Prvi čezatlantski kabel

Pred 150 leti, 16. avgusta 1858, predsednik ZDA James Buchanan

Od ideje do projekta

Prvi stavek, ki se nanaša na telegraf in Atlantski ocean, je bil relejna shema, v kateri so bila sporočila, poslana po ladjah, poslana po telegrafih iz Newfoundlanda v preostalo Severno Ameriko. Težava je bila izgradnja telegrafske linije na zahtevnem terenu otoka.

Potujočo pomoč inženirja, ki je odgovoren za projekt, je pozneje privabil ameriškega poslovneža in finančnika Cyrusa Fielda, ki je postal nezamenljiv za projekt čezatlantskega kabla. Med delom je prečkal ocean več kot 30-krat. Kljub upadanju, s katerim se je soočilo Polje, je njegovo navdušenje vodilo k uspehu.

Podjetnik je takoj zamislil idejo čezatlantskega telegrafskega prenosa. Za razliko od zemeljskih sistemov, v katerih so releji regenerirali rele, je transoceanska linija povezana z enim kablom. Polje je prejelo zagotovila o možnosti prenosa signala na daljših razdaljah od Samuel Morse in Michael Faraday.

William Thompson je dal teoretično utemeljitev leta 1855 objavil zakon inversnih kvadratov. Čas vzpona impulza, ki poteka skozi kabel brez induktivne obremenitve, določa časovna konstanta RC prevodnika dolžine L, ki je enaka rcL², kjer sta r in c upornost in kapacitivnost na enoto dolžine. Thomson je prav tako prispeval k tehnologiji dela podvodnega kabla. Usvojil je ogledalni galvanometer, v katerem so najmanjša odstopanja ogledala, ki jo je povzročil tok, intenzivirala projekcija na zaslon. Kasneje je izumil napravo, ki beleži signale s črnilom na papirju.

Tehnologija podvodnih kablov se je izboljšala po pojavu leta 1843 v Angliji gutapercha. To Smola drevo, ki raste v Malajski polotok, je odličen izolator, saj je termoplastični zmehča pri segreje in se vrne v trdni obliki po ohladitvi olajša izolacijo vodnikov. Pod tlakom in temperaturnimi razmerami na dnu oceana so se izboljšale njegove izolacijske lastnosti. Gutta-percha je ostala glavni material za izolacijo podmorskih kablov pred odkritjem polietilena leta 1933.

Projekti na terenu

Cyrus Field je vodil 2 projekta, od katerih je prvi neuspešen, drugi pa se je uspešno končal. V obeh primerih so bili kabli sestavljeni iz ene 7-žilne žice, obkrožene z gutaperčo in oklepno jekleno žico. Zaščitena pred korozijo pod obmolennaya konopljo. Navtična kilometrina vzorčnega kabla leta 1858 je tehtala 907 kg. Čezatlantski kabel leta 1866 je bil težji, 1622 kg / milj, vendar pa je bil njegov obseg večji, je tehtal manj v vodi. Natezna trdnost je bila 3 tone oziroma 7,5 tone.

Vsi kabli so imeli en vodnik z vrnitvijo na vodo. Čeprav ima morska voda manjšo upornost, je podvržena prepuščenim tokovom. Moč so zagotavljali kemični viri toka. Na primer, osnutek leta 1858 je imel 70 elementov po 1,1 V vsakega. Te napetostne stopnje, v kombinaciji z nepravilnim in nenamernim shranjevanjem, so privedle do nastanka globoko nameščenega čezatlantskega kabla. Uporaba zrcalnega galvanometra je omogočila uporabo nižjih napetosti v naslednjih vrsticah. Odpornost je bila okoli 3 ohma na navtično miljo, tokovi reda miliamperov, zadostni za zrcalni galvanometer, bi lahko potekali na razdalji 2000 kilometrov. V šestdesetih letih je bila uvedena bipolarna telegrafska koda. Točke in kapi Morseove kode so nadomestili impulzi z nasprotno polarnostjo. Sčasoma so se razvili kompleksnejši programi.

Ekspedicije leta 1857-58 in 65-66 let.

