Описывая систему кабелей, которые поддерживают работу Интернета, Нил Стивенсон (Neal Stephenson) как-то сравнил Землю с материнской платой компьютера.

Ежедневно вы видите на улицах телефонные столбы, соединяющие сотни километров проводов, и знаки, предупреждающие о зарытых оптоволоконных линиях, но ведь на самом деле, это лишь малая часть физического облика глобальной Сети. Основные коммуникации прокладываются в самых холодных глубинах океана, и в сегодняшней статье мы перечислим 10 любопытных фактов об этих подводных кабелях.

1. Монтаж кабеля — это медленный, утомительный и дорогостоящий процесс

99% международных данных передается по проводам, лежащим на дне океана, которые называются подводными коммуникационными кабелями. В общей сложности, их длина превышает сотни тысяч миль, а прокладывают такие провода даже на глубине 9 км.

Установка кабелей производится специальными кораблями-укладчиками. Им нужно не просто сбросить на дно провод с прикрепленным грузом, но и проследить за тем, чтобы он проходил только по плоской поверхности, минуя коралловые рифы, обломки затонувших кораблей и другие распространенные препятствия.

Диаметр мелководного кабеля составляет примерно 6 см, а вот глубоководные кабели намного тоньше — толщиной с маркер. Разница в параметрах обусловлена обыкновенном фактором уязвимости — на глубине свыше 2 км практически ничего не происходит, поэтому кабель не нужно покрывать оцинкованным защитным слоем. Провода, расположенные на небольших глубинах, закапывают на дне, используя направленные струи воды под высоким давлением. Хотя стоимость прокладки одной мили подводного кабеля варьируется в зависимости от его общей длины и назначения, этот процесс всегда обходится в сотни миллионов долларов.

2. Акулы пытаются съесть Интернет

Никто не знает, почему именно акулам так нравится грызть подводные кабели. Возможно, это как-то связано с электромагнитными полями. Или же они просто любопытны. А может быть, таким образом они пытаются уничтожить нашу коммуникационную инфраструктуру перед сухопутной атакой. По сути, акулы в буквальном смысле жуют наш Интернет и иногда повреждают изоляцию проводов. В ответ на это такие компании, как Google, покрывают свои коммуникации слоем защитного кевлара.

3. Под водой Интернет уязвим так же, как и под землей

Ежегодно бульдозеры разрушают подземные коммуникационные кабели, и хотя в океане нет подобной строительной техники, под водой проводам угрожают множество других опасностей. Помимо акул, интернет-кабели могут быть повреждены корабельными якорями, рыбацкими сетями и различными стихийными бедствиями.

Одна из компаний, базирующаяся в Торонто, предложила прокладывать такие провода через Арктику, которая соединяет Токио и Лондон. Ранее это считалось невозможным, но климат изменился, и благодаря тающему ледяному покрову данный проект стал вполне реализуемой, но все еще невероятно дорогой задачей.

4. Использование подводных кабелей — это далеко не новая идея

Подводный телеграф между Америкой и Европой

В 1854 году начался монтаж первого трансатлантического телеграфного кабеля, который связывал Ньюфаундленд и Ирландию. Спустя 4 года, была отправлена первая передача с текстом: «Лоус, Уайтхаус получил пятиминутный сигнал. Сигналы катушки слишком слабы для передачи. Попробуйте отправлять медленно и размеренно. Я поставил промежуточный шкив. Ответьте катушками». Согласитесь, не очень вдохновляющая речь («Уайтхаусом» здесь называют Уилдмана Уайтхауса (Wildman Whitehouse), занимавшего на тот момент должность главного электрика Атлантической телеграфной компании).

Для исторической справки: в течение этих четырех лет конструирования кабеля Чарльз Диккенс (Charles Dickens) продолжал писать романы, Уолт Уитмен (Walt Whitman) опубликовал сборник «Листья травы» (Leaves of Grass), небольшое поселение под названием Даллас было официально присоединено к штату Техас, а Авраам Линкольн (Abraham Lincoln) — баллотирующийся в Сенат США — выступил со своей знаменитой речью о «Разделенном Доме».

5. Шпионы обожают подводные кабели

В разгар холодной войны СССР часто транслировала слабо закодированные сообщения между своими двумя основными военно-морскими базами. По мнению русских офицеров, в более мощном шифровании данных не было нужды, поскольку базы были напрямую соединены подводным коммуникационным кабелем, располагающимся в советских территориальных водах, которые кишели всевозможными датчиками. Они считали, что американцы никогда не рискнули бы начать Третью Мировую Войну, пытаясь получить доступ к этим проводам.

Советские военнослужащие не брали в расчет Halibut — специально оснащенную подводную лодку, способную проскользнуть мимо оборонных сенсоров. Эта американская лодка нашла подводный кабель и установила на него гигантское прослушивающее устройство, после чего ежемесячно возвращалась на место для сбора всех записанных сообщений. Позже эта операция под кодовым названием «Ivy bells» была скомпрометирована бывшим аналитиком АНБ, Рональдом Пелтоном (Ronald Pelton), который продал информацию о миссии «советам». В настоящее время прослушивание подводных интернет-кабелей является стандартной процедурой для большинства шпионских агентств.

6. Правительства используют подводные кабели, чтобы избежать шпионажа

В сфере электронного шпионажа Соединенные Штаты обладали одним весомым преимуществом перед другими государствами: их ученые, инженеры и корпорации принимали активное участие в построении глобальной телекоммуникационной инфраструктуры. Основные потоки данных пересекают американскую границу и территориальные воды, что позволяет перехватывать множество сообщений.

Когда документы, украденные бывшим аналитиком АНБ Едвардом Сноуденом (Edward Snowden), обнародовали, многие страны с возмущением восприняли действия американских шпионских ведомств, которые тщательно отслеживали передачу иностранных данных. В результате, некоторые государства пересмотрели саму инфраструктуру Интернета. Бразилия, к примеру, решила проложить подводный коммуникационный кабель аж до Португалии, полностью минуя территорию США. Более того, они не позволяют американским компаниям участвовать в разработке проекта.

