Podle Wikipedie vůbec první pokusy spojení dvou kontinentů podmořskou kabelovou komunikací byly podniknuty v roce 1847.
První pokus o podmořské telegrafní spojení Evropy a Británie proběhl v srpnu roku 1850. Jednalo se jen o jednoduchý měděný kabel, izolovaný gutaperčou. Tento pokus posloužil k získání licence pro propojení kontinentu a Británie v příštím roce, kdy byl použit již důkladně izolovaný kabel.
První mezikontinentální podoceánský kabelový spoj byl mezi Kanadou a Irskem zprovozněn na pouhých 26 dní v roce 1858 měděným vedením.
„Dosažená rychlost byla 25 slov za hodinu. Spoj byl obnoven v roce 1866, kdy byla rychlost již 8 slov za minutu. Spojení bylo komerční a jeho cena se pohybovala kolem 100 USD za 20 slov. Spoj (tj. okruh) mezi přijímací a vysílací stranou byl přímý, takže vzhledem ke své délce měl značný elektrický odpor a procházející proud byl tudíž velmi malý. Podstatou vybavení přijímací strany proto byl zrcátkový galvanometr, přes jehož zrcátko se odrážel paprsek světla na vzdálenost několika metrů; příslušná místnost musela být zatemněna. Přijímající telegrafista podle výchylek paprsku usuzoval, jaké znaky byly vysílány, ale často docházelo k chybám. Snaha o vyšší spolehlivost a zejména rychlost přenosu použitím vyššího napětí nevedla k úspěchu (zato ke zničení kabelu). Ukázalo se totiž, že omezujícím faktorem je do té doby v technické praxi nevýznamný faktor, kterým je šířka přenosového pásma, daná (příčnou) kapacitou a (podélnou) indukčností vedení. Problém teoreticky popsal William Thomson a zejména Oliver Heaviside, který formuloval telegrafní rovnici,“ uvádí veřejný zdroj Wikipedia.
„Prvním telefonním podvodním kabelovým spojem se stal spoj ze San Francisca do Oaklandu v roce 1884. Výrazný pokrok přinesly až kabely nové generace s elektronickými zesilovači používající frekvenční multiplex. Kabel TAT-1 (Transatlantic No. 1), spuštěný roku 1956 měl kapacitu 36 nezávislých hovorů najednou. Poslední měděný transatlantický kabel TAT-7 položený na dno v roce 1978 disponoval kapacitou 4000 telefonních kanálů, která byla zvýšená až na 10 500 kanálů,“ dodává v krátkém výpisu veřejný zdroj.
Další transatlantický spoj TAT-8 byl již realizován optickými vlákny a to roku 1988. Jeho kapacita byla až 280 Mbit/s (až 40 000 telefonních kanálů). Před tím byl realizován v roce 1984 první optický spoj na kratší vzdálenost (Belgie a Velká Británie).
Technologie kabelu
Velký zájem představuje bezprostřední technologie kabeláže, která bude pracovat v hloubce 5-8 kilometru, včetně. Na to aby kabel takovou práci dobře odvedl, tak je jasně že by měl splňovat řadu základních charakteristik:
- Trvanlivost
- Vodotěsnost (nečekaně!)
- Odolnost vůči obrovskému tlaku vody
- Dostatečná pevnost kvůli prokládání a provozu
- Kabelové materiály musí být voleny tak, aby při mechanických změnách (napnutí kabelu, pokládka atd.) neměnily svoje pracovní charakteristiky
- Pracovní část posuzovaného kabelu, se máločím liší od obyčejného optického kabelu. Cela podstata hlubinných kabelů spočívá v ochraně pracovní části kabelu a maximalizaci jeho životnosti, což je vidět ze schematického obrázku. Pojďme proanalyzovat podrobně všechny prvky hlubinného kabelu.
Polyetylén – tradiční vnější izolační vrstva kabeláže. Tento materiál je vynikající volbou pro přímý kontakt s vodou, protože má následující vlastnosti:
Je odolný proti vodě, nereaguje s žádným alkalickým koncentrátem, neutrálním, kyselým ani slaným roztokem, organickými a neorganickými kyselinami, a dokonce ani s koncentrovanou kyselinou sírovou.
