150 lat temu, 16 sierpnia, 1858 Stany Zjednoczone Prezydent James Buchanan otrzymał od królowej Wiktorii telegramie gratulacyjnym i wysłał jej wiadomość z odpowiedzią. Pierwsze oficjalne wiadomości w niedawno określoną transatlantyckiego kabla telegraficznego cechował parady i fajerwerki na nowojorskim ratuszu. Uroczystości zostały zepsute przez co się stało, że przyczyną pożaru, a po 6 tygodniach kabel nie powiodło się. To prawda, że ​​przedtem nie działał zbyt dobrze - przesłanie królowej było przekazywane przez 165 godzin.

Od pomysłu do projektu

Pierwsza propozycja dotycząca telegraf i Ocean Atlantycki, jest obwód przekaźnika, w którym wiadomości są dostarczane statki krążyły telegraficznie z Nowej Fundlandii w pozostałej części Ameryki Północnej. Problem polegał na budowie linii telegraficznej wzdłuż złożonej rzeźby wyspy. Skorzystanie inżynier odpowiedzialny za projekt przyciągnął później stał się niezbędny kabel transatlantycki projekt amerykański finansista i biznesmen Cyrus Pole. Podczas swojej pracy przekroczył ocean ponad 30 razy. Pomimo niepowodzeń Field, jego entuzjazm doprowadził do sukcesu. biznesmen natychmiast skoczył na idei transatlantyckiej transmisji telegraficznej. W przeciwieństwie do systemów naziemnych, w których impulsy były regenerowane przez przekaźnik, linia transoceaniczna miała być prowadzona przez jeden kabel. Pole było zapewnione o możliwości wysłania sygnału do dużychodległość od Samuela Morsego i Michaela Faradaya.


William Thompson podał to teoretyczne uzasadnienie, publikując prawo wzajemności w kwadracie w 1855 roku. Czas narastania impulsu przez kabel bez obciążenia indukcyjnego jest określony przez stały czas przewodnika RC o długości L, który jest równy rcL 2, gdzie r jest opornością i wydajnością na jednostkę długości, odpowiednio. Thomson przyczynił się również do rozwoju technologii podwodnego kabla. Udoskonalił galwanometr lustrzany, do którego najmniejsze odchylenia lustra powodowane przez prąd, wzmocniły projekcję na ekranie. Później wynalazł urządzenie, które rejestruje sygnały atramentem na papierze. Technologia kabli podmorskich poprawiła się po pojawieniu się w 1843 roku w Guateperch w Anglii. Ta żywica drzewa, która rośnie na półwyspie malajskim, była idealnym izolatorem, ponieważ była termoplastyczna, zmiękczona przez ogrzewanie i przywrócona do postaci stałej po schłodzeniu, ułatwiając izolację przewodów. Pod wpływem ciśnienia i temperatury na dnie oceanu poprawiły się jego właściwości izolacyjne. Gutaperch pozostał głównym materiałem do izolacji kabli podmorskich przed odkryciem polietylenu w 1933 roku.

Fiddle Projects

Cyrus Field przeprowadził 2 projekty, z których pierwszy zakończył się niepowodzeniem, a drugi zakończył się sukcesem. W obu przypadkach kable składały się z 7-żyłowego drutu otoczonego gutaperką i zbrojonego drutu stalowego. Ochronę przed korozją zapewniało przeniknięte konopie. Morska linia kabla modelowego w 1858 r. Ważyła 907 kg, a kabel transatlantycki w 1866 r. Był cięższy,1622 kg /milę, ale ponieważ jej objętość była większa, w wodzie ważyła mniej. Wytrzymałość na rozciąganie wynosiła odpowiednio 3 tony i 75 ton.
Wszystkie kable miały jeden przewodnik z powracającą wodą. Chociaż opór przed wodą morską jest mniejszy, jest on podatny na wędrówki prądów. Odżywianie przeprowadzono przy pomocy chemicznych źródeł prądu. Na przykład projekt w 1858 roku miał 70 sztuk po 11 V każdy. Te poziomy napięcia w połączeniu z niewłaściwym i ostrożnym przechowywaniem doprowadziły do ​​awarii kabli transatlantyckich głębinowych. Zastosowanie galwanometru lustrzanego pozwoliło następującym liniom na użycie niższych napięć. Ponieważ opór wynosił około 3 om na milę morską, w odległości 2000 mil, prądy rzędu miliamperów były wystarczające dla galwanometru lustrzanego. W latach sześćdziesiątych XIX wieku wprowadzono dwubiegunowy kod telegraficzny. Punkty kodu Morse'a i uderzenia zostały zastąpione impulsami o przeciwnej polaryzacji. Z biegiem czasu opracowano bardziej złożone programy.

