În urmă cu 150 de ani, pe 16 august 1858, președintele Statelor Unite, James Buchanan, a primit o telegramă de felicitare de la Regina Victoria și i-a trimis un mesaj în schimb. Primul schimb oficial de mesaje prin cablul telegrafic transatlantic nou pus a fost marcat de o paradă și un foc de artificii deasupra Primăriei New York. Festivitățile au fost umbrite de un incendiu petrecut din acest motiv, iar după 6 săptămâni cablul a eșuat. Adevărat, nici înainte de asta nu a funcționat prea bine - mesajul reginei a fost transmis în 16,5 ore.
De la idee la proiect
Prima propunere de telegraf și Oceanul Atlantic a fost o schemă de releu în care mesajele livrate de nave urmau să fie telegrafiate din Newfoundland către restul Americii de Nord. Problema a fost construirea unei linii telegrafice de-a lungul terenului dificil al insulei.
Solicitarea de ajutor de la inginerul responsabil de proiect l-a atras pe americanom de afaceri și finanțator Cyrus Field. În timpul muncii sale, a traversat oceanul de peste 30 de ori. În ciuda eșecurilor cu care s-a confruntat Field, entuziasmul lui a dus la succes.
Omul de afaceri a sărit imediat la ideea unui transfer bancar transatlantic. Spre deosebire de sistemele terestre, în care impulsurile erau regenerate prin relee, linia transoceanica trebuia să se descurce cu un singur cablu. Field a primit asigurări de la Samuel Morse și Michael Faraday că semnalul ar putea fi transmis pe distanțe lungi.
William Thompson a oferit baza teoretică pentru aceasta publicând legea inversului pătratului în 1855. Timpul de creștere al unui impuls care trece printr-un cablu fără sarcină inductivă este determinat de constanta de timp RC a unui conductor de lungime L, egală cu rcL2, unde r și c sunt rezistența și, respectiv, capacitatea pe unitate de lungime. Thomson a contribuit, de asemenea, la tehnologia cablurilor submarine. A îmbunătățit galvanometrul oglinzii, în care cele mai mici abateri ale oglinzii cauzate de curent erau amplificate prin proiecție pe un ecran. Mai târziu, a inventat un dispozitiv care înregistrează semnalele cu cerneală pe hârtie.
Tehnologia cablurilor submarine a fost îmbunătățită după ce gutaperca a apărut în 1843 în Anglia. Această rășină dintr-un copac originar din Peninsula Malay a fost un izolator ideal, deoarece era termoplastică, se înmuia când este încălzită și a revenit la o formă solidă când este răcită, făcând mai ușoară izolarea conductorilor. În condițiile de presiune și temperatură de pe fundul oceanului, proprietățile sale izolanteîmbunătățită. Gutaperca a rămas principalul material de izolare pentru cablurile submarine până la descoperirea polietilenei în 1933.
Proiecte pe teren
Cyrus Field a condus 2 proiecte, dintre care primul a eșuat, iar al doilea s-a încheiat cu succes. În ambele cazuri, cablurile au constat dintr-un singur fir cu 7 fire înconjurat de gutapercă și blindat cu sârmă de oțel. Cânepa gudronată a oferit protecție împotriva coroziunii. Mila marine a cablului 1858 cântărea 907 kg. Cablul transatlantic din 1866 era mai greu, cu 1.622 kg/milă, dar pentru că avea mai mult volum, cântărea mai puțin în apă. Rezistența la tracțiune a fost de 3t, respectiv 7,5t.
Toate cablurile aveau un conductor de retur de apă. Deși apa de mare are o rezistență mai mică, este supusă curenților vagabonzi. Energia a fost furnizată de surse de curent chimic. De exemplu, proiectul din 1858 avea 70 de elemente de 1,1 V fiecare. Aceste niveluri de tensiune, combinate cu depozitarea necorespunzătoare și neglijentă, au cauzat eșecul cablului transatlantic de adâncime. Utilizarea unui galvanometru cu oglindă a făcut posibilă utilizarea tensiunilor mai mici în liniile ulterioare. Deoarece rezistența era de aproximativ 3 ohmi pe milă marine, la o distanță de 2000 mile, puteau fi transportați curenți de ordinul unui miliamp, suficienți pentru un galvanometru în oglindă. În anii 1860, a fost introdus un cod telegrafic bipolar. Punctele și liniile codului Morse au fost înlocuite cu impulsuri de polaritate opusă. În timp, s-a dezvoltatscheme mai complexe.
