Pirms 150 gadiem, 1858. gada 16. augustā, Amerikas Savienoto Valstu prezidents Džeimss Bukenans saņēma apsveikuma telegrammu no karalienes Viktorijas un nosūtīja viņai pretī ziņu. Pirmā oficiālā ziņojumu apmaiņa pa jaunizklāto transatlantisko telegrāfa kabeli iezīmējās ar parādi un uguņošanu virs Ņujorkas rātsnama. Svētkus aizēnoja ugunsgrēks, kas notika šī iemesla dēļ, un pēc 6 nedēļām kabelis sabojājās. Tiesa, arī pirms tam viņš nestrādāja īpaši labi – karalienes vēstījums tika pārraidīts 16,5 stundu laikā.
No idejas līdz projektam
Pirmais telegrāfa un Atlantijas okeāna priekšlikums bija pārraides shēma, kurā kuģu piegādātie ziņojumi bija telegrafēti no Ņūfaundlendas uz pārējo Ziemeļameriku. Problēma bija telegrāfa līnijas izbūve gar sarežģīto salas reljefu.
Par projektu atbildīgā inženiera palīdzības lūgums amerikāni piesaistījauzņēmējs un finansists Sairuss Fīlds. Sava darba gaitā viņš vairāk nekā 30 reizes šķērsoja okeānu. Neskatoties uz neveiksmēm, ar kurām Fīlds saskārās, viņa entuziasms noveda pie panākumiem.
Uzņēmējam uzreiz radās ideja par transatlantisko pārskaitījumu. Atšķirībā no zemes sistēmām, kurās impulsus atjaunoja releji, transokeāna līnijai bija jāiztiek ar vienu kabeli. Fīlds saņēma apliecinājumus no Semjuela Morza un Maikla Faradeja, ka signālu var pārraidīt lielos attālumos.
Viljams Tompsons tam nodrošināja teorētisko pamatojumu, publicējot apgrieztā kvadrāta likumu 1855. gadā. Impulsa pieauguma laiku, kas iet caur kabeli bez induktīvās slodzes, nosaka ar L garuma vadītāja laika konstanti RC, kas vienāda ar rcL2, kur r un c ir pretestība. un kapacitāte uz garuma vienību, attiecīgi. Tomsons arī sniedza ieguldījumu zemūdens kabeļu tehnoloģijā. Viņš uzlaboja spoguļa galvanometru, kurā strāvas izraisītās mazākās spoguļa novirzes tika pastiprinātas, projicējot uz ekrāna. Vēlāk viņš izgudroja ierīci, kas reģistrē signālus ar tinti uz papīra.
Zemūdens kabeļu tehnoloģija tika uzlabota pēc gutaperčas parādīšanās Anglijā 1843. gadā. Šie Malajas pussalas izcelsmes koka sveķi bija ideāls izolators, jo tie bija termoplastiski, karsējot mīkstinājās un atdzesējot atgriezās cietā formā, padarot vadītāju izolāciju vieglāku. Spiediena un temperatūras apstākļos okeāna dibenā tā izolācijas īpašībasuzlabota. Guttaperča palika galvenais zemūdens kabeļu izolācijas materiāls līdz polietilēna atklāšanai 1933. gadā.
Lauku projekti
Cyrus Field vadīja 2 projektus, no kuriem pirmais neizdevās, bet otrais beidzās veiksmīgi. Abos gadījumos kabeļi sastāvēja no viena 7 dzīslu stieples, ko ieskauj gutaperča un bruņota ar tērauda stiepli. Darvotas kaņepes nodrošināja aizsardzību pret koroziju. 1858. gada kabeļa jūras jūdze svēra 907 kg. 1866. gada transatlantiskais kabelis bija smagāks - 1622 kg/jūdze, taču, tā kā tam bija lielāks tilpums, tas ūdenī svēra mazāk. Stiepes izturība bija attiecīgi 3t un 7,5t.
Visiem kabeļiem bija viens ūdens atgriešanas vadītājs. Lai gan jūras ūdenim ir mazāka pretestība, tas ir pakļauts klaiņojošām straumēm. Barošana tika piegādāta no ķīmiskiem strāvas avotiem. Piemēram, 1858. gada projektā bija 70 elementi, katrs pa 1,1 V. Šie sprieguma līmeņi apvienojumā ar nepareizu un neuzmanīgu uzglabāšanu izraisīja dziļjūras transatlantiskā kabeļa atteici. Spoguļa galvanometra izmantošana ļāva nākamajās līnijās izmantot zemākus spriegumus. Tā kā pretestība bija aptuveni 3 omi uz jūras jūdzi, 2000 jūdžu attālumā varēja pārvadāt miliampēru straumes, kas bija pietiekamas spoguļgalvanometram. 1860. gados tika ieviests bipolārais telegrāfa kods. Morzes ābeces punkti un triepieni ir aizstāti ar pretējas polaritātes impulsiem. Laika gaitā attīstījāssarežģītākas shēmas.
