Primul cablu transatlantic

Cu 150 de ani în urmă, la 16 august 1858, Președintele Statelor Unite James Buchanan

De la idee la proiect

Prima propunere privind telegraf și Oceanul Atlantic, a fost un circuit releu în care mesajele livrate navelor, a trebuit să fie trimise prin telegraf din Newfoundland la restul Americii de Nord. Problema a fost construirea unei linii telegrafice pe terenul dificil al insulei.

Căutând ajutorul inginerului responsabil de proiect, a atras ulterior omul de afaceri american și finanțatorul Cyrus Field, care a devenit de neînlocuit pentru proiectul de cablu transatlantic. În timpul muncii, el a traversat oceanul de peste 30 de ori. În ciuda eșecurilor pe care Field le-a întâmpinat, entuziasmul său a condus la succes.

Omul de afaceri se confruntă imediat cu ideea transmisiei transatlantice prin telegraf. Spre deosebire de sistemele terestre în care pulsurile au fost regenerate de releu, linia transoceanică a avut de-a face cu un singur cablu. Câmpul a primit asigurări privind posibilitatea transmiterii semnalului pe distanțe lungi de la Samuel Morse și Michael Faraday.

William Thompson a dat această justificare teoretică, în 1855, a publicat legea patratelor inverse. Puls timpul de creștere care trece prin cablu, fără o sarcină inductivă, o constantă de timp RC determinată de lungimea conductorului L, egal RCL², unde r și c sunt rezistența și capacitatea pe unitate de lungime, respectiv. Thomson a contribuit, de asemenea, la tehnologia de lucru a cablului subacvatic. El a perfecționat un galvanometru oglindă, în care cele mai mici abateri ale oglinzii cauzate de curent au fost intensificate de proiecție pe ecran. Mai târziu, el a inventat un dispozitiv care înregistrează semnale cu cerneală pe hârtie.

Tehnologia cablurilor subacvatice a fost îmbunătățită după apariția în 1843 în Anglia gutapercă. aceasta copac rășină, care crește în Peninsula Malay, a fost un izolator perfect, deoarece era termoplastic se înmoaie când se încălzește și se întoarce la o formă solidă după răcire, facilitând izolarea conductoarelor. În condiții de presiune și temperatură de pe podeaua oceanului, proprietățile sale de izolare s-au îmbunătățit. Gutta Percha a rămas principalul material pentru izolarea cablurilor submarine înainte de descoperirea polietilenilor în 1933.

Proiecte de teren

Cyrus Field a condus 2 proiecte, dintre care primul a eșuat, iar al doilea sa încheiat cu succes. În ambele cazuri, cablurile erau alcătuite dintr-un fir de 7 fire, înconjurat de o gutapercă și un fir de oțel blindat. Protejat împotriva coroziunii cu condiția obmolennaya cânepă. Mila nautică a cablului de probă din 1858 a cântărit 907 kg. cablu transatlantic în 1866 a fost dificilă 1622 kg / mile, dar volumul său a fost mai mult, în apă se cântăresc mai puțin. Rezistența la tracțiune a fost de 3 tone și de 7,5 tone, respectiv.

Toate cablurile aveau un conductor cu o întoarcere pe apă. Deși apa de mare are o rezistență mai redusă, este supusă curenților vagabonzi. Puterea a fost furnizată de sursele chimice de curent. De exemplu, schița din 1858 avea 70 de elemente de câte 1.1 V fiecare. Aceste niveluri de tensiune, combinate cu depozitare necorespunzătoare și necorespunzătoare, au dus la apariția unui cablu transatlantic profund așezat. Utilizarea unui galvanometru în oglindă a făcut posibilă folosirea tensiunilor mai mici în liniile ulterioare. Având în vedere că rezistența era de aproximativ 3 ohmi pe milă nautică, curenții de ordinul milliamperilor, suficient pentru un galvanometru oglindă, puteau fi executați la o distanță de 2000 de mile. În anii 1860, a fost introdus un cod telegrafic bipolar. Punctele și loviturile codului Morse au fost înlocuite cu impulsuri de polaritate opusă. În timp, s-au dezvoltat scheme mai complexe.

Expediții de 1857-58 și 65-66 de ani.