Za izgradnjo prvega čezatlantskega kabla z izdajo delnic je bilo zbranih 350.000 funtov. Ameriške in britanske vlade so zagotovile donosnost naložbe. Prvi poskus je bil izveden leta 1857. Za prenos kabla so potrebovali dva kabla, "Agamemnon" in "Niagara". Električarji so potrdili, kako je ena ladja postavila črto iz obalne postaje z naknadno priključitvijo drugega konca na kabel na drugi ladji. Prednost je bila, da pri ohranjanju neprekinjene električne povezave z obalo. Prvi poskus ni uspel, ko je oprema za polaganje kabla izginila 200 milj od obale. Izgubljen je bil na globini 3,7 km.

Leta 1857 je glavni inženir v Niagari, William Everett, razvil novo opremo za polaganje kabla. Značilno izboljšanje je bila avtomatska zavora, ki je delovala, ko je napetost dosegla določen prag.

Po nasilnem neurju, ki je skoraj potonil Agamemnon, so ladje srečali sredi oceana in 25. junija 1858 so začeli ponovno postaviti čezatlantski kabel. "Niagara" se je preselila na zahod in "Agamemnon" - na vzhod. Dva poskusa sta bila prekinjena s poškodbami kabla. Ladje so se vrnile na Irsko zaradi njegove zamenjave.

17. julija flota ponovno spet na sestanku med seboj. Po manjši napaki je bila operacija uspešna. 4. avgusta je stopil na stalno hitrost 5-6 vozlov, "Niagara" pa je vstopila v zaliv Trinity Bay. Newfoundland. Istega dne je Agamemnon prispel v zaliv Valentia na Irskem. Queen Victoria je poslala prvo pozdravno sporočilo, opisano zgoraj.

Odpoved iz leta 1865 se je končala z neuspehom 600 milj od Newfoundlanda in samo poskus 1866 je bil uspešen. Prvo sporočilo na novi liniji je bilo poslano iz Vancouverja v London 31. julija 1866. Poleg tega je bil ugotovljen konec kabla, izgubljenega leta 1865, in linija je bila tudi uspešno zaključena. Hitrost prenosa je bila 6-8 besed na minuto po ceni 10 USD / besedo.

Telefonska povezava

Leta 1919 je ameriška družba ATT začela študijo o možnosti postavitve čezatlantskega telefonskega kabla. Leta 1921 je bila med Key Westom in Havano postavljena telefonska linija za globoko vodo.

Leta 1928 je bilo predlagano postaviti kabel brez repetitorjev z enim glasovnim kanalom čez Atlantski ocean. Visoki stroški projekta (15 milijonov dolarjev) sredi velike depresije in izboljšave v radijski tehnologiji so prekinili projekt.

Do začetka tridesetih let je razvoj elektronike omogočil nastanek podvodnega kabelskega sistema z repetitorji. Zahteve za gradnjo vmesnih veznih ojačevalnikov so bile brez primere, saj so naprave morale 20 let trajno delovati na tleh oceana. Za zanesljivost komponent, zlasti elektronskih cevi, so veljale stroge zahteve. Leta 1932 so bile že električne žarnice, ki so uspešno opravile test za 18 let. Uporabljeni elementi radijskega inženirstva so bili precej slabši od najboljših vzorcev, vendar so bili zelo zanesljivi. Kot rezultat, je TAT-1 delal 22 let in nobena žarnica ni prišla na trg.

Druga težava je bila namestitev ojačevalnikov na odprtem morju na globini 4 km. Ko ustavite ladjo za ponastavitev repetitorja na kablu s spiralnim oklepom, se lahko pojavijo nejasnosti. Kot rezultat je bil uporabljen prožen ojačevalnik, ki bi lahko bil opremljen z opremo, namenjeno za telegrafski kabel. Vendar so fizične omejitve prilagodljivega repetitorja omejile pretočnost na 4-žilni sistem.

Britanska pošta je razvila alternativni pristop s trdnimi repetitorji precej večjega premera in prepustnosti.

Izvajanje TAT-1

Projekt je bil obnovljen po drugi svetovni vojni. Leta 1950 je prožna tehnologija ojačevalnika testirala sistem, ki povezuje Key West in Havano. Poleti 1955 in 1956 je bil prvi čezatlantski telefonski kabel med Obanom na Škotskem in Clarenville na Fr. Newfoundland, veliko severno od obstoječih telegrafskih linij. Vsak kabel je imel dolžino približno 1950 navtičnih milj in je sestavljen iz 51 repetitorjev. Njihovo število je določalo največja napetost na sponkah, ki bi se lahko uporabljala za napajanje, ne da bi to vplivalo na zanesljivost visokonapetostnih komponent. Napetost je bila na enem koncu +2000 V in na drugi strani -2000 V. Pasovno širino sistema pa je bila določena s številom repetitorjev.

