Първи трансатлантически кабел

Преди 150 години, на 16 август 1858 г., президентът на Съединените щати Джеймс Бюканън

От идея до проекта

Първото изречение относно телеграфите и Атлантическия океан беше релейна схема, в която съобщенията, доставени от корабите, трябваше да бъдат изпратени по телеграф от Нюфаундленд до останалата част на Северна Америка. Проблемът беше изграждането на телеграфна линия на трудния терен на острова.

Търсейки помощта на инженера, отговарящ за проекта, впоследствие привлече американския бизнесмен и финансист Кирс Фийлд, който стана незаменим за проекта за трансатлантически кабел. По време на работата той прекоси океана повече от 30 пъти. Въпреки неуспехите, с които се сблъскваше Пол, неговият ентусиазъм доведе до успех.

Бизнесменът незабавно се възползва от идеята за трансатлантическо телеграфно предаване. За разлика от наземните системи, в които импулсите се регенерират от релето, транскокеанската линия е свързана с един кабел. Field получи уверения за възможността за предаване на сигнала на дълги разстояния от Самюъл Морс и Майкъл Фарадей.

Уилям Томпсън даде тази теоретична обосновка, през 1855 г., публикува закон за обратните площади. Времето за нарастване на импулса, преминаващ през кабел без индуктивно натоварване, се определя от RC времевата константа на проводник с дължина L, равна на rcL², където r и c са съпротивлението и капацитета на единица дължина, съответно. Thomson също допринесе за технологията за работа с подводни кабели. Той усъвършенства огледалния галванометър, в който най-малките отклонения на огледалото, причинени от тока, се усилват от проекцията върху екрана. По-късно той изобретил устройство, което записва сигнали с мастило на хартия.

Технологията на подводните кабели е подобрена след появата през 1843 г. в Англия гутаперча. това смолата от дърво, растящо на Малайския полуостров, е идеален изолатор, защото е термопластично, омекотено чрез нагряване и се връща в твърда форма след охлаждане, което улеснява изолацията на проводниците. При условията на налягане и температура на океанския под, изолационните му свойства се подобриха. Гутаперча остава основният материал за изолиране на подводни кабели преди откриването на полиетилен през 1933 г.

Полеви проекти

Cyrus Field ръководи 2 проекта, първият от които не успя, а вторият завърши с успех. И в двата случая кабелите се състоят от един 7-жичен проводник, заобиколен от гутаперча и бронецова стоманена тел. Защитени от корозия осигуряват obmolennaya коноп. Морската миля на пробния кабел от 1858 тежи 907 кг. Трансатлантическият кабел от 1866 г. е по-тежък, 1622 кг / миля, но тъй като обемът му е по-голям, той тежи по-малко във вода. Якостта на опън е съответно 3 тона и 7,5 тона.

Всички кабели имаха един проводник с връщаща вода. Въпреки че морската вода има по-малко съпротивление, тя е обект на бездомни токове. Мощността се осигурява от химически източници на ток. Например, проектът от 1858 има 70 елемента от по 1.1 V всеки. Тези нива на напрежение, съчетани с неправилно и непреднамерено съхранение, доведоха до появата на дълбоки трансатлантически кабели. Използването на огледален галванометър даде възможност да се използват по-ниски напрежения в следващите линии. Тъй като съпротивлението беше около 3 ома на морска миля, биха могли да се извършат токове от порядъка на милиампери, достатъчни за огледален галванометър, на разстояние 2000 мили. През 60-те години на XX в. Е въведен биполярен телеграфен код. Точките и ударите на кода на Морс бяха заменени с импулси с противоположна полярност. С течение на времето бяха разработени по-сложни схеми.

Експедиции от 1857-58 и 65-66 години.