Ekspedycje 1857-58 i 65-66.

W celu ułożenia pierwszej transatlantyckiej linii kolejowej zebrano 350000 GBP poprzez emisję akcji. Rządy amerykańskie i brytyjskie gwarantowały zwrot z inwestycji. Pierwsza próba została podjęta w 1857 roku, aby przetransportować potrzebny kabel 2 parowiec "Agamemnon" i "Niagara". Elektrycy zatwierdzili sposób, w jaki jeden statek zamykał linię od stacji brzegowej, a następnie łączył drugi koniec z kablem na innym statku. Zaletą było to, że przy zachowaniu ciągłego połączenia elektrycznego z brzegiem. Pierwszypróba nie powiodła się, gdy sprzęt do ułożenia kabla zawiódł w odległości 200 mil od brzegu. Był zagubiony na głębokości 37 km. W 1857 r. Główny inżynier Niagary, William Everett, opracował nowy sprzęt do układania kabli. Widoczną poprawą był automatyczny hamulec, który zadziałał, gdy napięcie osiągnęło pewien próg.
Po silnej burzy, która niemal zatonęła Agamemnon, statki spotkały się na środku oceanu, a 25 czerwca 1858 r. Zaczęły ponownie układać transatlantycki kabel. "Niagara" przeniosła się na zachód, a "Agamemnon" - na wschód. Podjęto dwie próby, przerwane przez uszkodzenie kabla. Statki powróciły do ​​Irlandii po jej wymianie. 17 lipca flota znów się spotkała. Po drobnych błędach operacja przebiegła pomyślnie. Jadąc ze stałą prędkością 5-6 węzłów, 4 sierpnia, Niagara weszła do Trinity Bay. Nowa Fundlandia Tego samego dnia Agamemnon przybył do Zatoki Walenckiej w Irlandii. Królowa Wiktoria wysłała pierwsze powitanie opisane powyżej. Wyprawa w 1865 roku zakończyła się niepowodzeniem w 600 milach od Nowej Fundlandii i tylko próba w 1866 roku zakończyła się sukcesem. Pierwsza wiadomość z nowej linii została wysłana z Vancouver do Londynu 31 lipca 1866 r. Ponadto znaleziono koniec kabla utraconego w 1865 r., A linia została pomyślnie ukończona. Szybkość transferu wynosiła 6-8 słów na minutę przy koszcie 10 USD /słowo.

Telefon

W 1919 roku amerykańska firma AT & amp; T zainicjowała badania możliwość układania transatlantyckiego kabla telefonicznego. WW 1921 r. Położono głęboką linię telefoniczną między Ki-West i Hawaną. W 1928 r. Zaproponowano ułożenie kabla bez repeaterów z pojedynczym kanałem głosowym przez Ocean Atlantycki. Wysoki koszt projektu (15 milionów dolarów) pośród wielkiego kryzysu, a także ulepszenia w dziedzinie technologii radiowych przerwały projekt. Na początku lat 30. XX wieku rozwój elektroniki umożliwił stworzenie podmorskiego systemu kablowego z repeaterami. Wymagania dotyczące konstrukcji wzmacniaczy pośrednich były niespotykane, ponieważ urządzenia musiały działać dyskretnie na dnie oceanu przez 20 lat. Niezawodność komponentów, w tym lamp elektronicznych, podlegała ścisłym wymogom. W 1932 r. Istniały już żarówki elektryczne, które pomyślnie przeszły test przez 18 lat. Zastosowane radiotechniki znacznie gorsze od najlepszych próbek, ale były bardzo niezawodne. W rezultacie TAT-1 działał przez 22 lata, a żadna lampa nie działała. Kolejnym problemem było układanie wzmacniaczy na otwartym morzu na głębokości do 4 km. Na przystanku statku, aby opuścić wzmacniacz na kablach ze spiralnym pancerzem, może pojawić się nadmiar. W rezultacie zastosowano elastyczny wzmacniacz, który można wyposażyć w sprzęt do kabli telegraficznych. Jednak fizyczne ograniczenia elastycznego transpondera ograniczyły jego przepustowość do systemu czteroprzewodowego. British Post opracował alternatywne podejście ze sztywnymi wzmacniaczami o znacznie większej średnicy i szerokości pasma.