Ekspedīcijas 1857-58 un 65-66
350 000 tika savākti, izlaižot akcijas, lai izveidotu pirmo transatlantisko kabeli. Amerikas un Lielbritānijas valdības garantēja ieguldījumu atdevi. Pirmais mēģinājums tika veikts 1857. gadā. Kabeļa transportēšanai bija nepieciešami 2 tvaikoņi Agamemnon un Niagara. Elektriķi apstiprināja metodi, saskaņā ar kuru viens kuģis noteica līniju no krasta stacijas un pēc tam savienoja otru galu ar kabeli uz cita kuģa. Priekšrocība bija tāda, ka tā uzturēja nepārtrauktu elektrisko savienojumu ar krastu. Pirmais mēģinājums beidzās ar neveiksmi, kad kabeļu ieguldīšanas iekārta neizdevās 200 jūdzes no krasta. Tas tika pazaudēts 3,7 km dziļumā.
1857. gadā Niagāras galvenais inženieris Viljams Everets izstrādāja jaunu kabeļu ieguldīšanas aprīkojumu. Ievērojams uzlabojums bija automātiskās bremzes, kas aktivizējās, kad spriegums sasniedza noteiktu slieksni.
Pēc spēcīgas vētras, kas gandrīz nogremdēja Agamemnonu, kuģi satikās okeāna vidū un 1858. gada 25. jūnijā atkal sāka likt transatlantisko kabeli. Niagara virzījās uz rietumiem, un Agamemnons virzījās uz austrumiem. Tika veikti 2 mēģinājumi, kurus pārtrauca kabeļa bojājums. Kuģi atgriezās Īrijā, lai viņu aizstātu.
17. jūlijā flote atkal devās ceļā, lai satiktos. Pēc nelielām žagām operācija noritēja veiksmīgi. Ejot ar nemainīgu ātrumu 5–6 mezgli, 4. augustā ienāca NiagaraTrīsvienības līcī Ņūfaundlenda. Tajā pašā dienā Agamemnons ieradās Valentijas līcī Īrijā. Karaliene Viktorija nosūtīja pirmo iepriekš aprakstīto sveiciena ziņojumu.
1865. gada ekspedīcija cieta neveiksmi 600 jūdžu attālumā no Ņūfaundlendas, un tikai 1866. gada mēģinājums bija veiksmīgs. Pirmais ziņojums par jauno līniju tika nosūtīts no Vankūveras uz Londonu 1866. gada 31. jūlijā. Turklāt tika atrasts 1865. gadā pazaudēta kabeļa gals, un līnija arī tika veiksmīgi pabeigta. Pārsūtīšanas ātrums bija 6–8 vārdi minūtē, maksājot 10 ASV dolāru par vārdu.
Saziņa pa tālruni
1919. gadā amerikāņu uzņēmums AT&T uzsāka pētījumu par transatlantiskā telefona kabeļa ieguldīšanas iespēju. 1921. gadā starp Kīvestu un Havanu tika ierīkota dziļūdens telefona līnija.
1928. gadā tika ierosināts pāri Atlantijas okeānam izvilkt kabeli bez retranslatoriem ar vienu balss kanālu. Projekta augstās izmaksas (15 miljoni USD) Lielās depresijas laikā, kā arī radiotehnoloģiju uzlabojumi pārtrauca projektu.
30. gadu sākumā elektronikas attīstība ļāva izveidot zemūdens kabeļu sistēmu ar atkārtotājiem. Prasības starpposma pastiprinātāju projektēšanai bija bezprecedenta, jo ierīcēm 20 gadus bija nepārtraukti jādarbojas okeāna dibenā. Tika noteiktas stingras prasības sastāvdaļu, jo īpaši vakuuma cauruļu, uzticamībai. 1932. gadā jau bija elektriskās lampas, kuras tika veiksmīgi pārbaudītasuz 18 gadiem. Izmantotie radio elementi bija ievērojami zemāki par labākajiem paraugiem, taču tie bija ļoti uzticami. Tā rezultātā TAT-1 strādāja 22 gadus, un neviena lampa nedarbojās.
Vēl viena problēma bija pastiprinātāju novietošana atklātā jūrā līdz 4 km dziļumā. Kad kuģis tiek apturēts, lai atiestatītu atkārtotāju, uz kabeļa ar spirālveida bruņām var parādīties saliekumi. Rezultātā tika izmantots elastīgs pastiprinātājs, kurā varēja ietilpt telegrāfa kabelim paredzētais aprīkojums. Tomēr elastīgā atkārtotāja fiziskie ierobežojumi ierobežoja tā jaudu līdz 4 vadu sistēmai.
UK Post ir izstrādājis alternatīvu pieeju ar cietajiem atkārtotājiem ar daudz lielāku diametru un jaudu.
