대양 횡단 해저 통신 케이블의 작동 원리

지구 전체는 다양한 목적을 위해 유선 및 무선 네트워크로 단단히 둘러싸여 있습니다. 이 전체 정보 네트워크의 매우 큰 부분은 데이터 케이블로 구성됩니다. 그리고 오늘날 그들은 공기나 지하뿐만 아니라 물 속에도 놓여 있습니다. 해저 케이블의 개념은 새로운 것이 아닙니다.

첫 번째 야심 찬 아이디어의 구현 시작은 1858 년 8 월 5 일 미국과 영국의 두 대륙 국가가 대서양 횡단 전신 케이블로 마침내 연결되어 한 달 동안 양호한 상태를 유지했던 때로 거슬러 올라갑니다. , 그러나 곧 무너지기 시작했고 마침내 부식으로 인해 부서졌습니다. 경로를 통한 통신은 1866년에야 안정적으로 복원되었습니다.

4년 후 영국에서 인도까지 케이블이 설치되어 봄베이와 런던을 직접 연결했습니다. 당시 최고의 산업가와 과학자들이 Wheatstone, Thomson, Siemens 형제와 같은 프로젝트 개발에 참여했습니다. 이러한 사건은 150년 전에 일어났지만 당시에도 사람들은 수천 킬로미터 길이의 통신선을 만들고 있었습니다.

1956년에는 이 분야와 다른 분야의 공학적 사고 작업도 발전했습니다.미국과의 전화 연결도 설정됩니다. 이 회선은이 대양 횡단 전화선의 건설에 대한 이야기를 들려주는 Arthur Clarke의 같은 이름의 책처럼 "바다 건너편의 목소리"라고 부를 수 있습니다.

분명히 많은 사람들이 수중 최대 8km 깊이에서 작동하도록 설계된 케이블 설계 방식에 관심이 있습니다. 분명히, 이 케이블은 내구성이 있어야 하고 완전한 방수가 되어야 하며 엄청난 수압을 견딜 수 있을 만큼 충분히 강해야 하며 설치하는 동안과 향후 수년 동안 사용할 때 손상되지 않아야 합니다.

따라서 케이블은 설치 중뿐만 아니라 기계적 인장 부하에서도 통신 회선의 허용 가능한 작동 특성을 유지할 수 있는 특수 재료로 만들어야 합니다.

예를 들어, 60TB/s의 데이터 전송 용량을 제공하기 위해 2015년 오리건과 일본을 연결한 Google의 9,000km 태평양 광섬유 케이블을 생각해 보십시오. 프로젝트 비용은 3억 달러였습니다.

광케이블의 전송 부분은 뭐 하나 이상하지 않습니다. 주요 기능은 심해 케이블을 보호하여 통신선의 서비스 수명을 늘리는 동시에 심해에서 정보를 전송하는 광 코어를 보호하는 것입니다. 케이블의 모든 구성 요소를 차례로 살펴보겠습니다.

케이블 절연체의 외층은 전통적으로 폴리에틸렌으로 만들어집니다. 이 재료를 외부 코팅으로 선택한 것은 우연이 아닙니다.폴리에틸렌은 습기에 강하고 해수에 존재하는 알칼리 및 염 용액과 반응하지 않으며 농축 황산을 포함한 유기산 또는 무기산과도 반응하지 않습니다.

그리고 세계 해양의 물에는 주기율표의 모든 화학 원소가 포함되어 있지만 여기에서 가장 정당하고 논리적 인 선택은 폴리에틸렌입니다. 환경.

폴리에틸렌은 단열재로 사용되었으며 20세기 중반에 건설된 최초의 대륙간 전화선에 사용되었습니다. 그러나 천연 다공성으로 인해 폴리에틸렌만으로는 케이블을 완전히 보호할 수 없기 때문에 추가 보호 층도 사용됩니다.

폴리에틸렌 아래에는 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 기반으로 한 합성 물질인 마일라 필름이 있습니다. 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 화학적으로 불활성이며 매우 공격적인 환경에 강하고 강도가 폴리에틸렌보다 10배 높으며 충격과 마모에 강합니다. Mylar는 포장, 섬유 등의 수많은 응용 분야는 말할 것도 없고 우주를 포함한 산업 분야에서 폭넓게 응용되고 있습니다.