Pentru a construi primul cablu transatlantic prin emiterea de acțiuni, au fost colectate 350.000 de lire sterline. Guvernele americane și britanice au garantat o rentabilitate a investițiilor. Prima încercare a fost făcută în 1857. Pentru transportul cablului au fost necesare două cabluri, "Agamemnon" și "Niagara". Electriciștii au aprobat modul în care o navă a pus linia de la stația de coastă cu conexiunea ulterioară a celui de-al doilea capăt cu cablul de pe cealaltă navă. Avantajul a fost că, în timp ce menține o conexiune electrică continuă cu țărmul. Prima încercare a eșuat, când echipamentul pentru așezarea cablului a dispărut la 200 de mile de țărm. A fost pierdut la o adâncime de 3,7 km.

În 1857, inginerul-șef al Niagara, William Everett, a dezvoltat noi echipamente pentru instalarea cablului. O îmbunătățire notabilă a fost frâna automată, care a funcționat atunci când tensiunea a atins un anumit prag.

După o furtună violentă, care aproape că a scufundat Agamemnonul, navele s-au întâlnit în mijlocul oceanului și, la 25 iunie 1858, au început să pună din nou un cablu transatlantic. "Niagara" sa mutat spre vest, iar "Agamemnon" - spre est. S-au făcut două încercări, întrerupte de deteriorarea prin cablu. Navele s-au întors în Irlanda pentru înlocuirea lor.

17 iulie flota a mers din nou la o întâlnire cu fiecare alte. După eșecuri minore, operația a avut succes. Mergând la o viteză constantă de 5-6 noduri, pe 4 august, "Niagara" a intrat în Trinity Bay. Terra Nova. În aceeași zi, Agamemnon a sosit în Golful Valentia, în Irlanda. Regina Victoria a trimis primul mesaj de întâmpinare descris mai sus.

Expediția din 1865 sa încheiat cu eșec la 600 de mile de Newfoundland, și numai o încercare în 1866 a avut succes. Primul mesaj de pe noua linie a fost trimis de la Vancouver la Londra la 31 iulie 1866. În plus, a fost găsit sfârșitul cablului pierdut în 1865 și 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.

Conexiune telefonică

În 1919, compania americană ATT a inițiat un studiu privind posibilitatea stabilirii unui cablu telefonic transatlantic. În 1921, între Key West și Havana a fost pusă o linie telefonică de adâncime.

În 1928, sa propus să se pună un cablu fără repetenteri cu un singur canal de voce peste Oceanul Atlantic. Costul ridicat al proiectului (15 milioane dolari), în mijlocul Marii Depresiuni, precum și îmbunătățirea tehnologiei radio, a întrerupt proiectul.

La începutul anilor 1930, dezvoltarea electronicii a permis crearea unui sistem de cablu subacvatic cu repere. Cerințele pentru construirea amplificatoarelor cu legături intermediare au fost fără precedent, deoarece dispozitivele au trebuit să lucreze neîntrerupt pe podeaua oceanului timp de 20 de ani. Fiabilitatea componentelor, în special a tuburilor electronice, a fost supusă unor cerințe stricte. În 1932 au existat deja becuri electrice, care au trecut cu succes testul timp de 18 ani. Elementele de radiotelefonie folosite erau mult inferioare celor mai bune probe, însă erau foarte fiabile. Ca rezultat, TAT-1 a lucrat timp de 22 de ani, și nici o singură lampă nu a ieșit din ordine.

O altă problemă a fost instalarea amplificatoarelor în largul mării, la o adâncime de 4 km. Când opriți nava pentru a reseta repetorul pe cablu cu armura spirală, pot apărea inflexiuni. Ca rezultat, a fost utilizat un amplificator flexibil, care ar putea fi echipat cu echipament destinat unui cablu telegrafic. Cu toate acestea, limitările fizice ale repetorului flexibil au limitat transferul acestuia la un sistem cu 4 fire.

British Post a dezvoltat o abordare alternativă cu repetoare rigide de diametru și debit mult mai mare.