За да изгради първия трансатлантически кабел чрез издаване на акции, бяха събрани 350 хил. Британски лири. Правителствата на САЩ и Великобритания са гарантирали възвръщаемост на инвестициите. Първият опит бе направен през 1857 г. Две кабели "Агамемнон" и "Ниагара" бяха необходими за транспортиране на кабела. Електриците одобриха начина, по който един кораб постави линията от бреговата гара с последващата връзка на втория край с кабела на другия кораб. Предимството е, че докато се поддържа непрекъсната електрическа връзка с брега. Първият опит се провали, когато оборудването за полагане на кабела изчезна на 200 мили от брега. Изгубена е на дълбочина 3,7 км.

През 1857 г. главният инженер на Ниагара Уилям Евърет разработва ново оборудване за полагане на кабела. Очевидно подобрение беше автоматичната спирачка, която работи, когато напрежението достигна определен праг.

След бурен буря, която почти потъна в Агамемнон, корабите се срещнаха в средата на океана и на 25 юни 1858 г. отново започнаха да слагат трансатлантическия кабел. "Ниагара" се премести на запад, а "Агамемнон" - на изток. Бяха направени два опита, прекъснати от кабелни повреди. Корабите се завръщат в Ирландия за замяната му.

17 юли флот отново отиде на среща с всеки друг. След незначителни неуспехи операцията бе успешна. Отивайки на постоянна скорост от 5-6 възела, на 4 август "Ниагара" влезе в залива Троица. Нюфаундленд. На същия ден Агамемнон пристигна в залива Валентия в Ирландия. Кралица Виктория изпрати първото послание за посрещане, описано по-горе.

Експедицията от 1865 г. завършва с провал 600 мили от Нюфаундленд и само един опит през 1866 г. е успешен. Първото съобщение на новата линия беше изпратено от Ванкувър до Лондон на 31 юли 1866 г. В допълнение, беше намерен краят на изгубения кабел през 1865 г., а линията също бе успешно завършена. Скоростта на прехвърляне е 6-8 думи на минута при цена от $ 10 / дума.

Телефонна връзка

През 1919 г. американската компания ATT започна проучване на възможността за полагане на трансатлантически телефонен кабел. През 1921 г. между Кий Уест и Хавана е положена дълбоководна телефонна линия.

През 1928 г. беше предложено да се постави кабел без ретранслатори с един гласов канал през Атлантическия океан. Високата цена на проекта (15 милиона долара) в разгара на Голямата депресия, както и подобренията в радиотехнологиите, прекъснаха проекта.

До началото на 30-те години развитието на електрониката позволи създаването на подводна кабелна система с ретранслатори. Изискванията за изграждането на усилватели с междинна връзка бяха безпрецедентни, тъй като устройствата трябваше да работят без прекъсване на океанския под 20 години. Надеждността на компонентите, по-специално електронните тръби, беше предмет на строги изисквания. През 1932 г. вече има електрически крушки, които успешно преминават теста в продължение на 18 години. Използваните радиотехнически елементи бяха много по-ниски от най-добрите, но те бяха много надеждни. В резултат на това TAT-1 е работил 22 години, а нито една лампа не е спаднала.

Друг проблем е инсталирането на усилватели в открито море на дълбочина 4 км. Когато спирате кораба, за да нулирате повторителя на кабела със спираловидна броня, може да се появи инфлексия. В резултат на това се използва гъвкав усилвател, който може да бъде оборудван с оборудване, предназначено за телеграфно въже. Въпреки това физическите ограничения на гъвкавия повторител ограничават неговата производителност до 4-жична система.

British Post е разработил алтернативен подход с твърди ретранслатори с много по-голям диаметър и пропускателна способност.

