Ko gledate prenose športnih dogodkov, koncerte, ali pa filme, igrate večigralske videoigre in podobno verjetno sploh ne pomislite, da večina teh vsebin, ki jo pretakamo iz omrežja, v udobje vašega doma priteče po mreži podvodnih kablov, razpetih čez hladno in temno oceansko dno, ki s svetlobno hitrostjo prenašajo sliko in zvok skozi snope steklenih vlaken, tankih kot lasje, a dolgih več tisoč kilometrov.

Ti kabli, debeli kot vrtna cev, so visokotehnološki izdelki. Najhitrejši, zadnji dokončan čezatlantski kabel po vrsti, imenovan Amitié, financiran s strani Mete, Microsofta in drugih, lahko prenese 400 terabitov podatkov na sekundo. To je 400.000 krat hitreje kot vaša domača širokopasovna povezava, če vam omogoča gigabitno povezljivost.

^{Slika 1 Podmorski internetni kabel, razrezan tako, da prikazuje presek njegovih optičnih vodov za prenos podatkov, jeklenih kablov za moč, bakra za distribucijo električne energije in plastike za izolacijo in zaščito.}

Hkrati pa so podmorski kabli tudi nizkotehnološki.  Vse od leta 1850, ko je bil položeni prvi čezatlantski telegrafski kabel, se postopek njihovega polaganja ni bistveno spremenil in še vedno so zaščiteni s katranom. Ena od zanimivosti je, da se je eno največjih podjetji, ki se ukvarja z izdelavo in polaganjem podvodnih kablov, SubCom, razvil iz proizvajalca ladijskih vrvi. Tovarna v globokem pristanišču z dostopom do oceana in z znanjem pletenja in navijanja je tisto, kar je bilo potrebno za vstop v precej bolj donosen posel.

^{Slika 2 Atlantic-cable.com: Prerez prvega čezoceanskega kabla}

Podmorski kabli prenašajo kar 99 % svetovnih komunikacij

Čeprav postajajo satelitske povezave vse pomembnejše z orbitalnimi sistemi, kot je Starlink družbe SpaceX, so podmorski kabli pravi vlečni konji svetovnih komunikacij, saj prenašajo več kot 99 % prometa med celinami.

Po podatkih analitične družbe TeleGeography, je trenutno  položenih ali načrtovanih podvodnih kablov več kot 550, v prihodnosti pa bodo potrebe po novih še naraščale, saj se internet širi na vse dele sveta in v vsak kotiček našega življenja.

Izgradnja podmorskega kabelskega omrežja

Prvi podmorski kabli so segali po glavnih komunikacijskih poteh, kot je od Londona do New Yorka. Te ostajajo ključne, vendar novejše poti prenašajo pasovno širino daleč stran od utrjenih poti: zahodna obala Grenlandije, vulkanski otok Sveta Helena zahodno od Afrike, južna konica Čila, pacifiške otoške države ipd.

Vse to je del postopne preobrazbe podvodnih komunikacij. Nekoč so bili kabli izjema, ki so povezovali nekaj pomembnejših mestnih središč, zdaj so svetovna mreža. Z drugimi besedami, podmorski kabli bodo kljub visokim stroškom in eksotični tehnologiji še zelo potrebni. Ker vse več internetnega prometa prečka podvodne kable, obstaja tudi razlog za skrb glede njih. V primerjavi s sabotažo plinovoda, kot je Severni tok, ki povezuje Rusijo in Evropo, je prerezati internetni kabel neprimerno lažje, nekateri režimi jih tudi prepoznavajo kot legitimne vojaške tarče. Še večje tveganje pa morda predstavlja kar narava. Vulkanska eksplozija na otoku Tonga je na primer poškodovala podvodni kabel in za več tednov ohromila komunikacije v Vietnamu.

A ekonomske koristi pretehtajo tveganja, podmorske kabelske povezave prinašajo hitrejše internetne hitrosti po nižjih cenah. Pred približno 10 leti se je veliko tradicionalnih ponudnikov telekomunikacijskih storitev začelo osredotočati na brezžične povezave in izboljšave njihovih fiksnih omrežij na zadnjem kilometru do uporabnika ravno v času, ko so se zahteve ponudnikov vsebin po pasovni širini povečale, telekomunikacijska podjetja, ki so tradicionalno postavljala podmorske kable, pa v projekte izgradnje novih kablov niso vlagala dovolj sredstev. Ker so se projekti novih podvodnih povezav odmikali, so hiperskalerji začeli sami vstopati v gradnjo podvodnih kablov, sprva v projekte drugih, zdaj pa vse pogosteje gradijo svoje.