TAT-1 ieviešana
Projekts tika restartēts pēc Otrā pasaules kara. 1950. gadā elastīgo pastiprinātāju tehnoloģiju pārbaudīja sistēma, kas savieno Kīvestu un Havanu. 1955. un 1956. gada vasarā tika izvilkts pirmais transatlantiskais telefona kabelis starp Obanu Skotijā un Klarenvilu salā. Ņūfaundlenda, krietni uz ziemeļiem no esošajām telegrāfa līnijām. Katrs kabelis bija aptuveni 1950 jūras jūdzes garš, un tam bija 51 atkārtotājs. To skaitu noteica maksimālais spriegums spailēs, ko varēja izmantot jaudai, neietekmējot augstsprieguma komponentu uzticamību. Spriegums vienā galā bija +2000 V, bet otrā -2000 V. Sistēmas joslas platums tajārinda tika noteikta pēc atkārtotāju skaita.
Papildus retranslatoriem tika uzstādīti 8 zemūdens ekvalaizeri austrumu-rietumu līnijā un 6 rietumu-austrumu līnijā. Viņi koriģēja uzkrātās nobīdes frekvenču joslā. Lai gan kopējais zudums 144 kHz joslas platumā bija 2100 dB, ekvalaizeru un atkārtotāju izmantošana samazināja to līdz mazāk nekā 1 dB.
Darba sākšana TAT-1
Pirmo 24 stundu laikā pēc palaišanas 1956. gada 25. septembrī tika veikti 588 zvani no Londonas un ASV un 119 zvani no Londonas uz Kanādu. TAT-1 nekavējoties trīskāršoja transatlantiskā tīkla jaudu. Kabeļa joslas platums bija 20–164 kHz, kas atļāva 36 balss kanālus (katrs 4 kHz), no kuriem 6 bija sadalīti starp Londonu un Monreālu un 29 starp Londonu un Ņujorku. Viens kanāls bija paredzēts telegrāfam un dienestam.
Sistēmā bija arī sauszemes savienojums caur Ņūfaundlendu un zemūdens savienojums ar Jaunskotiju. Abas līnijas sastāvēja no viena 271 jūras jūdzes gara kabeļa ar 14 UK Post izstrādātiem stingriem atkārtotājiem. Kopējā jauda bija 60 balss kanāli, no kuriem 24 savienoja Ņūfaundlendu un Jaunskotiju.
Papildi TAT-1 uzlabojumi
TAT-1 līnija maksāja 42 miljonus USD. Cena 1 miljona ASV dolāru apmērā par kanālu stimulēja termināļa iekārtu izstrādi, kas efektīvāk izmantotu joslas platumu. Balss kanālu skaits standarta 48 kHz frekvenču diapazonā ir palielināts no 12 uz 16, samazinotto platums no 4 līdz 3 kHz. Vēl viens jauninājums bija laika runas interpolācija (TASI), kas izstrādāta Bell Labs. TASI dubultoja balss ķēžu skaitu, pateicoties runas pauzēm.
Optiskās sistēmas
Pirmais transokeāna optiskais kabelis TAT-8 tika nodots ekspluatācijā 1988. gadā. Retranslators reģenerē impulsus, pārvēršot optiskos signālus elektriskos un otrādi. Divi darba šķiedru pāri darbojās ar ātrumu 280 Mbps. 1989. gadā, pateicoties šim transatlantiskajam interneta kabelim, IBM piekrita finansēt T1 līmeņa savienojumu starp Kornvolas Universitāti un CERN, kas ievērojami uzlaboja savienojumu starp agrīnā interneta Amerikas un Eiropas daļām.
Līdz 1993. gadam visā pasaulē darbojās vairāk nekā 125 000 km TAT-8. Šis skaitlis gandrīz atbilda analogo zemūdens kabeļu kopējam garumam. 1992. gadā TAT-9 nonāca dienestā. Vienas šķiedras ātrums ir palielināts līdz 580 Mb/s.
Tehnoloģijas sasniegums
Deviņdesmito gadu beigās ar erbiju leģētu optisko pastiprinātāju izstrāde izraisīja milzīgu lēcienu zemūdens kabeļu sistēmu kvalitātē. Gaismas signālus, kuru viļņa garums ir aptuveni 1,55 mikroni, var tieši pastiprināt, un caurlaidspēju vairs neierobežo elektronikas ātrums. Pirmā optiski uzlabotā sistēma, kas lidoja pāri Atlantijas okeānam, bija TAT 12/13 1996. gadā. Pārraides ātrums katrā no diviem šķiedru pāriem bija 5 Gb/s.
Mūsdienu optiskās sistēmas ļauj pārraidīt tik lielus apjomusdati, ka atlaišana ir kritiska. Parasti mūsdienu optiskās šķiedras kabeļi, piemēram, TAT-14, sastāv no 2 atsevišķiem transatlantiskajiem kabeļiem, kas ir daļa no gredzena topoloģijas. Pārējās divas līnijas savieno piekrastes stacijas katrā Atlantijas okeāna pusē. Dati tiek nosūtīti ap gredzenu abos virzienos. Pārrāvuma gadījumā gredzens tiks salabots pats. Satiksme tiek novirzīta uz rezerves šķiedru pāriem apkalpošanas kabeļos.