Expediții 1857-58 și 65-66
£350.000 au fost strânși prin emisiunea de acțiuni pentru a pune primul cablu transatlantic. Guvernele americane și britanice au garantat o rentabilitate a investiției. Prima încercare a fost făcută în 1857. A fost nevoie de 2 nave cu aburi, Agamemnon și Niagara, pentru a transporta cablul. Electricienii au aprobat o metodă prin care o navă punea linia de la o stație de la mal și apoi conecta celăl alt capăt la un cablu pe o altă navă. Avantajul era ca a mentinut o legatura electrica continua cu malul. Prima încercare s-a încheiat cu eșec când echipamentul de pozare a cablurilor a eșuat la 200 de mile în larg. S-a pierdut la o adâncime de 3,7 km.
În 1857, inginer-șef din Niagara, William Everett, a dezvoltat un nou echipament de pozare a cablurilor. O îmbunătățire notabilă a fost o frână automată care s-a activat când tensiunea a atins un anumit prag.
După o furtună violentă care aproape că a scufundat Agamemnon, navele s-au întâlnit în mijlocul oceanului și la 25 iunie 1858, au început din nou să pună cablul transatlantic. Niagara se îndrepta spre vest, iar Agamemnon se îndrepta spre est. Au fost făcute 2 încercări, întrerupte de deteriorarea cablului. Navele s-au întors în Irlanda pentru a-l înlocui.
Pe 17 iulie, flota a pornit din nou să se întâlnească. După mici sughițuri, operația a fost un succes. Mergând cu o viteză constantă de 5–6 noduri, pe 4 august a intrat Niagaraîn Trinity Bay Newfoundland. În aceeași zi, Agamemnon a ajuns în Golful Valentia din Irlanda. Regina Victoria a trimis primul mesaj de salut descris mai sus.
Expediția din 1865 a eșuat la 600 de mile de Newfoundland și doar încercarea din 1866 a avut succes. Primul mesaj pe noua linie a fost trimis de la Vancouver la Londra la 31 iulie 1866. În plus, a fost găsit capătul unui cablu pierdut în 1865, iar linia a fost, de asemenea, finalizată cu succes. Rata de transfer a fost de 6-8 cuvinte pe minut la un cost de 10 USD/cuvânt.
Comunicare telefonică
În 1919, compania americană AT&T a inițiat un studiu privind posibilitatea instalării unui cablu telefonic transatlantic. În 1921, a fost instalată o linie telefonică de adâncime între Key West și Havana.
În 1928 s-a propus să se instaleze un cablu fără repetitoare cu un singur canal vocal peste Oceanul Atlantic. Costul mare al proiectului (15 milioane USD) la apogeul Marii Depresiuni, precum și îmbunătățirile în tehnologia radio, au întrerupt proiectul.
La începutul anilor 1930, evoluțiile în domeniul electronicii au făcut posibilă crearea unui sistem de cabluri submarine cu repetoare. Cerințele pentru proiectarea amplificatoarelor cu legături intermediare au fost fără precedent, deoarece dispozitivele au trebuit să funcționeze neîntrerupt pe fundul oceanului timp de 20 de ani. Au fost impuse cerințe stricte cu privire la fiabilitatea componentelor, în special a tuburilor cu vid. În 1932, existau deja lămpi electrice care au fost testate cu succesde 18 ani. Elementele radio utilizate au fost semnificativ inferioare celor mai bune mostre, dar erau foarte fiabile. Drept urmare, TAT-1 a funcționat timp de 22 de ani și nicio lampă nu a defectat.
O altă problemă a fost amplasarea amplificatoarelor în larg, la o adâncime de până la 4 km. Când nava este oprită pentru a reseta repetorul, pot apărea îndoituri pe cablul cu blindaj elicoidal. Ca rezultat, a fost folosit un amplificator flexibil, care ar putea să se potrivească cu echipamente proiectate pentru cablu telegrafic. Cu toate acestea, limitările fizice ale repetorului flexibil i-au limitat capacitatea la un sistem cu 4 fire.
UK Post a dezvoltat o abordare alternativă cu repetoare tari cu diametru și capacitate mult mai mari.