7. Подводные интернет-кабели — быстрее и дешевле, чем спутники

Сейчас на нашей орбите находится около 1 000 спутников, мы отправляем зонды на кометы и даже планируем миссии с высадкой на Марс. Кажется, будто создавать виртуальную коммуникационную сеть нужно именно в космосе, хотя нынешний подход с использованием подводных кабелей ничем не хуже. Но разве спутники не превзошли эту устаревшую технологию? Как выясняется, нет.

Несмотря на то, что волокно-оптические кабели и спутники изобрели примерно в одно время, космические аппараты имеют два существенных недостатка: задержка и повреждение данных. Отправка сообщений в космос и обратно действительно занимает много времени.

Между тем, оптические волокна могут передавать информацию практически со скоростью света. Если вы хотите посмотреть, каким бы был Интернет без подводных кабелей, посетите Антарктиду — единственный континент, не имеющий физического подключения к Сети. Местные исследовательские станции полагаются на спутники с высокой пропускной способностью, но даже этой мощности не хватает, чтобы передать все данные.

8. Забудьте о кибервойнах — чтобы нанести Интернету реальный ущерб, вам понадобится акваланг и пара кусачек

Хорошая новость заключается в том, что перерезать подводный коммуникационный кабель довольно сложно, ведь в каждом таком проводнике напряжение может достигать нескольких тысяч вольт. Но как показал случай, произошедший в Египте в 2013 году, сделать это вполне возможно. Тогда к северу от Александрии были задержаны несколько человек в гидрокостюмах, которые намеренно перерезали подводный кабель длиной 12 500 миль, соединяющий три континента. Скорость интернет-соединения в Египте была снижена на 60% до тех пор, пока линию не восстановили.

9. Подводные кабели нелегко ремонтировать, но за 150 лет мы все-таки научились нескольким трюкам

Если вы считаете, что замена кабеля локальной сети, который находится за вашим столом — это сложный и мучительный процесс, попробуйте починить твердый садовый шланг на дне океана. Когда подводные коммуникации повреждаются, на место отправляются специальные ремонтные корабли. Если провод находится на мелководье, роботы фиксируют его и тащат на поверхность. Если же кабель расположен на большой глубине (от 1900 метров), инженеры опускают на дно специальный захват, подымают провод и ремонтируют его прямо над водой.

10. Срок службы подводных проводников Интернета — не более 25 лет

По состоянию на 2014 год, на дне океана было проложено 285 коммуникационных проводов, 22 из которых все еще не используются. Срок эксплуатации подводного кабеля не превышает 25 лет, ведь в дальнейшем он становятся экономически невыгодным с точки зрения мощности.

Тем не менее, за последние десять лет мировое потребление данных пережило настоящий «взрыв». В 2013 году на одного человека приходилось 5 гигабайт интернет-трафика, и по мнению экспертов, к 2018 году этот показатель увеличится до 14 Гб. Вполне возможно, что при таком стремительном росте мы столкнемся с проблемами мощности и будем вынуждены обновлять коммуникационные системы намного чаще. Однако в некоторых местах за счет новых методов фазовой модуляции и улучшенных автоматизированных подводных терминалов мощность удалось повысить на 8000%. Так что, судя по всему, к большим потокам трафика подводные провода более, чем готовы.

25 сентября 1956 года был введен в эксплуатацию первый трансатлантический телефонный кабель. Перед вами небольшой FAQ на тему того, почему Интернет и по сей день живет не в небе, а под водой.

Почему телекоммуникационные компании не используют спутники вместо кабелей?

Спутники отлично подходят для некоторых целей: их можно использовать для той местности, где ещё нет оптоволоконных кабелей, плюс они могут транслировать информацию из одной точки в несколько других.

Однако для поразрядной передачи данных нет ничего лучше, чем оптоволокно. Такие кабели могут передавать бо льшие объёмы данных с меньшими затратами.

Сложно точно узнать объёмы международного трафика, проходящего через спутники, но можно точно сказать, что эти объёмы крайне малы. Статистика, опубликованная Федеральной комиссией по связи США, указывает, что на спутники приходится лишь 0,37% всех международных мощностей США.

Хорошо, а что насчёт моего смартфона, он же использует беспроводной обмен данных?

Когда вы используете телефон, то передаёте данные беспроводным методом только до первой вышки связи, которая передаёт данные уже наземным или подводным путём.

Сколько всего подводных кабелей?

В начале 2017 года насчитали около 428 рабочих подводных кабелей по всему миру. Число постоянно меняется, так как подключают новые кабели и списывают старые.

Как они работают?

Современные подводные кабели используют, как мы уже сказали выше, оптоволоконные технологии. Электрический сигнал превращается в свет, излучаемый микролазерами, и передается на высоких скоростях по волокну к приемнику на другом конце, который, в свою очередь, преобразует свет обратно в электрический сигнал.

Они толстые?

Сам кабель с учетом обмотки толщиной примерно с поливальный шланг. А толщина внутренних элементов кабелей, через которые передаётся сигнал, сравнима с человеческим волосом.

Внутренние волокна кабеля покрыты несколькими слоями изоляции и защитного материала. Те участки кабелей, которые пролегают в прибрежной зоне, покрывают дополнительными слоями для повышения прочности.

Подводный кабель в разрезе: 1. полиэтилен; 2. «майларовая» лента; 3. скрученная стальная проволока; 4. алюминиевая водоизолирующая перегородка; 5. поликарбонат; 6. медная или алюминиевая труба; 7. гидрофобный заполнитель; 8. оптические волокна. Спасибо Wikipedia

Кабели действительно лежат прямо на дне океанов?

Да. Ближе к береговой линии их укладывают под грунтом, чтобы избежать повреждений, собственно поэтому их и не видно на пляжах.