마일라 필름 아래에는 특정 케이블의 특성과 목적에 따라 달라지는 전기자가 있는 전기자가 있습니다. 일반적으로 케이블 강도와 외부 기계적 부하에 대한 내성을 제공하는 견고한 강철 편조입니다. 케이블에서 나오는 전자파는 상어를 유인할 수 있으며, 상어는 케이블을 물 수 있고, 피팅이 없으면 단순히 낚시 도구에 걸리면 위협이 될 수 있습니다.

아연 도금 강철 보강재가 있으면 케이블을 트렌치에 넣지 않고도 케이블을 바닥에 안전하게 둘 수 있습니다. 케이블은 균일한 와이어 코일에 의해 여러 층으로 강화되며, 각 층은 이전 층과 다른 감기 방향을 가집니다. 결과적으로 이러한 케이블 1km의 질량은 수 톤에 이릅니다. 그러나 알루미늄은 해수에서 수소 형성과 반응하여 광섬유에 해로울 수 있기 때문에 사용할 수 없습니다.

그러나 알루미늄 폴리에틸렌은 강철 보강재를 따르며 별도의 차폐 및 방수 층으로 사용됩니다. 알루미노폴리에틸렌은 알루미늄 호일과 폴리에틸렌 호일을 접착한 복합 재료입니다. 이 레이어는 두께가 약 0.2mm에 불과하기 때문에 많은 양의 케이블 구조에서 거의 보이지 않습니다.

또한 케이블을 더욱 강화하기 위해 폴리카보네이트 층이 있습니다. 가벼우면서도 충분히 강합니다. 폴리카보네이트를 사용하면 케이블이 압력과 충격에 훨씬 더 강해지며 보호용 헬멧 생산에 폴리카보네이트가 사용되는 것은 우연이 아닙니다. 무엇보다도 폴리카보네이트는 열팽창 계수가 높습니다.

폴리카보네이트 층 아래에는 구리(또는 알루미늄) 파이프가 있습니다. 케이블 코어 구조의 일부이며 실드 역할을 합니다. 이 튜브 내부에는 광섬유가 닫힌 구리 튜브가 있습니다.

다른 케이블에 대한 광섬유 튜브의 수와 구성은 다를 수 있으며 필요한 경우 튜브가 적절하게 얽혀 있습니다. 구조의 금속 부분은 여기에서 전송 중에 필연적으로 왜곡되는 광학 펄스의 모양을 복원하는 재생기에 전력을 공급하는 역할을 합니다.

소수성 요변성 젤이 튜브 벽과 광섬유 사이에 배치됩니다.

심해 광섬유 케이블의 생산은 일반적으로 가능한 한 바다 가까이, 대부분 항구 근처에 위치합니다. 이러한 케이블의 무게는 수톤에 달하기 때문에 가능한 한 가장 긴 조각, 최소 4개로 조립하는 것이 좋습니다. 각각 킬로미터 (이러한 조각의 무게는 15 톤입니다 !!!).

이렇게 무거운 케이블을 장거리로 운반하는 것은 쉬운 일이 아닙니다. 육상 운송의 경우 내부 섬유를 손상시키지 않고 전체 조각을 말아 올릴 수 있도록 트윈 레일 플랫폼이 사용됩니다.

마지막으로 케이블은 단순히 배에서 물속으로 던질 수 없습니다. 모든 것이 비용 효율적이고 안전해야 합니다. 먼저 그들은 여러 국가로부터 연안 해역 사용 허가를 받고 그 다음에는 노동 허가 등을 받습니다.

그런 다음 지질 조사를 수행하고, 부설 지역의 지진 및 화산 활동을 평가하고, 기상 학자의 예측을 살펴보고, 케이블이 놓일 지역에서 수중 산사태 및 기타 놀라움의 확률을 계산합니다.

그들은 깊이, 바닥의 밀도, 토양의 특성, 화산의 존재, 침몰선 및 작업을 방해하거나 케이블 연장이 필요할 수 있는 기타 이물질을 고려합니다. 가장 작은 세부 사항까지 세심하게 조정한 후에야 케이블을 선박에 싣고 포설하기 시작합니다.

케이블은 연속적으로 배치됩니다. 그것은 배의 만을 통해 산란장으로 운반되며, 그곳에서 바닥으로 가라앉습니다. 기계는 보트가 경로를 따라갈 때 장력을 유지하면서 올바른 속도로 케이블을 풉니다.설치 중에 케이블이 끊어지면 즉시 들어 올려 수리할 수 있습니다.