Implementarea TAT-1
Proiectul a fost repornit după al Doilea Război Mondial. În 1950, tehnologia flexibilă a amplificatorului a fost testată de un sistem care leagă Key West și Havana. În vara anilor 1955 și 1956, primul cablu telefonic transatlantic a fost pus între Oban în Scoția și Clarenville pe insulă. Newfoundland, la nord de liniile telegrafice existente. Fiecare cablu avea o lungime de aproximativ 1950 de mile marine și avea 51 de repetoare. Numărul lor a fost determinat de tensiunea maximă la bornele care putea fi folosită pentru alimentare fără a afecta fiabilitatea componentelor de în altă tensiune. Tensiunea a fost de +2000 V la un capăt și -2000 V la celăl alt. Lățimea de bandă a sistemului, în sacoada a fost determinată de numărul de repetoare.
Pe lângă repetoare, au fost instalate 8 egalizatoare submarine pe linia est-vest și 6 pe linia vest-est. Au corectat deplasările acumulate în banda de frecvență. Deși pierderea totală în lățimea de bandă de 144 kHz a fost de 2100 dB, utilizarea egalizatoarelor și repetoarelor a redus aceasta la mai puțin de 1 dB.
Noțiuni introductive TAT-1
În primele 24 de ore de la lansare pe 25 septembrie 1956, s-au efectuat 588 de apeluri din Londra și SUA și 119 de la Londra către Canada. TAT-1 a triplat imediat capacitatea rețelei transatlantice. Lățimea de bandă a cablului a fost de 20-164 kHz, ceea ce a permis 36 de canale vocale (4 kHz fiecare), dintre care 6 au fost împărțite între Londra și Montreal și 29 între Londra și New York. Un canal era destinat telegrafului și serviciilor.
Sistemul a inclus și o conexiune terestră prin Newfoundland și o conexiune submarină cu Nova Scoția. Cele două linii constau dintr-un singur cablu de 271 de mile marine cu 14 repetoare rigide proiectate de UK Post. Capacitatea totală a fost de 60 de canale vocale, dintre care 24 au conectat Newfoundland și Nova Scoția.
Îmbunătățiri suplimentare la TAT-1
Linia TAT-1 a costat 42 de milioane de dolari. Prețul de 1 milion de dolari pe canal a stimulat dezvoltarea echipamentelor terminale care să folosească lățimea de bandă mai eficient. Numărul de canale vocale în intervalul standard de frecvență de 48 kHz a fost crescut de la 12 la 16 prin reducerealățimea lor de la 4 la 3 kHz. O altă inovație a fost interpolarea temporală a vorbirii (TASI) dezvoltată la Bell Labs. TASI a dublat numărul de circuite vocale datorită pauzelor de vorbire.
Sisteme optice
Primul cablu optic transoceanic TAT-8 a fost pus în funcțiune în 1988. Repetoarele regenerau impulsurile prin conversia semnalelor optice în cele electrice și invers. Două perechi de fibre funcționale au funcționat la o viteză de 280 Mbps. În 1989, datorită acestui cablu de internet transatlantic, IBM a fost de acord să finanțeze o legătură de nivel T1 între Universitatea Cornwall și CERN, care a îmbunătățit semnificativ conexiunea dintre părțile americane și europene ale Internetului timpuriu.
Până în 1993, peste 125.000 km de TAT-8 erau în funcțiune în întreaga lume. Această cifră corespundea aproape cu lungimea totală a cablurilor submarine analogice. În 1992, TAT-9 a intrat în serviciu. Viteza pe fibră a fost mărită la 580 Mbps.
Renovare tehnologică
La sfârșitul anilor 1990, dezvoltarea amplificatoarelor optice dopate cu erbiu a condus la un s alt cuantic în calitatea sistemelor de cabluri submarine. Semnalele luminoase cu o lungime de undă de aproximativ 1,55 microni pot fi amplificate direct, iar debitul nu mai este limitat de viteza electronicii. Primul sistem îmbunătățit optic care a zburat peste Oceanul Atlantic a fost TAT 12/13 în 1996. Rata de transmisie pe fiecare dintre cele două perechi de fibre a fost de 5 Gbps.
Sistemele optice moderne permit transmiterea unor volume atât de maridate despre care redundanța este critică. De obicei, cablurile moderne de fibră optică, cum ar fi TAT-14, constau din 2 cabluri transatlantice separate care fac parte dintr-o topologie inelă. Celel alte două linii leagă stațiile de coastă de fiecare parte a Oceanului Atlantic. Datele sunt trimise în jurul inelului în ambele direcții. În cazul unei ruperi, inelul se va repara singur. Traficul este redirecționat către perechi de fibră de rezervă în cablurile de serviciu.