Implementarea TAT-1

Proiectul a fost reînnoit după cel de-al doilea război mondial. În 1950, tehnologia flexibilă a amplificatoarelor a fost testată de un sistem care leagă Key West și Havana. În vara anului 1955 și 1956, primul cablu telefonic transatlantic a fost pus între Oban în Scoția și Clarenville pe Fr. Newfoundland, mult spre nord de liniile telegrafice existente. Fiecare cablu a avut o lungime de circa 1950 mile marine și a constat din 51 repetoare. Numărul lor a fost determinat de tensiunea maximă pe borne, care ar putea fi utilizată pentru alimentarea cu energie electrică, fără a afecta fiabilitatea componentelor de înaltă tensiune. Tensiunea a fost de +2000 V la un capăt și -2000 V la celălalt capăt. Lățimea de bandă a sistemului, la rândul său, a fost determinată de numărul reperelor.

În plus față de repetoare, 8 linii subacvatice au fost instalate pe linia de est-vest și 6 pe linia de est-vest. Ei au corectat schimbările acumulate în banda de frecvență. Deși pierderea totală în lățimea de bandă de 144 kHz a fost de 2100 dB, folosirea egalizatorilor și a repetoarelor a redus această valoare la mai puțin de 1 dB.

Noțiuni de bază TAT-1

În primele 24 de ore de la lansarea din 25 septembrie 1956, au fost făcute 588 de apeluri din Londra și SUA și 119 de la Londra în 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 canale vocale (câte 4 kHz), dintre care 6 au fost împărțite între Londra și Montreal și 29 între Londra și New York. Un canal a fost destinat telegrafului și serviciului.

Sistemul include, de asemenea, comunicații terestre în Newfoundland și subacvatice cu Nova Scotia. Aceste două linii au constat într-un cablu unic de 271 nave cu 14 repere rigide proiectate de postul britanic. Capacitatea totală a fost de 60 de canale vocale, dintre care 24 au legături cu Newfoundland și New Scotland.

Îmbunătățiri aduse TAT-1

Linia TAT-1 costa 42 milioane de dolari. Prețul de 1 milion de dolari pe canal a stimulat dezvoltarea echipamentelor terminale, care ar utiliza mai eficient lățimea de bandă. Numărul de canale vocale din intervalul standard de frecvență de 48 kHz a crescut de la 12 la 16 prin reducerea lățimii acestora de la 4 la 3 kHz. O altă inovație a fost interpolarea temporară a vorbirii (TASI), dezvoltată la Bell Labs. TASI a permis dublarea numărului de circuite vocale din cauza pauzelor în vorbire.

Sisteme optice

Primul cablu optic transoceanic TAT-8 a intrat în funcțiune în 1988. Repetoarele au generat impulsuri prin transformarea semnalelor optice pe cele electrice și pe spate. Două perechi de lucru de fibre funcționează la o viteză de 280 Mbit / s. În 1989, datorită cablului de internet trans-atlantic, IBM a fost de acord să finanțeze nivelul liniei T1 între Universitatea Cornell și CERN, care au îmbunătățit foarte mult relația dintre SUA și partea europeană a internetului timpuriu.

Până în 1993, peste 125.000 km de TAT-8 au fost operate în întreaga lume. Această cifră a fost aproape aceeași cu lungimea totală a cablurilor analogice submarine. În 1992, TAT-9 a intrat în serviciu. Viteza pe fibră a crescut la 580 Mbit / s.

Descoperire tehnologică

La sfârșitul anilor 1990, dezvoltarea amplificatoarelor optice dopate cu erbium a condus la un salt cuantic ca sisteme de cablu submarin. Semnalele luminoase cu o lungime de undă de aproximativ 1,55 μm au devenit posibile pentru amplificarea directă, iar lățimea de bandă a încetat să fie limitată de viteza electronică. Primul sistem îmbunătățit din punct de vedere optic efectuat în Atlantic a fost TAT 12/13 în 1996. Viteza de transmisie pe fiecare dintre cele două perechi de fibre a fost de 5 Gbit / s.

Sistemele optice moderne pot transmite cantități atât de mari de date, încât redundanța este crucială. În mod tipic, cablurile moderne cu fibră optică, cum ar fi TAT-14, constau din 2 cabluri transatlantice separate care fac parte din topologia inelului. Două alte linii leagă stațiile de coastă de fiecare parte a Oceanului Atlantic. Datele sunt trimise de-a lungul inelului în ambele direcții. În cazul unei pauze, inelul se auto-vindecă. Traficul este transferat pe perechi de fibre de rezervă în cablurile de lucru.