Разумеется, кабели должны прокладываться в наиболее безопасных зонах морского дна, где нет разломов, мест рыболовного промысла, участков для сброса якорей кораблями и прочих опасностей для кабеля. Компании, занимающиеся прокладкой подводных кабелей, открыто сообщают о том, где расположены кабели, чтобы уменьшить вероятность их непреднамеренного повреждения.

Их едят акулы?

Повреждения кабелей акулами - один из мифов СМИ. Это стало популярной темой для статей после того, как в прошлом акулы пару раз «напали» на кабель. На сегодняшний день они не являются основной угрозой для кабелей. Тем не менее кабели часто повреждаются, в среднем более 100 раз в год. Вы редко слышите о повреждениях из-за того, что многие компании, работающие в этой сфере, используют подход «безопасность в цифрах»: до тех пор, пока кабель не будет восстановлен, тот поток данных, который он должен был обслуживать, будет распределён между другими кабелями.

Какова общая длина всех кабелей?

По состоянию на 2017 год общая длина всех действующих кабелей составляет около 1,1 миллиона километров.

Некоторые кабели очень короткие: кабель компании CeltixConnect, соединяющий Ирландию и Великобританию, протянут всего на 131 километр. Другие же кабели могут быть невероятно длинными, например, кабель Asia America Gateway, длина которого составляет 20 000 километров.

Карту-то дайте

Почему между одними странами много соединений, а между другими их вообще нет?

Давайте для начала обратимся к цитате Генри Дэвида Торо:

Наши изобретения обычно похожи на привлекательные игрушки, которые отвлекают наше внимание от действительно важных вещей. Мы спешим строить магнитный телеграф от штата Мэн до Техаса, однако, возможно, Мэн и Техас не имеют никаких важных данных, которые нужно было бы передавать через этот телеграф.

Европа, Азия и Латинская Америка постоянно обмениваются большим количеством данных с Северной Америкой. Из-за того, что Австралия и Латинская Америка данными в таких количествах не обмениваются, между ними и нет никаких кабелей. Зато если кабели появятся, мы будем знать, что там происходит что-то интересное 🙂

Кому принадлежат кабели?

Традиционно кабели принадлежали телекоммуникационным агентствам, которые формировали консорциум из тех, кто заинтересован в использовании кабелей. В конце 90-х годов прошлого столетия приток новых компаний создал большое количество частных кабелей, мощности которых продавались их пользователям.

На сегодняшний день существуют и частные, и принадлежащие консорциумам кабели. Самое большое изменение в организации передачи данных через кабели произошло в типе компаний, занимающихся этим.

Поставщики контента, такие как Google, Facebook, Microsoft и Amazon - главные инвесторы в кабельный бизнес. Объём мощности, развёрнутый частными операторами вроде поставщиков контента, превысил за последние годы тот объём мощности, который обеспечивали операторы интернет-магистралей.

Кто использует эти кабели?

Вы, например. Пользователи мощностей подводных кабелей - разные люди и компании, правительства, операторы сотовой связи, транснациональные корпорации и поставщики контента. Любой человек, который вышел в Интернет, уже пользуется подводными кабелями, независимо от устройства.

Какие объёмы информации они могут передавать?

Пропускная способность у всех кабелей разная. Новые кабели могут пропускать больший объём данных, чем те, которые были проложены 15 лет назад. Готовящийся к эксплуатации кабель MAREA сможет передавать данные со скоростью 160 терабит в секунду.

Принципиально новый, качественный скачок в технике подводных линий связи произошел при появлении оптических кабелей. В первой половине 1980-х годов осуществилась прокладка ОК для регулярной эксплуатации линий длиной от 300 до 10000 км на глубине до 7500 м . Коэффициент затухания кабелей с одномодовыми волокнами на длине волны 1,3 мкм составлял 1 дБ/км, длина регенерационного участка – 35 км.

В 1985 г. был проложен первый глубоководный оптический кабель связи большой емкости между двумя Канарскими островами (ОК первого поколения ).

Эта глубоководная система содержала несколько регенераторов, скорость передачи составляла 280 Мбит/с на 2 ОВ, передача осуществлялась на длине волны 1,3 мкм.

В настоящее время подводные волоконно-оптические кабели имеют протяженность более 300000 км и обеспечивают связь между 90 странами. Запущенная в 1988 г. Трансатлантическая линия ТАТ-8 между США, Францией и Англией, работала также на длине волны 1,3 мкм и обеспечивала емкость 280 Мбит/с на 2 ОВ. До этого момента 65% всех международных каналов между США и Европой обеспечивалось с помощью спутников. В настоящее время более 75% всех каналов обеспечивается с помощью ОК. Через несколько месяцев после введение ТАТ-8 была запущена Транстихоокеанская линия ТРС-3, соединяющая США и Японию.

Второе поколение ОК также использовало регенераторы, но уже работало на длине волны 1,55 мкм и на скорости передачи 560 Мбит/с на 2 ОВ. К этому поколению относятся ТАТ-9 (США – Канада – Англия, Франция – Испания), ТАТ-10 (США – Германия), ТАТ-11 (США – Англия – Франция) и ТРС-4 (США – Канада – Япония). ТАТ-9 обеспечивало электронное мультиплексирование и демультиплексирование в подводной части системы.

Третье поколение ОК (1995 г.) обеспечивало начальный сегмент первой трансокеанской кольцевой системы ТАТ-12, ТАТ-13 и ТРС-5. На пару ОВ обеспечивалась скорость 5 Гбит/с синхронной цифровой иерархии, использовались эрбиевые усилители оптических сигналов и длина волны 1,55 мкм.

Четвертое поколение ОК позволило использовать системы, которые обеспечивают прямое усиление оптических сигналов.

Прогноз роста объемов передачи информации дальней связи отмечает, что пропускная способность и скорость передачи удваивается каждые два года.

Подводные ОК должны обладать повышенной прочностью на разрыв и выдерживать давление воды – до 75 МПа. При конструировании подводных ОК приходится учитывать такие требования, как гибкость, устойчивость к шторму, необходимые при прокладке на дне и извлечении непосредственно со дна и из траншеи, подвеске к бонам при ремонте; простоту и быстроту ремонта. Необходимо учитывать, что стоимость самого ОК составляет значительную часть от стоимости всей системы.