Takšni kabli namreč niso poceni: namestitev čezatlantskega kabla stane od približno 250 do 300 milijonov dolarjev, pri čemer velja, da je bolje, če jih je položenih več. Če je en tak kabel prekinjen, podatkovni centri v drugi regiji namreč vzpostavijo alternativno povezavo, da zagotovijo, da podatki in storitve strank še naprej brnijo. V ZDA in Evropi večino obremenitve nosijo kopenski kabli, v jugovzhodni Aziji pa prevladujejo podmorski kabli.

^{Slika 3 SubCom: Delavci povezujejo kabel, ki ga podpirajo oranžni plovci, od ladje za polaganje kablov v daljavi do pristanišča na plaži. Kasneje bodo oranžni plovci odstranjeni in kabel zakopan, tako da ne bo več viden.}

Z vstopom hiperskalerjev, ki generirajo že okrog dve tretjini vsega internetnega prometa, so glasovne klice nadomestili podatki, posledično pa so morala podmorska omrežja postati veliko bolj zanesljiva, saj so v primerjavi s prekinjenim telefonskim klicem prekinitve računalniških storitev veliko bolj moteče.

Današnji kabli pošiljajo do 250 terabitov podatkov na sekundo. Prvotni izvirajo še iz 19. stoletja, ko so znanstveniki in inženirji, kot je Werner Siemens, ugotovili, kako telegrafske kable položiti na dno reke, v Rokavski preliv in v Sredozemsko morje. Številni zgodnji kabli so odpovedali, deloma zato, ker je teža kabla, položenega na dno oceana, kabel pretrgala na dva dela. Za razumevanje: Prvi čezatlantski kabelski projekt, ki je uspel leta 1858, je deloval le tri mesece, preden je propadel, poslal pa je lahko le nekaj več kot eno besedo na minuto. Toda vlagatelji, ki so želeli zaslužiti s hitrimi komunikacijami, so vlagali v razvoj boljše tehnologije. Višja čistost bakra je izboljšala prenos signala, močnejša zaščitna obloga je zmanjšala prelome kablov, repetitorji, ki so občasno nameščeni vzdolž kabla, so povečali moč signala in polietilenska izolacija je nadomestila prejšnji gumasti material, nabran iz kavčukovih dreves.

Telefonski klici so sčasoma nadomestili telegrafska sporočila in razvoj tehnologije pospešili.  Transatlantski kabel, ki je bil nameščen leta 1973, je že lahko prenašal 1800 hkratnih pogovorov. Leta 1988 je AT&T namestil prvi čezatlantski kabel, ki je namesto bakrenih žic uporabljal pramene iz steklenih vlaken, kar je inovacija, ki je povečala zmogljivost na 40.000 hkratnih telefonskih klicev.

Kako delujejo podmorski kabli

Optična vlakna prenašajo podatke kot impulze laserske svetlobe in uporaba več frekvenc svetlobe (barv) pomeni, da je mogoče poslati več podatkov hkrati. Omrežna oprema na kopnem na obeh koncih kabla kodira podatke v svetlobo za prenos in jih dekodira po prejemu. Optična vlakna so odlična za hiter širokopasovni prenos podatkov in prenos podatkov na dolge razdalje, vendar ima tehnologija svoje meje. Zato je v kablu vsakih 30 do 60 kilometrov velika izboklina, imenovana repetitor, za povečanje moči signala.

Repetitorji pa potrebujejo napajanje, tu pa pride v poštev drugi del konstrukcije kabla. Okrog optičnih vlaken je ovita bakrena plast, ki prenaša električno energijo pri napetostnih nivojih, ki dosegajo 18 kV. To je dovolj za napajanje repetitorjev na celotni trasi čez Tihi ocean samo z enega konca kabla, čeprav je za večjo zanesljivost napajanje običajno na voljo na obeh koncih.

Polaganje podmorskih kablov

Podjetja, ki nameščajo kabel pri izbiri poti namenijo veliko pozornosti raziskovanju trase, da bi se izognili težavam, kot so naravni rezervati, razgibano morsko dno in drugi obstoječi kabli. Kadar je vključenih več držav in podjetij, je lahko iskanje sprejemljive trase in pridobivanje dovoljenj zelo zapleteno in dolgotrajno.

^{Slika 4 SubCom's Responder: Znotraj podvodne ladje za polaganje kablov so trije veliki "rezervoarji", ki lahko sprejmejo 5000-tonske zvitke kabla.}

Kable polagajo tako, da jih postopoma odvijajo s specializiranih ladij in spuščajo na morsko dno, kar pa ni tako preprosto kot se sliši.

