Современные оптические кабельные системы спроектированы таким образом, чтобы не требовать обновления и обслуживания в течении всего срока эксплуатации, увеличение пропускной способности производится за счет модернизации оборудования наземных станций, сам кабель остается при этом нетронутым. Тем не менее, поддерживать связанной и рабочей эту систему невероятно сложно, так как в мире на сегодняшний день существует более миллиона километров подводных оптических сетей. Что же служит причинами их разрыва?
В первое время повреждения вызывались водной флорой и фауной, помимо несовершенства самого кабеля и его изоляции. В период с 1877 по 1960-е годы было зарегистрировано 16 случаев потери работоспособности кабелей из-за китов. За всю историю произошло около 40 случаев перекуса рыбой, главным образом эта проблема была актуальна для телеграфных линий до 1964-го года, за исключением случая между 1985-м и 1987-м годами, когда оптический кабель на Канарских островах был поврежден акулой:
Shark Bites Fiber Optic Cables Undersea 15.8.2014
Сейчас эта проблема не стоит так остро, так как кабели после укладки зарывают в дно на глубины порядка метра, влияние дикой природы минимизировано, помимо прочего улучшена конструкция защиты тех частей кабеля, которые все же находятся на дне в «незащищеном» виде.
Но несмотря на улучшения в области разработки и инженерии, стихийные бедствия, такие, как землетрясения и тайфуны, остаются непредсказуемыми и носят большую угрозу сетям. Экстремальные явления природы имеют столь огромный потенциал, что способны вывести из строя сразу несколько подводных кабелей, причинив значительные повреждения в нескольких местах и на больших глубинах. Прибережные станции также находятся в зоне риска, так как большие волны, повышение уровня воды или цунами, могут вывести их из строя.
В декабре 2006-го сильное землетрясение потрясло азиатский регион, было выведено из строя 80% подводных кабелей соединявших Тайвань с остальным миром, неисправность привела к потере половины Интернет-емкости в Гонконге, значительно повлияла на доступность для Китая зарубежных сайтов. Проблемы потрясли и финансовые учреждения региона, от Сеула до Сиднея, и оказались наиболее разрушительны для финансового рынка, так как Интернет стал крайне важным для структур глобальной экономики.
Хотя масштабы ущерба причиненного в результате стихийных бедствий, безусловно, самые большие, наиболее распространены случаи поломок в результате вмешательства человека. Примечателен инцидент, случившийся в 2011-м году, когда пожилая грузинская женщина решила воспользоваться телекомуникационным кабелем, принадлежавшем компании Georgian Railway Telecom, как источником меди. В результате 90 процентов пользователей Армении остались без Интернета на 12 часов.
В море наиболее распространенными причинами неисправностей до сих пор являются траулер и якоря кораблей. Карты кабельных сетей стали гораздо продвинутыми и GPS-навигаторы позволяют даже самым маленьким судам избежать проблем, ведь в наше время кабели настолько прочны, что в случае зацепа повреждение получит и виновное судно, помимо огромного счета за причиненный ущерб, так что прежде всего судовладельцы заинтересованы. Тем не менее, 70% повреждений кабеля случается на глубинах менее 200 м и могут быть отнесены к случайным повреждениям или повреждениям в результате использования трала. Приблизительно от 100 до 150 кабелей в год повреждаются таким образом. Траулер, сосредоточенный на хорошем улове, не замечает, что он приближается к кабелю. К счастью такие случаи почти всегда происходят в мелкой воде, что облегчает процедуру восстановления.
Люди обычно не замечают каких-либо осложнений при возникновении неисправности в подводном кабеле, за исключением, возможно, небольшого прерывания во время телефонного разговора или практически незаметной паузы во время загрузки веб-сайта. Для обеспечения столь высокого уровня сервиса подводные сети изначально были построены в виде колец, чтобы было возможно, как правило, менее чем за полсекунды перенаправить трафик, если кабель вышел из строя. Это эффективно, но дорого, так как остается неиспользованным потенциал на одной из сторон кольца.
Современные сети имеют намного более сложные топологии, в результате чего оператор связи или поставщик услуг Интернета имеет доступ к мощностям сразу нескольких кабельных систем и может организовать перенаправление трафика оптимальным образом, так, чтобы нагрузка равномерно распределялась в другие сети в случае поломки одной из магистральных подводных линий. Но когда повреждается сразу несколько, может не хватить свободной емкости, что имело местов 2006-м году после землетрясения в Hengchun, тогда пользователи испытывали более значительные задержки или вовсе наблюдали отсутствие сервиса. Некоторые развивающиеся страны, такие, как Бангладеш, могут позволить себе иметь только один кабель, присоединенный к международной сети и, следовательно, не имеют резервных кабельных мощностей в случае поломки. Вся страна вынуждена использовать менее совершенные технологии для обеспечения резервирования, такие, как спутник, который обеспечивает значительно меньшую пропускную способность. В итоге до того момента, как неисправность будет устранена, люди будут испытывать значительное снижение качества Интернет-услуг и почти полную потерю международных телефонных соединений.
