачу 250 Тбит/с. Кабель NCP соединяет Северную Америку со странами Юго-Восточной Азии.

Опасности для кабелей

Подсчитано, что только в Атлантическом океане, каждый год происходит более 50 поломок кабеля. В этом случае выручают специальные дежурные ремонтные команды, которые ищут повреждения и направляются к месту поломки. Кабели достают из-под воды, а поврежденные участки ремонтируют прямо на кораблях.

Кабель может пострадать от подводных землетрясений, тайфунов, извержений вулканов и других катаклизмов. Так, например, в 2022 г. островное государство Того осталось без связи из-за извержения вулкана. Тем не менее, посреди океана кабель находится в относительной безопасности, в отличие от прибрежной зоны. Там, несмотря на меры предосторожности, его часто повреждают проходящие мимо корабли, рыболовные суда и даже злоумышленники. По приблизительным подсчетам, на эти факторы приходится около 80 % повреждений.

Однако повреждения кабеля в большинстве случаев не приводят к полному отключению Интернета в той или иной стране. Сигнал перенаправляется через резервные участки и даже через соседние страны.

Стоимость проектов

Если коротко, то прокладка кабелей стоит очень дорого. Обрисуем общую картину и приведем несколько цифр. Например, на прокладку кабеля между Венесуэлой и Кубой в 2011 г. было потрачено 70 млн. В 2015 г. Hibernia Atlantic вложила 300 млн. долларов в прокладку кабеля Hibernia Express (позднее переименован в EXA Express), длина которого составляет пять тысяч километров между Нью-Йорком и Лондоном. Кругленькую сумму в 1 млрд. долларов вложили Google в реализацию проекта магистрали Equiano. Ее протяженность составляет 15 тысяч км, и она соединяет Западную Европу и Южную Африку.

Стоимость прокладки одного километра кабеля будет различаться в зависимости от сложности и протяженности маршрута. Помимо стоимости самого кабеля, ретрансляторов и разветвителей, львиная доля средств уходит на аренду кабелеукладчиков.

Кому принадлежат кабели

Подводными кабелями обычно владеют частные компании, заказавшие их прокладку. В некоторых случаях кабели принадлежат государствам. Частью кабелей, лежащих на морском дне, владеют такие крупные компании как Google, Amazon, Microsoft.

По мнению аналитиков, доля участия этих компаний в прокладке кабелей с годами будет только возрастать. Владельцы кабелей отвечают за их обслуживание, регулярную подачу сигнала и работоспособность.

Последняя

Перспективы

Говорить о всех планируемых и прокладываемых магистралях мы не будем, так как их немало. Остановимся на некоторых любопытных проектах. EllaLink готовит проект магистрали Olisipo, которая свяжет север и юг Португалии. Планируется проложить 110 км кабеля, причем пропускная способность ожидается в пределах 4,3 петабай в секунду (Пбит/с).

«Полярный экспресс» — примечательный проект, в ходе реализации которого планируется проложить более 12 тысяч км кабеля от Мурманска до Владивостока, первый участок которого будет проложен по дну Баренцева и Карского морей. Подводный кабель будет снабжен 150 репитерами и обеспечит передачу 104 Тбит/с.

Еще одна готовящаяся магистраль — «JUNO Cable System», между Калифорнией и Японией. К 2024 году планируется проложить 10 тыс. км. кабеля с пропускной способностью 350 Тбит/с.