Resda so optična vlakna tanka, vendar so podvodni kabli zaradi debele zaščite tudi okorni in težki. Na ladji so shranjeni so v kovinskih valjih, kjer so skrbno zviti, saj se med polaganjem ne smejo zaplesti ali preveč zapogniti, ker bi se steklena vlakna prekinila. Ladja, ki je zgornji fotografiji, lahko natovori 5000 ton kabla. To je za več kot 2500 km lahkega kabla in dobrih 950 km oklepljenega kabla za priobalne vode. V primeru daljših razdalj jim dodatni kabel dostavijo s pomožno ladjo.

Blizu obale so kabli o zakopani v morsko dno s posebnim plugom, ki ga vlečejo za ladjo, v globljem oceanu, kjer ribiška oprema in sidra niso problem, je kabel manj zaščiten in se preprosto položi na dno morskega dna.

^{Slika 5 Atlantic-cable.com: Moderen podvodni plug za zakopavanje kablov v morsko dno}

Popravilo podvodnih kablov

Podvodni kabli so precej žilavi, a statistično gledano se na vsake tri dni eden od njih poškoduje, poroča TeleGeography. Glavni krivci za okvare so v 85 % primerov ribiška oprema in sidra. Ladje se pogosto zasidrajo, da bi prestale nevihte, te pa potiskajo ladje, ki nato vlečejo sidra po morskem dnu in tako poškodujejo tudi podvodne skrite prenosnike svetovnih komunikacij.

Druge poškodbe so posledica naravnih pojavov, kot so potresi, podvodni plazovi ali vulkanski izbruhi. Podnebne spremembe, ki jih povzroča človek, so morda leta 2012 botrovale k nastanku orkana Sandy, ki je prekinil kar 11 od 12 visokozmogljivih kablov, ki so povezovali ZDA in Evropo. Večina poškodb se zgodi bližje kopnemu, kjer je promet s čolni večji in voda plitkejša. Tam so kabli odeti v kovinski oklep in zakopani v morsko dno, a je kljub temu samo vprašanje časa, kdaj bodo načeti. Najverjetnejša možnost izpadov je  od oktobra do decembra zaradi kombinacije ostrejšega vremena in pa ribolovne dejavnosti.

Upravljalci lahko natančno določijo mesta poškodbe na kablu, vendar morajo ladje za popravilo te točke doseči, pred tem pa pogosto počakati na vladna dovoljenja. Popravila lahko  v povprečju trajajo dva tedna, tudi več, po potresu v Fukušimi leta 2011 je popravilo kabla zaradi globine in poškodb na več mestih trajalo kar dva meseca.

Podvodni kabli so visokotehnološke stvaritve, pa vendar za njihov izvlek in nameščanje uporabljajo orodja, izumljena že pred sto leti.

^{Slika 6 Posebna vrsta verige za dviganje podvodnega kabla z morskega dna}

Prihodnost podvodnih kablov

Današnji kabli uporabljajo 16 parov vlaken, novi kabel, ki ga gradi NTT med ZDA in Japonsko, uporablja 20 parov vlaken, da doseže 350 Gbps. Drugi japonski tehnološki velikan, NEC, uporablja 24 parov vlaken za doseganje hitrosti do 500 Tbps ali pol petabita na sekundo na svojem čezatlantskem kablu.

Microsoft je nedavno prevzel podjetje Lumenisity, ki razvija votla vlakna z majhno osrednjo zračno cevjo. Zakaj so taka vlakna perspektivna? Hitrost svetlobe v zraku je 47 % večja kot v steklu, kar bi pomenilo bistveno zmanjšanje zakasnitve pri časovno občutljivih računalniške interakcije, kot so finančne transakcije, v primerjavi s trenutnimi kabli, ki imajo približno 80 milisekund zakasnitve.

Obstaja samo en internet

Kljub političnim napetostim, kot so Kitajsko omejevanje Google, Facebooka, ali pa vojna v Ukrajini, ko so ameriška podjetja prekinila povezave z ruskim internetom, ki občasno povzročijo, da se podatkovni promet po nekem kablu blokira, ni skrbi, da bi se gradnja novih povezav ustavila. Ne glede na trgovinske ali dejanske vojne, je svet vedno bolj omrežen in države zaradi pričakovanih koristi naposled pristanejo na povezovanje in tako te tudi nadalje vzpostavljajo.

Povzeto po: Cnet.com