Конструкция кабеля для подводной системы зависит от места их прокладки. Существуют: глубоководные кабели с защитой от значительного гидростатического давления; кабели для прокладки в мелководных местах с защитой от сетей и якорей; кабели для прибрежной прокладки с повышенной механической защитой и кабели для прокладки в земле, траншеях к распределительному пункту для присоединения к наземной сети.

При изготовлении кабеля необходимо добиваться минимума остаточных напряжений в ОВ. В настоящее время в лучших образцах она составляет 0,05% от допустимой. ОВ очень чувствительны к воздействию морской воды . При ремонте линии необходимо удалить куски ОК, в которых обнаружены следы воды. При наличии постоянного гидростатического давления скорость проникновения воды вдоль кабеля постоянна, но может быть уменьшена за счет применения гидрофобного заполнения. Структура заполнителя должна быть такой, чтобы он проникал во все пустоты внутри ОК, не оказывая влияния на ОВ и эффективно герметизируя кабель в продольном направлении.

Другая проблема заключается в появлении внутри кабеля водорода, который отрицательно действует на ОВ. Водород может выделяться вследствие взаимодействия материалов, из которых изготовлен ОК, с морской водой. Недавние исследования показали, что наименьшего влияния водорода на ОВ достигают за счет металлизации поверхности волокна. Начаты исследования триаксиальной конструкции ОВ, которая также повышает его стойкость к воздействию водорода.

Уменьшить влияние гидростатического давления на ОВ можно за счет использования в конструкции кабеля полой трубки, которая может быть выполнена из металла и несет на себе функции токопроводящей жилы. Сечение трубки и ее размеры часто определяет не давление, а требование по передаваемой электрической мощности. Трубку довольно часто выполняют из меди или алюминия.

Кроме этого способа защиту от гидростатического давления можно осуществлять путем применения скрутки стальными проволоками, которые образуют прочную конструкцию. Армирующие стальные элементы должны обеспечить прочность не только при воздействии статических, но и динамических нагрузок. При двухслойном расположении проволок (направление скрутки проволок в слоях противоположное) добиваются нейтрализации крутящих моментов и исключают возможность возникновения петель.

В приведенные конструкции и характеристики подводных ОК для различных условий эксплуатации и глубины водоемов зарубежных фирм и ЗАО «Севкабель-оптик», г. Санкт-Петербург. Следует отметить, что выпуск глубоководных ОК начинает осуществляться на отечественных заводах. Так, специалистами ЗАО «Севкабель-оптик» разработаны оптические кабели для подводной морской прокладки на глубину до 400 м и до 1000 м.

Кабель представляет собой аксиальную конструкцию, в центре которой расположен оптический модуль в виде герметичной трубки, изготовленной из нержавеющей стали со свободно расположенными оптическими волокнами. Поверх модуля располагается повив медных проводников дистанционного электропитания. Далее следуют промежуточная полиэтиленовая оболочка и внешние покровы, состоящие из бронеповива стальных проволок и наружной полиэтиленовой оболочки.

На рисунке 2.15 представлена конструкция подводного ОК для прокладки на глубину до 400 м марки ПОК-400.

Рис. 2.15. Конструкция подводного ОК марки ПОК-400 производства ЗАО «Севкабель-Оптик» с медными жилами для дистанционного питания: 1 – центральная трубка из полимерных композиций со свободно уложенным оптическим волокном или пучками волокон, заполненная гидрофобным компаундом; 2 – медная проволока (токопроводящая жила дистанционного электропитания); 3 – водоблокирующая лента; 4 - медная лента; 5 – промежуточная оболочка из полиэтилена высокой плотности; 6 – круглая стальная оцинкованная проволока; 7 – гидрофобный компаунд; 8 – наружная оболочка из полиэтилена высокой плотности

Основные технические характеристики подводного кабеля марки ПОК-400:

Количество оптических волокон в кабеле
Диаметр кабеля, мм
Масса кабеля, кг/км - в воздухе; - в воде	Не более 972 не более 625
Радиус изгиба, мм	не менее 322
Стойкость к продольному растяжению, кН	не менее 50
Стойкость к раздавливающим усилиям, кН/см	не менее 1,5
Стойкость к радиальному гидростатическому давлению, МПа	не менее 4,0
Температурный диапазон эксплуатации, ° С	от минус 40 до плюс 40
Электрическое сопротивление токонесущего элемента дистанционного питания (совокупности медных проволок), Ом/км	не более 1,0
Максимальная строительная длина кабеля, км - при поставке на барабане; - при отгрузке на судно-кабелеукладчик	8 50

В стадии разработки и испытаний находятся и более мощные подводные оптические кабели.

Уникальное географическое положение ЗАО «Севкабель-оптик» - цех по производству оптических кабелей расположен на берегу залива и имеет собственный глубоководный причал – позволяет существенно модернизировать процесс подготовки подводного кабеля к прокладке. Предприятие, обладая тенксами – емкостями для хранения больших строительных длин подводного кабеля, готово проводить комплексные работы по созданию будущих подводных ВОСП, включая монтаж муфт и оптических усилителей, накладку и тестирование линейного тракта. Причем эти работы возможно проводить в пределах кабельной секции на берегу в заводских условиях с последующей перегрузкой участка линии на борт судна – кабелеукладчика.

Правообладатель иллюстрации Getty Image caption США полагают, что российские подводные лодки могут перерезать подводные кабели связи

Российские подводные лодки и надводные корабли-шпионы патрулируют мировой океан в опасной близости к проложенным по морскому дну коммуникационным кабелям, сообщила накануне газета New York Times.

Эксперты из ВМС и спецслужб США высказывают опасения, что в случае возникновения конфликта Россия может нанести удар по интернет-кабелям, обеспечивающим глобальные коммуникации.

