nielen výpadkami na trasách vysokonapäťových rozvodných sústav elektrickej energie, ale aj prerušením infokomunikačných tepien. Ako vlastne sieť funguje a akým spôsobom sa buduje na morskom dne?

Rozširovaním internetovej komunikácie a rôznych e-aplikácií potenciálne škody pri prerušení prevádzky chrbticových a špeciálne podmorských káblov narastajú. Pri odstavení kábla s vysokou kapacitou dôjde totiž k strate veľkej konektivity a tá sa v prípade ostrovných štátov, akým je aj Taiwan, nedá úplne nahradiť prelivovými trasami cez satelit. Dôvodom sú nižšie prenosové kapacity a vyššie ceny takéhoto spojenia. Káblové trasy bývajú samozrejme zálohované, ale väčšinou sa na to používa iný kábel, čo má zabezpečiť prevádzku pri poruche kábla alebo jeho poškodení napr. rybárskou loďou.

Problém nastane v prípade prírodnej katastrofy, keď napríklad zemetrasenie poškodí väčšinu káblov v danej lokalite. Hustotu podmorskej pavučiny v trojuholníku Taiwan, Japonsko a J. Kórea ukazuje obrázok. Ide o oblasť s najväčšou koncentráciou podmorských káblov na svete.

Trochu histórie

Aby sme pochopili význam podmorských, špeciálne transoceánskych káblov, skúsme sa pozrieť do minulosti. Transatlantické telekomunikačné spojenie pomohlo preklenúť priepasť medzi Európou a Amerikou po položení prvého telegrafného kábla medzi Valentia Island v západnom Írsku a Trinity Bay vo východnom Newfoundlande v dnešnej Kanade v roku 1858. Podmorské káble na krátke vzdialenosti existovali už o niekoľko rokov skôr (vo V. Británii a Francúzsku cez La Manche v r. 1850, aj v Amerike). Prvá medzikontinentálna komunikácia prebehla 27. augusta 1858 "závratnou" rýchlosťou 25 slov za hodinu. Komerčne úspešným sa stal až medzikontinentálny podmorský kábel položený v roku 1866, ktorý prenášal 8 slov za minútu. Spojenie bolo tarifované na tie časy extrémnou čiastkou 100 USD/20 slov. V roku 1874 Baudot vynálezom TDM modulácie pre telegrafné spojenie podstatne zvýšil prenosovú rýchlosť na 90 bit/s. Prvé telefonické spojenie cez podmorský kábel sa uskutočnilo až v roku 1884. Desať rokov po 1. svetovej vojne ležalo na dne oceánu už 21 funkčných telegrafných káblov s prenosovou kapacitou 2800 znakov/min.

Pokrok však priniesli až káble novej generácie s elektronickými zosilňovačmi, používajúce frekvenčne delený multiplex. Kábel TAT-1 (Transatlantic No. 1) spustený v septembri 1956 mal počiatočnú kapacitu 36 simultánnych hovorov. Posledný medený transatlantický kábel TAT-7 položený na dno v roku 1978 disponoval počiatočnou kapacitou 4000 telefónnych kanálov, ktorá bola neskôr zvýšená až na 10 500 kanálov.

Revolučná optika

Prvý optokábel naprieč Atlantikom mal označenie TAT-8 a svojou kapacitou 40 000 kanálov niekoľkonásobne prekonal svojho predchodcu. Optické káble sa stali omnoho výhodnejšími oproti galvanickým aj tým, že vzdialenosť medzi repeatrami dosahuje rádovo desiatky kilometrov a ich menšie rozmery taktiež znižujú náklady na pokládku. Tie sú napriek tomu obrovské a pohybujú sa na úrovni okolo 1 miliardy USD. Napríklad transpacifický kábel TPC-5CN medzi USA a Japonskom s dĺžkou 25 000 km a kapacitou 5 Gbit/s spustený v roku 1996 stál 1,2 miliardy USD. Tretia generácia optokáblov má prenosovú kapacitu 2,5 5 Gbit/s, čo reálne predstavuje 60 000 telefónnych kanálov (60 000 x 64 kbit/s = 3,84 Gbit/s + 1,4 Gbit/s pre doplnkové informácie a chybovú korekciu). TAT-14 položený medzi Dánskom a USA v dĺžke vyše 15 000 km má kruhovú topológiu a vedie z Dánska do Nemecka, Holandska, Francúzska, V. Británie do USA. Severná vetva uzatvára kruh okolo V. Británie naspäť do Dánska. Jeho kapacita predstavuje 640 Gbit/s. Prenesený výkon najnovších podmorských optokáblov je dnes ešte vyšší a prekračuje hranicu 1 Tbit/s.

Najmodernejšie káble používajú technológiu DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing, vlnový multiplex s hustým vlnovým delením), umožňujúcu v jednom optickom vlákne prenášať súčasne niekoľko (rádovo až 100) svetelných lúčov rôznej vlnovej dĺžky. Každá vlnová dĺžka predstavuje samostatný kanál s kapacitou 10 Gbit/s a viac. Bellove laboratóriá už v r. 1998 dosiahli prenosovú kapacitu 1 Tbit/s na jednom DWDM vlákne s multiplexom 100 spektrálnych kanálov po 10 Gbit/s na vzdialenosť 400 km. Optické káble ako vysokokapacitné komunikačné spoje sú nevyhnutnosťou pre prevádzku svetového internetu (databázu podmorských káblov nájdete na stránke International Cable Protection Committee). Okrem veľkej konektivity a nižších nákladov na 1 bit je dôvodom aj nižšia latencia pri spojení Európy, Ázie a Ameriky. Dôvodom je veľká vzdialenosť geostacionárnych družíc (trasa signálu = 2 x 36 000 km), čo samo o sebe vytvára oneskorenie asi 240 ms.