Но иногда причиной плохой работы может быть и в несвоевременной замене кабельных сетей или их неправильном проектировании. Так кабельная система между Рокпортом, штат Мэн (Rockport, Maine) и островами North Haven и Vinalhaven в США, испытала 45 технически проблем на протяжении 15 лет в период с 1990-го по 2005-й годы, и стала известна, как худшая в мире. Большинство проблем и поломок кабелей были вызваны приливными течениями, которые приводили к трению кабеля об грубое и скалистое дно, что не учли при прокладке. Якоря кораблей и рыболовных траулеров также составили значительную долю ущерба. Проблемы с системой достигли своего пика в конце 2004-го года, когда три из четырех кабелей стали резко неисправны на протяжении суток. Этот инцидент произошел в последний год плановой эксплуатации кабельной системы, наряду с 13 другими проблемами. Наконец, 4 марта 2005 года были обеспечены кредиты и субсидии в необходимом размере для замены старых кабелей и уже 22-го апреля новый трехфазный кабель был введен в строй и кабельная система утратила этот «выдающийся» статус.
Одним из реальных чудес современной международной телекоммуникационной сети является то, что Вам, как абоненту, совершая к примеру звонок за океан, не нужно переживать о том по какому маршруту он пройдет, какое оборудование и какие операционные системы при этом операторы будут использовать, с кем и в каком размере производить рассчет, Вы беспокоитесь только о собственном телефоне и платите только своему поставщику услуг телефонной связи. Но благодаря чему это возможно?
Глобальная сеть строится в соответствии со стандартами международной организации под названием Международный союз электросвязи (МСЭ). МСЭ является учреждением Организации Объединенных Наций. Он имеет «Учебные группы», в которых присутствуют телекоммуникационные операторы и производители оборудования для различных узлов телекоммуникационной сети. Несмотря на то, что ежегодно возникают сотни «рекомендаций», которые обеспечивают нормальное функционирование инфраструктуры и ее улучшение, конечный потребитель услуг защищен от инженерных деталей этой очень сложной сети. Большинство Интернета также построено в соответствии с рекомендациями МСЭ, но имеет в дополнение свои собственные стандарты и органы контроля, позволяющие множеству различных Интернет-провайдеров работать совместно. Наиболее заметный из этих орагнов — Internet Engineering Task Force (http://www.ietf.org/).
Поддерживать столь огромную инфраструктуру в работе — дело не простое и существует целая индустрия, занимающаяся этим. Тысячи сотрудников и сотни кораблей ежедневно трудятся над тем, чтобы Вы имели доступ к сети, Вы все еще думаете, что платите за доступ в Интернет слишком много? Интернет слишком прост для Вас?
Постоянно осуществляется проверка всех сетей на предмет корректной работы и разрывов. Тесты проводятся кабельными наземными станциями или центрами мониторинга для определения местоположения разрывов. Есть три основных способа тестирования.
Большинство обрывов кабелей возможно локализовать еще методами 19-го века, электрическое сопротивление на километр документировано еще при производстве, что позволяет техникам легко вычислить расстояние до неисправного участка путем измерения сопротивления между поврежденным участком и наземной станцией.
Длинные кабели, протяженностью 300 км и более, содержат усилители, известные, как ретрансляторы/повторители, располагающиеся, как правило, на удалении 80 км друг от друга.
Каждый ретранслятор имеет определенную схему и реагирует на специальный сигнал, посылаемый наземной станцией и если „ответы“ не будут получены от соседних повторителей, можно сделать вывод, что повреждение находится между ними.
Некоторые ретрансляторы имеют более сложные схемы тестирования, которые предоставляют информацию о исправности самого ретранслятора или уровне входного сигнала, что позволяет в свою очередь замечать даже самые незначительные повреждения на линии, предугадывать «катастрофу» заранее.
В случае с оптоволокном посылается сигнал, отражающийся в точке обрыва обратно, зная скорость света в волокне можно вычислить расстояние до места повреждения.
Но ни один из приведенных методов не является точным и всегда есть некоторые сомнения в определении правильного местоположения поврежденного участка.
Что же касается процедуры ремонта, то для проведения ремонтных работ в глубокой воде необходимо извлечение кабеля на поверхность, поскольку современные кабели укладываются на дне с хорошим натяжением, приходится разрезать их на дне c помощью специальной режущей граплени (крюка, для захвата кабеля), выкапывать и поднимать на поверхность, причем разрез проводят всегда на некотором удалении от места разрыва. После того, как рабочий конец оказывается на борту, его тестируют инженеры и готовят к сращиванию, запаивают, привязывают к плавучему бую и оставляют в океане. Затем извлекают другую часть кабеля, содержащую повреждение, отрезают нерабочий участок и заменяют новым кабелем, а уже после, срастив этот кабель с другим рабочим концом, опускают на дно и закапывают при помощи специального плуга.