Пока, правда, нет никаких признаков того, что кто-то собирается перерезать оптоволокно в океане, но высокопоставленные военные чины США и их союзников выражают тревогу в связи активизацией российских вооруженных сил в разных частях мира.

США держат в секрете как данные о военно-морской активности России, так и сведения о своих наблюдениях за маневрами российских подлодок и надводных кораблей, а также планы действий на тот случай, если кабели будут перерезаны.

Русская служба Би-би-си рассматривает проблему обеспечения безопасности подводных оптоволоконных кабелей в вопросах и ответах.

Подлодки России подбираются к американским кабелям?

Западные эксперты по России давно обращают внимание на такую потенциальную опасность, сказал в интервью Би-би-си Кир Джайлс, научный сотрудник Российской и Евроазиатской программы Королевского института международных отношений в Лондоне (Чатэм-хаус).

Правообладатель иллюстрации Getty Image caption В годы холодной войны США и СССР подключались к подводным кабелям в целях шпионажа

Однако, по его словам, попытка отрезать США от глобальной сети вряд ли осуществима из-за огромного количества соединений внутри страны и за ее пределами

"Я сильно сомневаюсь в том, что кто-то намеревается отрезать США", - сказал Джайлс.

В докладе о российской тактике информационной войны, который вскоре обнародует Чатэм-хаус, упоминается эпизод, относящийся к событиям, связанным с военной активностью России в Крыму в начале 2014 года.

Тогда украинские телекоммуникационные компании сообщали о проблемах с интернет-соединениями и мобильной связью.

"Они (Россия) способны нарушать работу инфраструктуры интернета для получения стратегического контроля в конкретном регионе", - говорит Джайлс.

Отрезать же от интернета такую страну как США - задача трудновыполнимая, если вообще возможная.

Правообладатель иллюстрации Getty Image caption Во время Крымской войны телеграфный кабель англичан соединил Балаклаву с Варной и Лондоном

Чтобы лишить один только Нью-Йорк доступа к интернету, нужно перерезать 10 кабелей, замечает эксперт журнала Wired Эндр Блум. Но при этом сохранится возможность обеспечивать трафик по резервным кабелям.

В годы холодной войны и США и СССР не упускали возможности подключаться к подводным кабелям для сбора разведданных.

Если верить Эдварду Сноудену, эта практика активно применяется и сейчас американским Агентством национальной безопасности и британской службой электронной разведки GCHQ.

Где проложены "провода мирового интернета"?

"Где не слышно ни звука, ни эха, в пустынях придонной тьмы / По равнинам из серой грязи в кожухах протянулись мы", - писал Редьярд Киплинг о телеграфных кабелях в середине XIX века.

Правообладатель иллюстрации TeleGeography Image caption Подводные кабели опутали по дну океанов весь мир, как показано на крате TeleGeography 2015 года

Сегодня оптоволоконные кабели, проложенные по суше и под водой, опутывают Землю, словно паутина, как видно на новой карте подводных кабелей компании TeleGeography.

В 2013 году, как пишет Popular Mechanics, по дну мирового океана тянулись более 200 кабелей. В 2014 их насчитывалось уже 285.

Самые длинные кабели проложены через Атлантический и Тихий океаны. Протяженность тихоокеанского кабеля Southern Cross ("Южный крест") почти 30 тысяч км.

Что угрожает кабелям?

Кабели, хотя и прокладываются на большой глубине, порой в несколько километров, уязвимы для стихийных бедствий и техногенных катастроф, корабельных якорей, тралов рыболовецких судов и зубов акул.

Авария на АЭС "Фукусима" в Японии в марте 2011 года сопровождалась серией подводных оползней. Несколько кабелей были погребены многокилометровой толщей породы, что сделало их недоступными.

Пожар в окрестностях морского порта Александрия в Египте в феврале 2013 года повредил шесть подводных кабелей и нарушил интернет-соединения на восточном побережье Африки и на юге Европы.

В марте 2013 года в Александрии была арестована группа людей, которых обвинили в том, что они перерезали четыре подводных кабеля системы трансконтинентальной связи протяженностью более 20 тысяч километров между Сингапуром и Францией.

Большинство компаний, осуществляющих прокладку подводных кабелей, тянут не одну, а несколько "жил". Зачастую пользователи интернета не замечают обрывов связи: соединение переводят на резервные и параллельные линии.

Как защитить кабель?

"Инженеры постоянно работают над совершенствованием защиты кабелей и поисками оптимальных маршрутов прокладки. Не уверен, что можно сконструировать нечто, обладающее 100% надежностью, но кабели очень надежны, учитывая, в каких сложных условиях они эксплуатируются", - говорит аналитик компании TeleGeography Алан Молдин.

Правообладатель иллюстрации Getty Image caption Ремонт подводного кабеля не менее трудоемкое и дорогостоящее дело, чем его прокладка

Какое-то оборудование для резки кабелей, установленное на подлодке, теоретически можно применить в диверсионных целях, сказал Би-би-си Джереми Хартли, владелец компании ETA, консультирующей подводный кабельный бизнес.

По его словам, чем ближе к берегу подходит такой кабель, тем толще защитная оболочка и глубже залегание. На небольших глубинах кабели уязвимее для подводных лодок и террористов-диверсантов.

На больших глубинах их тоже можно перерезать, но это обойдется дороже, сказал Хартли. Он считает, что опасность для кабелей со стороны военных или террористов относится к угрозам низшего уровня, менее вероятным, чем ущерб от якорей.

По мнению Джайлса, физическое присутствие военных и боевой техники в местах залегания кабелей делает их особенно уязвимыми в случае конфликта.

"Инфраструктура интернета во времена кризисов нуждается в такой же защите, как любые другие стратегические объекты", - отмечает Джайлс.

Ремонт оптоволоконного кабеля – мероприятие столь же трудоемкое и дорогостоящее, как и его прокладка, отмечают специалисты.

Почему нельзя обойтись спутниками?