Wdrożenie TAT-1

Projekt byłprzywrócone po drugiej wojnie światowej. W 1950 r. Technologia elastycznego wzmacniacza została przetestowana przez system łączący Key West i Hawanę. Latem 1955 i 1956 roku pierwszy transatlantycki kabel telefoniczny został położony między Oban w Szkocji i Clarenceville na wyspie. Nowa Fundlandia, znacznie krótsza niż istniejące linie telegraficzne. Każdy kabel miał długość około 1950 mil morskich i składał się z 51 repeaterów. Ich liczba została określona przez maksymalne napięcie na zaciskach, które może być wykorzystane do żywności, bez wpływu na niezawodność elementów wysokiego napięcia. Napięcie wynosiło +2000 na jednym końcu i -2000 na drugim. Z kolei przepustowość systemu została określona przez liczbę repeaterów. Oprócz repeaterów było 8 podwodnych równików na linii wschód-zachód i 6 na zachodzie-wschodzie. Poprawili nagromadzone zmiany w paśmie częstotliwości. Chociaż całkowita strata w paśmie 144 kHz wynosiła 2100 dB, użycie equalizerów i wzmacniaczy zmniejszyło tę wartość do mniej niż 1 dB.

Pierwsze kroki TAT-1

W ciągu pierwszych 24 godzin po uruchomieniu, 25 września 1956 r., Wykonano 588 połączeń z Londynu i Stanów Zjednoczonych oraz 119 z Londynu do Kanady. TAT-1 natychmiast potroił przepustowość sieci transatlantyckiej. Pasmo częstotliwości kabla wynosiło 20-164 kHz, co pozwoliło na 36 kanałów głosowych (4 kHz), z których 6 podzielono między Londyn i Montreal, a 29 - między Londyn i Nowy Jork. Jeden kanał był przeznaczony do telegrafu i usługi. System obejmował także połączenia naziemne przez Nową Fundlandię i podwodną scenę z New Scotland. To sądwie linie składały się z pojedynczego kabla 271 mil morskich z 14 twardymi wzmacniaczami, zaprojektowanymi przez pocztę brytyjską. Całkowita pojemność wynosiła 60 kanałów głosowych, z których 24 łączyło Nową Fundlandię i Nową Szkocję.

Dalsze ulepszenia TAT-1

Linia TAT-1 kosztuje 42 miliony USD. Koszt 1 miliona dolarów na kanał stymulował rozwój urządzeń końcowych, które wykorzystywałyby przepustowość bardziej wydajnie. Liczba kanałów głosowych w standardowym paśmie 48 kHz została zwiększona z 12 do 16, zmniejszając ich szerokość z 4 do 3 kHz. Kolejną innowacją był tymczasowy język interpolacji (TASI) opracowany przez Bell Labs. TASI pozwalał podwajać liczbę łańcuchów głosowych z powodu pauzy w mowie.

Układy optyczne

Pierwszy transoceaniczny kabel światłowodowy TAT-8 wszedł w życie w 1988 r. Repeatery regenerowały impulsy, przekształcając sygnały optyczne na elektryczne i z powrotem. Dwie działające pary włókien pracowały z szybkością 280 Mbit /s. W 1989 roku, dzięki temu transatlantyckiemu kablowi internetowemu, IBM zgodził się sfinansować linię T1 między Cornwall University i CERN, co znacznie poprawiło połączenie między amerykańską i europejską częścią wczesnego Internetu. Do 1993 roku na całym świecie działało ponad 125 tysięcy kilometrów TAT-8. Liczba ta jest prawie zgodna z całkowitą długością analogowych kabli podmorskich. W 1992 r. Uruchomiono TAT-9. Prędkość włókien została zwiększona do 580 Mb /s.

Przełom technologiczny

Pod koniec 1990 roku rozwój wzmacniaczy optycznych domieszkowanych erbem doprowadził doskok kwantowy jako podmorskie systemy kablowe. Sygnały świetlne o długości fali około 155 mikronów mogą być wzmacniane bezpośrednio, a szerokość pasma nie jest już ograniczona do prędkości elektroniki. Pierwszym ulepszonym optycznie systemem, przeprowadzonym na Oceanie Atlantyckim, był TAT 12/13 w 1996 roku. Szybkość transferu dla każdej z dwóch par włókien wynosiła 5 Gbps. Nowoczesne systemy optyczne mogą przesyłać tak duże ilości danych, że nadmiarowość jest krytyczna. Z reguły nowoczesne kable światłowodowe, takie jak TAT-14, składają się z dwóch oddzielnych transatlantyckich kabli, które są częścią topologii pierścienia. Dwie inne linie łączą stacje przybrzeżne z każdej strony Oceanu Atlantyckiego. Dane są przesyłane przez pierścień w obu kierunkach. W przypadku klifu pierścień jest samoleczący. Ruch jest tłumaczony na zapasowe pary włókien w kablach roboczych.