В мелкой воде, на глубинах до 1000 м, для проведения ремонтных работ могут быть использованы специальные зонды, которые весьма точно способны определить точку повреждения, вырезать ее и присоединить исправные части кабеля к специальному линю для их извлечения, что несколько упрощает процедуру ремонта.
Repair Animation — Undersea Fiber Optic Cable System
Методы монтажа и ремонта подводных сетей развивались на протяжении их эволюции, при переходе в конце 1980-х годов от медных кабелей с аналоговым усилителем к волоконно-оптическим системам, пришлось изменить несколько методов определения неисправных участков и проведения работ по сращиванию. Тем не менее, основные принципы с 1850-х годов не претерпели существенных изменений, и если бы кто-то из пионеров прокладки подводных систем связи оказался вдруг в нашем времени, он бы с легкостью распознал и понял все процессы, происходящие на современном каблеукладчике и каблеремонтном судне.
В мелкой воде, на глубинах до 1000 м, для проведения ремонтных работ могут быть использованы специальные зонды, которые весьма точно способны определить точку повреждения, вырезать ее и присоединить исправные части кабеля к специальному линю для их извлечения, что несколько упрощает процедуру ремонта.
Repair Animation — Undersea Fiber Optic Cable System
Методы монтажа и ремонта подводных сетей развивались на протяжении их эволюции, при переходе в конце 1980-х годов от медных кабелей с аналоговым усилителем к волоконно-оптическим системам, пришлось изменить несколько методов определения неисправных участков и проведения работ по сращиванию. Тем не менее, основные принципы с 1850-х годов не претерпели существенных изменений, и если бы кто-то из пионеров прокладки подводных систем связи оказался вдруг в нашем времени, он бы с легкостью распознал и понял все процессы, происходящие на современном каблеукладчике и каблеремонтном судне.
Тем не менее, за последние 150 лет есть существенные достижения. Стандарты безопасности на судах значительно улучшились за эти годы, современные корабли являются более мощными и лучше приспособлены для каблеукладки, чем когда-либо, но есть еще ограничения, которых нельзя избежать.
Большой проблемой остается погода. Кабельные суда не могут выбирать где им работать, однако улучшение методов прогнозирования погоды позволило избежать ремонта или прокладки кабелей в суровых погодных условиях. Непогода может сделать процесс ремонта неприемлемо опасным для персонала и нести риск повреждения самого кабеля. В таких ситуациях нет никакой альтернативы, кроме как остановить операцию и ожидать лучших погодных условий для достижения поставленной цели.
Еще одна проблема, которая становится более важной — усиленная конкуренция в использовании морского дна для разработки месторождений нефти и газа, добыча энергии и рыбалка в новых областях. Владельцы кабельных сетей теперь не в праве полагать, что они могут прокладывать кабели где им угодно и проводить их ремонт без учета других пользователей дна.
Помимо этого, как не удивительно, во многих областях мирового океана представляет проблему пиратство. Кабелеукладчики являются особенно уязвимыми, поскольку они нередко стационарны или движутся очень медленно, на протяжении больших промежутков времени. Перед началом работы в районах, где можно ожидать атак, судовладелец заключает контракт со специализированными компаниями по обеспечению безопасности. Иногда, для обеспечения безопасности может потребоваться дополнительный корабль с охраной или, в крайних случаях, даже военно-морской конвой.
Рабочие и экипажи кабелеукладчиков также находятся в непростом положении. Это психологически сложная и ответственная работа. Ремонт кабельной сети или ее прокладка может занимать солидное время, иногда несколько недель. Самое страшное, что никогда не бывает уверенности в том, когда работа завершится. Все может пойти не так во время завершающей стадии, приведя к задержке минимум на несколько дней, а то и недель. Закончив одну работу, судно может получить инструкции плыть прямо к новой, не возвращаясь в порт. И тогда срок одного плавания может превышать месяц. К счастью, на кабелеукладчиках зачастую очень творческие шеф-повара, которые продолжают радовать интересными блюдами экипаж и рабочих в течение всего рейса, несмотря на истощенные запасы продуктов. Непогода также представляет проблему, так как не только вносит задержки в рабочий процесс, но и мешает нормальному сну, порой на протяжении нескольких дней. Персонал каблеукладчика сталкивается с необходимостью делать высококвалифицированную работу, в то время, как лишен сна. К сожалению способ лечения морской болезни, предложенный комиком Спайком Миллиганом: «Иди и сядь под деревом», не часто доступен для тех, кто занимается ремонтом кабелей.