Оптоволоконные кабели позволяют передавать данные быстрее и дешевле, чем спутники. Те и другие были разработаны в 1960-е годы. Недостатки спутниковой связи заключаются в относительно долгом времени ожидания и потере качества.

Правообладатель иллюстрации Getty Image caption Инфраструктура интернета нуждается в такой же защите, как любые другие стратегические объекты

Передача и прием сигнала с помощью спутника требует больше времени, чем по оптоволоконному кабелю. Уже разработаны кабели, по которым информация передается со скоростью, составляющую 99,7% скорости света.

Единственный континент, лишенный физического оптоволоконного соединения с остальным миром и интернетом, - Антарктида. Антарктические исследовательские станции производят больше данных, чем можно передать через космос.

Стоимость широкополосной передачи данных через спутник значительно выше, чем по оптоволокну, написал специалист по спутниковым коммуникациям Бен Ханнент на сайте вопросов и ответов Quora.

Один спутник обладает такими же возможностями для широкополосной передачи информации, как один оптический канал, используемый ненадлежащим образом.

Сроки службы спутников и оптоволоконных кабелей сопоставимы: спутника - 20 лет, кабелей – 20-25 лет.

Кабель обладает хорошей физической защищенностью. Спутник практически лишен ее.

Принято думать, что мировая информационная паутина — это нечто неосязаемое. И отчасти это так. Атмосфера планеты за последнюю сотню лет превратилась из банальной смеси азота и кислорода в густой бульон из радиоволн. Но не стоит заблуждаться — каждый бит информации, прежде чем стать эфирным электромагнитным излучением, обязательно проделывает неблизкий путь по проводам, большая часть которых проложена по океанскому дну.

Попытки соединить континенты проводами начались в первые же годы после изобретения самого телеграфа. В 1840 году английский профессор Уитстон представил на рассмотрение парламента проект прокладки подводного кабеля от Дувра к французскому берегу, но не получил согласия законодателей и, соответственно, денег.

Через два года изобретатель наиболее распространенной версии телеграфа Сэмюэл Морзе связал кабелем берега бухты Нью-Йорка и передал по нему сообщение. Тогда же он предсказал, что через недолгое время телеграф свяжет Старый Свет с Новым. Через десятилетие после этого компания братьев Джона и Джекоба Бреттов запустила телеграфное сообщение между Англией и Францией, проложив одножильный медный провод, одетый в гуттаперчу и стальную оплетку, под водами Ла-Манша.

Nexans Skaggerak — специализированное судно, построенное в 1976 году новрежской компанией Øgreys Mekaniske Verksted для подводной прокладки силовых кабелей и шлангопроводов. В марте 2010 года модернизирован в ремонтных доках Cammell Laird в Биркенхеде, Англия. Судно было распилено поперек, и между двумя его половинками была вварена дополнительная секция длиной 12.5 метра. Также на Skagerrak установили новую поворотную платформу. Справа на фото — силовой кабель, предназначенный для укладки в море, поступает с берега по специальному транспортеру, исключающему слишком резкие перегибы, и складируется в специальном отсеке, цилиндрической формы. Современный подводный силовой кабель может иметь диаметр порядка 100 мм. Метр такой «ниточки» вполне может потянуть на пару десятков килограмм, поэтому немудрено, что для контроля укладки требуются несколько дюжих рабочих. Снизу на фото — поворотная платформа, установленная на Skagerrak, имеет диаметр 29 метров и полезную нагрузку 7000 тонн, при объеме 2000 кубометров.

Человеком, соединившим мгновенной связью Старый и Новый Свет, стал американский предприниматель Сайрус Филд, основавший в 1854 году «Нью-Йоркско-Ньюфаундлендскую и Лондонскую телеграфную компанию». Вице-президентом стал известный нам Сэмюэл Морзе. Укладка кабеля началась в 1857 году при содействии правительств США и Великобритании, предоставивших для использования в роли кабелеукладчиков военные корабли: пароходофрегат «Ниагара» и парусно-паровой линкор «Агамемнон». На дно Атлантики было уложено 620 км кабеля, после чего он оборвался.

Следующая попытка была предпринята через год — «Ниагара» и «Агамемнон», соединив концы кабеля посередине океана, отправились в разные стороны. После нескольких обрывов корабли вернулись в Ирландию для пополнения запасов. Следующий старт — в июле того же года — принес успех, на который уже мало кто надеялся. Но… телеграф проработал около месяца и замолчал.

Неутомимый Филд вернулся к своей затее в 1865 году, зафрахтовав в качестве кабелеукладчика крупнейшее судно той поры — «Грейт Истерн». С него на дно было уложено три четверти линии, когда 2 августа кабель вновь оборвался и ушел на дно. Наконец, в 1866 году телеграфная линия пересекла Атлантику, а в самом начале прошлого века — безбрежный Тихий океан.

Вплоть до 30-х годов XX века главной проблемой межконтинентальных коммуникаций было низкое качество изоляции. Основными материалами для ее изготовления служили натуральные полимеры каучук и гуттаперча, сверху кабель обвивался броней из стальной проволоки, а на прибрежных участках броня иногда делалась двухслойной для защиты от якорей и рыбацких снастей.

Возможность мгновенной передачи данных на тысячи километров сейчас воспринимается как должное — уже полторы сотни лет никто не удивляется. Но за очевидностью стоят немаленькие технологические ухищрения. Всемирная Сеть — это не только пропускная способность и протяженность, но еще масса и объем. Чтобы убедится в этом достаточно поглядеть на барабан, в котором хранится свернутый кабель. Размеры этой «катушки» вполне соответствуют масштабам решаемых задач. Современный кабельный барабан на специализированном судне — это тысячи тонн и кубометров плюс специальные системы для укладки кабеля и его размотки. А барабанов таких на флагманах «проводного флота» — по три-четыре. Конструкция должна обеспечить намотку, размотку и хранение кабеля без перегибов, сильных нагрузок и прочего экстрима. Именно с этим связан большой диаметр «катушки» — современные подводные провода не рассчитаны на сколь-нибудь серьезный изгиб, поэтому сворачивать моток слишком туго нельзя — сломается.