„Oceány obsahují prakticky všechny prvky periodické tabulky, a voda je univerzální rozpouštědlo. Použití látky jako je polyetylén je v chemickém průmyslu logické a opodstatněné, protože v první řadě se musí vyloučit reakce vody s kabelem, a tím samým zabránit jeho zničení, vlivem životního prostředí. Polyetylén se používal jak izolační materiál již pro ochranu pro první mezikontinentální telefonní linku v 19 století. Nicméně, kvůli jeho porézní struktuře, polyetylén nemůže poskytnout plnou hydroizolaci kabelu, a proto se musí použít další vrstva,“ uvádí web habr.com.
Mylar – syntetický materiál na bázi polyethylentereftalátu. Má následující vlastnosti:
Nemá žádnou vůni, ani chuť. Je průhledný, chemicky neaktivní, má vysoké bariérové vlastnosti (včetně mnoha agresivních prostředí), odolný proti roztržení (10x silnější než polyetylen), odolný proti opotřebení a úderům. Mylar je široce používaný v průmyslu, balení, textilu, nebo leteckém a kosmickém průmyslu. Dokonce se z něho šijí i stany. Nicméně, použití tohoto materiálu je omezeno kvůli použití vícevrstvé folie během tepelného svařování.
„Po vrstvě mylaru lze najít další vrstvu a tou je vyztužení kabelů různých kapacit, v závislosti na požadovaných vlastnostech produktu a jeho účelu. Převážně se používá silné, ocelové opletení pro přidání tuhosti a pevnosti, a také opletení slouží k ochraně před agresivním mechanickým vlivem. Podle některých zpráv, které kolují sítí, elektromagnetické vlny, které kabel vydává, mohou přilákat některé typy žraloků, které je následně překousávají. Dokonce i na velkých hloubkách se kabel jen pokládá na dno, aniž by se zakopával, a proto je zde riziko, že ho může vylovit nějaká rybářská loď svým zařízením. Právě to je jeden z dalších důvodů, proč je kabel omotán ocelovým opletením. Použitá v opletení ocel je pozinkována. Vyztužení kabeláže se může provádět v několika vrstvách. Hlavním úkolem výrobce v průběhu této operace je jednotná rovnoměrná tloušťka během namotávání. Když se kabel obaluje dvakrát, tak výztuž se namotává v opačných směrech. Pokud nebude zachována rovnoměrnost v průběhu této operace, kabel se může spontánně stočit do spirály a utvořit tak smyčku,“ píše habr.com.
V důsledku těchto opatření je hmotnost jednoho kilometru kabeláže i několik tun. „Proč se nepoužívá lehký a odolný hliník?“ – zeptají se mnozí. Problém je v tom, že na vzduchu je hliník odolný proti oxidaci, ale ve styku s mořskou vodou může tento kov vstoupit do velice intenzivní chemické reakce s vyloučením vodíkových iontů, které mají škodlivý vliv na tu část kabeláže, kvůli které se tohle všechno dělá – vláken. Z tohoto důvodu se používá ocel.
Druhy podmořských optických kabelů
Kabely používané v podmořských systémech musí (kromě dalšího) splňovat následující předpoklady:
- umožňovat opravy
- umožňovat napájení opakovacích prvků
- chránit optická vlákna před namáháním jak při instalaci, tak při opravách
- chránit optická vlákna před účinky tlaku (dno Atlantiku leží v hloubkách tisíců metrů)
- chránit optická vlákna před flórou a faunou
Průřez podmořským optickým kabelem… Zdroj / Mysid Credits: cs: User: Oldrich Kucina – cs.wikipedia.org
Existuje několik základních typů, lišících se v počtu optických vláken a stupně ochrany. Běžné kabely jsou schopny odolávat teplotám od −40 °C do 80 °C.