Umenie výstavby

Aj keď má pokládka podmorských káblov za sebou úctyhodnú tradíciu viac ako jeden a pol storočia, stále ide o náročný technický problém. Stačí, ak si uvedomíme, že káble sa kladú miestami do hĺbky až 5 km. Vo veľkých hĺbkach sú uložené obvykle priamo na morské dno, v plytších a rizikových oblastiach, kde hrozí nebezpečenstvo ich poškodenia kotviacimi loďami alebo hĺbkovým rybolovom, sú ukladané do ryhy. Tú vytvára pokladacia loď pomocou vlečnej radlice.

Podmienkam konkrétneho prostredia je prispôsobená aj vonkajšia konštrukcia kábla. V bezpečných úsekoch môže byť kábel v ľahkej verzii (LW, Light Weight) s jednoduchým plášťom a vnútornou ochranou z medenej rúrky a oceľových výstuží. Vo vodách, kde hrozí poškodenie žralokmi sa používa odolnejšia verzia s oceľovým plášťom a izoláciou navyše (LWS, Light Weight Screened). V najnáročnejších terénoch sa používajú pancierované káble vo variante SA (Single Armored) a DA (Double Armored), ktoré sú vybavené ďalšou jednoduchou alebo dvojitou výstuhou z oceľových drôtov a oplášťovaním. So zvýšenou ochranou narastá hrúbka kábla a na jeden bubon sa zmestí menšia dĺžka. To má za následok častejšie spojkovanie počas pokládky a spomalenie celého procesu výstavby. Rovnako je po určitých úsekoch potrebné naspojkovať do kábla repeatre, ktoré zabezpečujú korekciu a obnovu signálu. Opakovače, ktoré vyzerajú ako hrubšie valce vložené do kábla, sú od seba vzdialené zhruba 50 100 km. Práce pri kladení kábla môže prerušiť nepriaznivé počasie. V takom prípade sa koniec kábla buď ukotví na bóju, alebo sa jednoducho spustí do mora a neskôr sa opäť vyloví.

So zemetrasením je ťažké bojovať

Pre podmorské káble predstavujú najväčšie riziká tektonické pohyby vyvolávajúce zemetrasenia a vulkanická činnosť. Projektanti sa ich snažia minimalizovať starostlivým plánovaním trasy a najnebezpečnejším miestam sa vyhnúť, ale v oblastiach so zvýšenou seizmickou a vulkanickou aktivitou je to niekedy problém. Juhovýchodná Ázia predstavuje dobrú ilustráciu takéhoto nebezpečného územia. Aby sa obmedzilo riziko pretrhnutia pri mechanickom namáhaní, kladú sa káble po mierne zvlnenej trase. Preto je ich dĺžka podstatne väčšia, než je priama vzdialenosť medzi koncovými bodmi. Ani to však nedokáže eliminovať následky podmorských zemetrasení s väčšou magnitúdou, ako sme sa mohli presvedčiť v decembri.

V prípade poruchy prichádza k slovu servisná loď. Miesto poruchy je lokalizované pomocou odrazu signálu s vysokou, až decimetrovou presnosťou. Kábel je z morského dna vylovený pomocou hákov, na palube sa poškodený úsek vyreže a miesto neho sa naspojkuje nový kus kábla. Rovnako sa postupuje v prípade poruchy opakovača, ktorý sa neopravuje, ale nahradí sa novým. Po oprave je kábel opäť spustený na dno. Káble s kruhovou topológiou, ako TAT-14, sú vysoko odolné voči prerušeniu prevádzky. V prípade poruchy, je totiž komunikácia presmerovaná druhou, stovky kilometrov vzdialenou vetvou, čo minimalizuje aj pravdepodobnosť súčasného postihnutia prírodnou katastrofou.

Starý dobrý kábel

Podmorské káble sa neobmedzujú len na telekomunikačný sektor. Na kratšie vzdialenosti, najmä medzi ostrovmi a pevninou, ale aj medzi niektorými kontinentmi, sa používajú podmorské silnoprúdové káble na diaľkový prenos elektrickej energie. Ich dĺžky však zďaleka nedosahujú také hodnoty ako transatlantické, alebo transpacifické optokáble.

Tie sú vyjadrením klasickej špirály vývoja. Aj keď sú drôtové komunikácie staršie než rádio, stále sú kapacitne silnejšie. Technologický pokrok v bezdrôtových sieťach a prenosoch v posledných rokoch je síce obrovský, stovky gigabitov za sekundu sú však zatiaľ stále doménou optických vlákien. Nič na tom nezmenia ani mobilné siete 4. a verím, že ani 5. generácie. V transkontinentálnej komunikácii sú optokáble štandardom už od 90-tych rokov, neskôr sa ním stali aj v prípade chrbticových sietí na pevnine. V poslednom desaťročí sa k nim pomaly ale isto nabaľuje nervová pavučina sietí FTTx, ktorá približuje sklenené vlákno čoraz bližšie k firmám a domácnostiam. Tam, kde sa tak už stalo, sa pre používateľov informačných technológií otvárajú nové obzory.

Autor: erik

Najdôležitejšie správy z východu Slovenska čítajte na Korzar.sme.sk.