Сегодняшние оптоволоконные кабели имеют многоуровневую защиту от едкой морской воды и механических повреждений. Пучок передающих волокон «плавает» в гелевом гидрофобном наполнителе внутри медной или алюминиевой трубки, покрытой слоем эластичного поликарбоната и алюминиевым экраном. Следующий слой- скрученная стальная проволока, обернутая майларовой лентой. Снаружи кабель одет в полиэтиленовую «рубашку». Другой вариант — кабель с профилированным несущим сердечником. В такой схеме до восьми оптических пар помещаются внутри каждого из шести экструдированных в полиэтиленовом шнуре каналов, заполненных гелем. Пары защищены навитой майларовой лентой, медным экраном и толстой полиэтиленовой оплеткой. В центре шнура проложена толстая стальная проволока для придания кабелю жесткости. Гарантия на подводные кабели связи — не менее 25 лет.

Откуда разматывают интернет

Первая попытка использовать подводный кабель для передачи сигнала — тогда еще не телеграфного — была предпринята в России в 1812 году П. Шиллингом для подрыва с берега морских мин, снабженных электрическим запалом.
Первая попытка проложить телеграфный кабель под водой была предпринята в 1839 году в Индии. Восточно-Индийская телеграфная компания проложила кабель по дну реки Хугли, неподалеку от Калькутты. К сожалению, данные об использовании линии до нас не дошли.
Первый трансатлантический кабель, проложенный между в 1858 году, прослужил всего около месяца. Кабели 1865−66 гг служили без ремонта около пяти лет, а ряд секций кабеля 1873 года (Ирландия — Ньюфаундленд) — около девяноста лет.
К 1900 году в мире было проложено 1750 подводных телеграфных линий общей протяженностью около 300 тысяч километров. Первая телефонная линия через Атлантику была уложена в 1956 году.
Самый длинный подводный силовой кабель проложен по дну Северного моря между г. Эемсхавен (Нидерланды) и Феда (Норвегия). Длина линии NorNed — 580 км, она рассчитана на 700 МВт. Эксплуатация началась в мае 2008 года.
Длина линии Unity, соединившей в 2010 году Японию (город Чикура) с западным побережьем США (Лос-Анжелес) по дну Тихого океана, составляет 10 тыс. км, пропускная способность — 7.68 Тбит/с.

Высоковольтные магистрали, связывающие с Большой землей острова, нефтяные платформы и ветряные электростанции, защищены еще лучше коммуникационных. Проводниками обычно служат три медные жилы, каждая из которых экранирована полупроводниковой лентой и толстым слоем изолятора из сшитого полиэтилена. Поверх изолятора проложен еще один экран, навита водонепроницаемая лента. Снаружи каждая токопроводящая жила закрыта герметичной свинцовой оболочкой и антикоррозионной полиэтиленовой оплеткой. Если в качестве основного изолятора используется этиленпропиленовая резина (ЭПР), свинцовый слой зачастую не используется в целях облегчения конструкции. В состав современного силового кабеля обязательно включается как минимум одна оптоволоконная пара для передачи данных. Проводники и оптоволокно заливаются полипропиленом или полиэтиленом, покрываются лентой-усилителем, полимерной оплеткой, броней из стальной проволоки и еще одним слоем из полиэтиленовой пряжи толщиной не менее 4 мм. Как правило, такие кабели служат верой и правдой десятки лет. Быстрое развитие морской ветроэнергетики и нефтегазодобычи привело к тому, что в настоящее время все имеющиеся на планете восемь заводов по производству подводного силового кабеля работают на пределе мощности. И спрос на их продукцию только растет.

Итальянский кабелеукладчик Gliulio Verne

Дело техники

Итак, мировой спрос на трафик просто сумасшедший — по данным агентства Telegeography, с 2007 года он растет на 100% в год. Подводные линии электропередач разрастаются вместе с альтернативной энергетикой. Отличный кабель у нас имеется. Остается только соединить им острова и континенты.

Создание подводной кабельной системы — сложнейшая операция, выполняемая профессионалами экстра-класса в экстремальных условиях с хирургической точностью. Первым делом выявляется оптимальный маршрут. С помощью специальных судов, оснащенных гидролокаторами бокового обзора, подводными аппаратами с дистанционным управлением и акустическими профилометрами Доплера, океанологи исследуют участки дна, на которые вскоре ляжет нить. Тщательно фиксируются и анализируются высотный профиль маршрута, состав донного грунта, сейсмическая активность зоны, наличие и характер течений, естественных и искусственных препятствий в коридоре прокладки. По полученным данным составляется конфигурация линии и технологическая карта прокладки. На критически важные точки маршрута выставляются бакены, оснащенные GPS-передатчиками и радиомаяками. Лишь после этого в дело вступают суда-кабелеукладчики.

Cable Innovator водоизмещением 10557 тонн — самое большое в мире судно, созданное для прокладки оптического кабеля. Построено в 1995 году на финских верфях Kvaerner Masa, принадлежит компании Global Marine Systems. Три 17-метровых барабана могут вместить по 2333 тонны кабеля каждый. 60 дней корабль с экипажем в восемь десятков человек может функционировать в режиме полной автономности, разматывая кабельную линию на скорости до 6.6 узлов (чуть больше 12 км/ч).