Poleg ponavljalcev je bilo na vzhod-zahodni progi nameščenih 8 podvodnih nivojnikov in 6 na progi vzhod-zahod. Popravili so nakopičene premike v frekvenčnem pasu. Čeprav je skupna izguba pasovne širine 144 kHz znašala 2100 dB, je uporaba izenačevalcev in repetitorjev zmanjšala to vrednost na manj kot 1 dB.

Začetek TAT-1

V prvih 24 urah po začetku 25. septembra 1956 je bilo 588 klicev iz Londona in ZDA ter 119 iz Londona v Kanado. TAT-1 je takoj povečal zmogljivost čezatlantskega omrežja. Pasovna širina kabla je bila 20-164 kHz, kar je omogočilo 36 govornih kanalov (vsak 4 kHz), od katerih je bilo 6 razdeljenih med London in Montreal ter 29 med Londonom in New Yorkom. En kanal je bil namenjen za telegraf in storitev.

Sistem je vključeval tudi zemeljske komunikacije po Novi Fundlandiji in pod vodo z Novo Škotsko. Ti dve liniji sta sestavljali en sam 271 navtični kilometer s 14 trdnimi repetitorji, ki jih je oblikoval britanski post. Skupna zmogljivost je bila 60 glasovnih kanalov, od katerih jih je 24 povezovalo Newfoundland in New Scotland.

Nadaljnje izboljšave TAT-1

Linija TAT-1 je stala 42 milijonov dolarjev. Cena 1 milijona dolarjev na kanal je spodbudila razvoj terminalske opreme, ki bi učinkoviteje uporabljala pasovno širino. Število glasovnih kanalov v frekvenčnem frekvenčnem pasu 48 kHz se je povečalo z 12 na 16 z zmanjšanjem njihove širine s 4 na 3 kHz. Druga novost je bila začasna interpolacija govora (TASI), razvita v Bell Labs. TASI je omogočil podvojitev števila govornih vezij zaradi premora v govoru.

Optični sistemi

Prvi transoceanski optični kabel TAT-8 je začel delovati leta 1988. Ponavljalniki regenerirajo impulze s pretvorbo optičnih signalov v električne in nazaj. Dva delovna para vlaken delujejo s hitrostjo 280 Mbit / s. Leta 1989 se je zaradi tega čezatlantskega internetnega kabla IBM strinjal, da bo financiral linijo T1 med Cornwallom in CERNom, kar je močno izboljšalo povezavo med ameriškim in evropskim delom zgodnjega interneta.

Do leta 1993 je bilo na svetu več kot 125 tisoč kilometrov TAT-8. Ta številka je bila skoraj enaka kot skupna dolžina analognih podmorskih kablov. Leta 1992 je TAT-9 stopil v službo. Hitrost vlaken se je povečala na 580 Mbit / s.

Tehnološki preboj

Konec devetdesetih let je razvoj optičnih ojačevalnikov, dopiranih z erbijem, vodil kvantni preskok kot podmorski kabelski sistemi. Svetlobni signali z valovno dolžino približno 1,55 μm so postali možni neposredno razširiti, pasovna širina pa ni več omejena s hitrostjo elektronike. Prvi optično izboljšan sistem, ki je bil opravljen čez Atlantik, je bil TAT 12/13 v letu 1996. Hitrost prenosa na vsakem od dveh parov vlaken je bila 5 Gbitov / s.

Sodobni optični sistemi lahko prenašajo tako velike količine podatkov, da je odpuščanje ključnega pomena. Značilno je, da so sodobni optični kabli, kot je TAT-14, sestavljeni iz dveh ločenih čezatlantskih kablov, ki sta del topologije obroča. Dve drugi liniji povezujeta obalne postaje na obeh straneh Atlantskega oceana. Podatki so poslani vzdolž obroča v obe smeri. V primeru prekinitve je obroč samozdravljen. Promet se prenese v rezervne vlakenske pare v delovnih kablih.