Изпълнение на TAT-1

Проектът бе подновен след Втората световна война. През 1950 г. гъвкавата усилвателна технология е тествана от система, свързваща Кий Уест и Хавана. През лятото на 1955 г. и 1956 г. първият трансатлантически телефонен кабел е положен между Обан в Шотландия и Кларенвил на Фр. Нюфаундленд, много на север от съществуващите телеграфни линии. Всеки кабел има дължина от около 1950 морски мили и се състои от 51 повторители. Техният брой се определя от максималното напрежение на клемите, което може да се използва за захранване, без да се засяга надеждността на компонентите с високо напрежение. Напрежението беше +2000 V в единия край и -2000 V в другия край. Широчината на честотната лента на системата, от своя страна, се определя от броя на ретранслаторите.

В допълнение към ретранслаторите са инсталирани 8 линии под водата на изток-запад и 6 на изток-запад. Те коригираха натрупаните промени в честотната лента. Въпреки че общата загуба в честотната лента 144 kHz е била 2100 dB, използването на еквалайзери и ретранслатори намалява тази стойност до по-малко от 1 dB.

Първи стъпки TAT-1

През първите 24 часа след старта на 25 септември 1956 г. бяха направени 588 обаждания от Лондон и САЩ и 119 от Лондон до Канада. TAT-1 незабавно утрои капацитета на трансатлантическата мрежа. Кабелната честотна лента е 20-164 kHz, което позволява 36 гласови канала (4 kHz всяка), 6 от които са разделени между Лондон и Монреал и 29 между Лондон и Ню Йорк. Един канал е предназначен за телеграф и сервиз.

Системата включваше и наземни комуникации в Нюфаундленд и подводни с Нова Скотия. Тези две линии се състоят от един 271 морски мили кабел с 14 твърди ретранслатори, проектирани от Великобритания пост. Общият капацитет е бил 60 гласови канала, 24 от които са свързани Нюфаундленд и Нова Шотландия.

Допълнителни подобрения на TAT-1

Линията TAT-1 струва 42 млн. Долара. Цената от 1 млн. Долара на канал стимулира развитието на крайно оборудване, което би използвало по-ефективно трафика. Броят на гласовите канали в стандартния 48 kHz честотен диапазон е увеличен от 12 на 16, като се намали тяхната ширина от 4 до 3 kHz. Друго нововъведение е временната интерполация на речта (TASI), разработена в Bell Labs. TASI позволи да удвои броя на гласовите вериги поради паузите в речта.

Оптични системи

Първият транскокеански оптичен кабел TAT-8 е пуснат в експлоатация през 1988 г. Повторителите регенерират импулсите чрез преобразуване на оптични сигнали в електрически и обратно. Две работни двойки от влакна, работещи със скорост 280 Mbit / s. През 1989 г. благодарение на този трансатлантически интернет кабел IBM се съгласи да финансира линия Т1 между Корнуол и ЦЕРН, което значително подобри връзката между американските и европейските части на ранния Интернет.

До 1993 г. повече от 125 хиляди км TAT-8 са били експлоатирани по целия свят. Тази цифра е почти същата като общата дължина на аналоговите подводни кабели. През 1992 г. TAT-9 влезе в експлоатация. Скоростта на влакното е увеличена до 580 Mbit / s.

Технологичен пробив

В края на 90-те години развитието на оптични усилватели, обработени с ербий, доведе до квантов скок като подводни кабелни системи. Светлинните сигнали с дължина на вълната от около 1,55 μm стават възможни за директно усилване, а честотата на честотната лента престава да бъде ограничена от скоростта на електрониката. Първата оптично подобрена система, осъществена през Атлантическия океан, беше TAT 12/13 през 1996 г. Скоростта на предаване на всяка от двете двойки влакна беше 5 Gbit / s.

Модерните оптични системи могат да предават толкова големи количества данни, че съкращението е от решаващо значение. Обикновено съвременните оптични кабели, като например TAT-14, се състоят от 2 отделни трансатлантически кабела, които са част от топологията на пръстена. Две други линии свързват бреговите станции от двете страни на Атлантическия океан. Данните се изпращат по протежение на пръстена и в двете посоки. В случай на счупване пръстенът се самолекува. Трафикът се прехвърля на резервни влакна в работните кабели.