Серьезных различий между кабельными судами для прокладки силовых и коммуникационных линий нет. Разница лишь в специфической оснастке. Кроме того, «силовики» обычно работают в прибрежных районах, а оптику тянут на тысячи километров в открытом море. Самые большие и производительные в мире суда, специализирующиеся на высоковольтных магистралях, — норвежский укладчик Skagerrak, принадлежащий компании Nexans, и Giulio Verne итальянской корпорации Prysmian Group. Cable Innovator из флотилии Global Marine Systems водоизмещением 10557 т не имеет равных среди «связистов» — он может взять на борт 8500 км оптического кабеля. Крупнейшие флотилии кабельных судов базируются в Тихом океане — восемь судов трудятся на американскую компанию SubCom и столько же на ее японского конкурента NEC. Характерные особенности кабелеукладчиков — малая рабочая осадка, не превышающая 10 м, обязательное оснащение системами динамического позиционирования и гидроакустической ориентации, а также чрезвычайно чувствительные движители, позволяющие регулировать скорость с аптекарской точностью. Современный кабелеукладчик оснащен многошкивной кабельной машиной-лебедкой, развивающей тягу до 50 т, спускающей кабель в воду со скоростью порядка 1,5 км/ч. Кроме того, на борту имеются краны для погружения и подъема подводных аппаратов, устройства для сращивания и резки, водолазное оборудование и многое другое.

Схематическая карта первого трансатлантического кабеля, проложенного по дну летом 1858 года. Из-за несовершенства конструкции, плохой изоляции и использования слишком большого напряжения для передачи, линия связи тогда проработала всего около месяца, причем качество и, соответственно, скорость связи все время были ниже всякой критики. 1 сентября 1858 года через Атлантику было передано последнее сообщение, после чего континенты вновь оказались разъединенными. К 1861 году в различных частях света были проложены около 20 тысяч километров подводного кабеля, но в рабочем состоянии было не более четверти из них. Америка и Европа были окончательно соединены телеграфом 27 июля 1866 года, после чего связь уже никогда не прерывалась более, чем на несколько часов.

Аренда такого чуда техники тянет примерно на $100000 в сутки, тем не менее спрос превышает предложение. К примеру, кабелеукладчик Tyco Resolute компании SubCom, цилиндрические ангары которого вмещают 2500 км оптического кабеля, обеспечен работой на несколько лет вперед. То же можно сказать и о Skagerrak. Да и остальные не сидят без работы: рыболовные снасти, корабельные якоря, оползни и землетрясения, повреждающие подводные магистрали, держат эскадру кабельных судов в постоянной боевой готовности. Зафиксированы случаи разрыва кабеля из-за укусов акул и даже хищения десятков километров силовых линий пиратами. Только в Атлантике выполняется до 50 ремонтных операций в год. Но это дело техники…

На дно

Укладка любого кабеля начинается с суши. Эту ювелирную операцию обычно проводит команда опытных водолазов. Кабелеукладчик подходит к берегу поближе, встает по заданному курсу и стравливает на воду требуемый отрезок «нитки», соединенный с вытяжным тросом, предварительно заведенным с берега через врытую в грунт длинную трубу. В ходе этой операции вытравленный кабель висит на поплавках во избежание критических перегибов и спутывания. Процесс вывода троса и кабеля на соединительный щиток контролируется визуально посредством телекамер — починить этот отрезок линии впоследствии будет гораздо сложнее, чем какой-либо другой. Проверка целостности кабеля подачей сигнала (или напряжения, если он силовой) происходит во время укладки в постоянном режиме. Если все в норме — труба замуровывается со стороны моря, из нее откачивается вода, а вместо нее внутрь подается антикоррозийная смесь ингибиторов, биоцидов, убивающих водные бактерии, и раскислителя, поглощающего кислород. Береговая укладка, несмотря на кажущуюся простоту, — самый долгий этап работ. Команде Бьорна Ладегаарда, инженера компании Nexans, понадобилось целых три недели, чтобы в январе этого года подцепить к сети силовую ветку на пляжах Майорки на участке всего около 500 м!

В открытом море все проще, но и там свои трудности. Рельеф морского дна редко бывает достаточно удобным для так называемой свободной укладки, когда «нитка» опускается прямо на грунт. Так, силовую магистраль между Испанией и Балеарами пришлось зарывать на участке 283 км, в том числе на глубинах более километра. Еще 23 км были вырублены в скале!

В подводных дебрях незаменимые помощники инженеров — глубоководные аппараты с дистанционным управлением через шланг-кабель. Специалисты компании Nexans имеют в своем распоряжении три машины. Маленький и юркий CapTrack с комплексом датчиков, трансмиттером GPS, мощными прожекторами и телекамерами предназначен для оперативного мониторинга и точной укладки «нитки» на дно. На участках с экстремально сложным рельефом используется подводный бульдозер Spider с дополнительным «вооружением» в виде буровой головки, водометов и мощного насоса. Рука-манипулятор Spider может оснащаться целой кучей жутких инструментов, предназначенных для разрушения. Большую же часть работы на маршрутах выполняет траншейная машина Capjet со своим плугом-водометом. Вскрытый грунт постоянно откачивается насосом из полутораметровой траншеи и подается за корму Capjet, засыпая уложенный кабель.

Когда на пути прокладки оказываются более серьезные препятствия, инженеры используют арочные системы перехода. Кабель в специальном рукаве подвешивается на заякоренных герметичных стальных баллонах, наполненных воздухом. При наличии «попутных» трубопроводов кабель закрепляется на них специальными клипсами. Если через трубы приходится «перешагивать», применяются бетонные мостики или защитные рукава, укладываемые в нужном месте подводными аппаратами. В зонах с устойчивыми донными течениями кабель, как и любое цилиндрическое тело, подвергается разрушительному воздействию вихревых вибраций. Постепенно эти незаметные глазу высокочастотные колебания разрушают даже железобетонные балки. Для борьбы с этой бедой «нитка» одевается в пластиковое спиралевидное «оперение». Чтобы предотвратить перетирание изоляции о скалистый грунт, используются мягкие полиуретановые маты или ленточные протекторы. Все операции по удлинению, разветвлению кабеля, установке на него усилителей и контрольной аппаратуры производятся на судне непосредственно перед укладкой данного участка на дно. На финише маршрута кабелеукладчик повторяет операцию по выводу магистрали на берег. После этого линия тестируется и запускается в эксплуатацию.

А не проще ли запустить на орбиту пару спутников, спросите вы? Не проще. Скорости не те — мегабиты в секунду для XXI века уже не годятся. Да и гигабиты — тоже. Подводные терабиты совсем другое дело…