Hliníkovo vodní bariéra, nebo vrstva alumopolyetylénu se používá jako další vrstva izolace a stínění kabeláže. Alumopolyetylén je kombinace hliníkové folie a polyetylénové folie propojených pomocí lepidla. Lepení může být jak jednosměrné, tak i obousměrné. Na první pohled se tato vrstva může zdát téměř nepostřehnutelná. Tloušťka vrstvy se může lišit od výrobce, ale lze dosáhnout i konečné tloušťky 0.15 až 0.2 mm pro jednostranné lepení.
Další polykarbonova vrstva se zase používá k vyztužení kabeláže. Lehký, trvanlivý a odolný proti tlakům a nárazům, materiál široce používaný v běžných produktech jako jsou například jízdní kola a motocyklové helmy, také se používá jako materiál při výrobě čoček, CD a osvětlovací techniky. Má vysoký koeficient tepelné roztažnosti. Nanesení se zajišťuje při výrobě kabeláže.
Trubka, která se řadí k jádru kabelu a používá se je stínění je vyrobená z mědi nebo hliníku. Přímo v tuto konstrukci se vkládají i jiné měděné trubky s optickým vláknem uvnitř. V závislosti na konstrukci kabelu, trubek může být několik, a také mohou být propleteny mezi sebou různými způsoby.
Optické vlákna jsou uloženy do měděných trubek, které jsou vyplněny hydrofobním tixotropním gelem a kovové konstrukční prvky se používají pro organizaci dálkového napájení mezilehlých opakovačů – zařízení, které provádějí obnovení tvaru optického pulsu, který se šíří podél vlákna a se vzdálenosti se zkresluje.
Uložení optického kabelu na mořské/oceánské dno probíhá bez kontinuálně z bodu A do bodu B. Kabel je umístěn v speciální kolébce na lodi a je transportován do místa uložení. Kolébka vypadá přibližně následovně. Zdroj: David Monniaux / CC BY-SA 3.0
Produkce kabeláže
Charakteristickým rysem výroby hloubkových optických kabelů je, že většina z nich se nachází v blízkosti přístavu, co nejblíže k moři. Jedním z hlavních důvodů pro toto umístění je to, že kilometr kabeláže může vážit i několik tun a z důvodu snížení počtu spojů, výrobci usilují o to, aby byl kabel jak možná delší. Obyčejný nynější kabel má dnes standardní délku 4 km a může vážit přibližně 15 tun. Jak může být patrné z výše uvedené skutečnosti, transport takového hloubkového optického kabelu není zrovna ten nejlehčí logistický úkol pro pozemní dopravu. Normálně používané na navíjení dřevěné bubny nemůžou vydržet takovou hmotu a pro pozemní převoz se kabel pokládá na celou délku na spojených železničních vagonech, aby se nepoškodilo optické vlákno uvnitř.
Uložení kabelu
Mohlo by se zdát, že tak mocný, na první pohled, produkt lze naložit na loď a shazovat ho na mořské dno. Realita je trošku jiná. Prokládání kabeláže je zdlouhavý a pracný proces. Trasa by samozřejmě měla být nákladově efektivní a bezpečná, protože použití různých způsobů ochrany kabelů zvyšuje nákladnost projektu a také oddaluje navracení investice. V případě proložení kabelu mezi jednotlivými zeměmi, je třeba získat povolení k použití pobřežních vod dané země a musí se získat všechna potřebná povolení a licence k provádění proložení kabeláže. Pak se provádí geologický průzkum a vyhodnocení seizmické aktivity v regionu, monitoruje se vulkanická aktivita, pravděpodobnost podvodních sesuvů a jiných přírodních katastrof v místě kde se bude pracovat a následně prokládat kabel. Důležité jsou i předpovědí meteorologů, aby pracovní podmínky nebyly narušeny. Během geologického průzkumu trasy se bere do úvahy celá řada parametrů: hloubka, topologie dna, hustota půdy dna, přítomnost cizích předmětů jako jsou balvany nebo vraky. Také se hodnotí možné odchylky od původní trasy, tedy že se bude muset prodloužit kabel a tím se zvýší náklady a trvání prací. Teprve poté, co veškeré nezbytné přípravné práce skončí, tak může začít samotné uložení kabelu.
