Pred 150 leti, 16. avgusta 1858, je predsednik Združenih držav James Buchanan od kraljice Viktorije prejel čestitki in ji v zameno poslal sporočilo. Prvo uradno izmenjavo sporočil o na novo postavljenem čezatlantskem telegrafskem kablu je zaznamovala parada in ognjemet nad mestno hišo v New Yorku. Prazniki so bili zasenčeni zaradi požara, ki se je zgodil iz tega razloga, in po 6 tednih je kabel prenehal delovati. Res je, da pred tem ni dobro delal - sporočilo kraljice je bilo poslano 165 ur.

Od ideje do projekta

Prvi predlog, ki se nanaša na telegraf in Atlantski ocean, je bil relejni sistem, v katerem so bila sporočila, ki jih ladje pošiljajo, poslana po telegrafski poti iz Newfoundlanda v preostalo Severno Ameriko. Problem je bila gradnja telegrafske črte ob kompleksnem reliefu otoka. Poziv s pomočjo inženirja, zadolženega za projekt, je kasneje postal nenadomestljiv za projekt čezatlantskega kabla ameriškega poslovneža in financerja Cyrus Fielda. Med svojim delom je prečkal ocean več kot 30-krat. Kljub neuspehom, s katerimi se je srečal Field, je njegovo navdušenje privedlo do uspeha. Podjetnik je takoj skočil na idejo o čezatlantskem telegrafskem prenosu. Za razliko od zemeljskih sistemov, v katerih so bili pulzi regenerirani s pomočjo releja, naj bi se prekooceanska linija vodila z enim kablom. Field je bil zagotovljen možnost, da pošlje signal velikimoddaljenost od Samuela Morseja in Michaela Faradaya.


William Thompson je to teoretično utemeljitev objavil in leta 1855 objavil zakon o vzajemnih kvadratih. Čas vzpona impulza skozi kabel brez induktivnega bremena je določen s konstantnim časom RC vodnika dolžine L, ki je enak rcL 2, pri čemer je r upor in zmogljivost na dolžino enote. Thomson je prispeval tudi k tehnologiji podvodnega kabla. Izpopolnil je zrcalni galvanometer, na katerega so najmanjša odstopanja ogledala, ki so jih povzročila toka, povečala projekcijo na zaslon. Kasneje je izumil napravo, ki beleži signale s črnilom na papirju. Tehnologija podmorskih kablov je bila izboljšana po pojavu leta 1843 v Angliji v Guateperchu. Ta smola drevesa, ki raste na Malajskem polotoku, je bila idealna izolator, ker je bila termoplastična, mehčana z ogrevanjem in po ohlajenju vrnjena v trdno obliko, kar omogoča izolacijo prevodnikov. Pod pritiskom in temperaturo na dnu oceana so se izboljšale njegove izolacijske lastnosti. Gutaperch je ostal glavni material za izolacijo podmorskih kablov pred odkritjem polietilena leta 1933.

Projekti za guske

Cyrus Field je vodil 2 projekta, od katerih prvi ni uspel, drugi pa se je uspešno končal. V obeh primerih so bili kabli sestavljeni iz ene 7-žilne žice, obdane z gutaperčo in oklepno jekleno žico. Korozijsko zaščito je zagotovila penetrirana konoplja. Morska milja modelnega kabla leta 1858 je tehtala 907 kg, čezatlantski kabel leta 1866 pa je bil težji,1622 kg /miljo, ampak ker je bil njegov volumen večji, je v vodi tehtal manj. Natezna trdnost je bila 3 tone oziroma 75 ton.
Vsi kabli so imeli en prevodnik z povratno vodo. Čeprav je odpornost na morsko vodo manjša, je nagnjena k potujočim tokovom. Prehrana je bila izvedena s pomočjo kemijskih virov toka. Na primer, projekt leta 1858 je imel 70 kosov po 11 V. Ti napetostni nivoji, skupaj z neustreznim in skrbnim shranjevanjem, so privedli do odpovedi globoko vodnih čezatlantskih kablov. Uporaba zrcalnega galvanometra je omogočila naslednjim linijam uporabo nižjih napetosti. Ker je bil upor okoli 3 ohmov na morsko miljo, na razdalji 2000 milj, so bili tokovi reda miliamperov dovolj za zrcalni galvanometer. V 60. letih 19. stoletja je bila uvedena bipolarna telegrafska koda. Morzejeve točke in poteze so zamenjali impulzi nasprotne polarnosti. Sčasoma so se razvile bolj zapletene sheme.

Ekspedicije 1857–58 in 65–66

Za polaganje prvega čezatlantskega kabla je bilo z izdajo delnic zbranih 350000 GBP. Ameriške in britanske vlade so zagotovile donosnost naložb. Prvi poskus je bil leta 1857 opravljen za prevoz kabla potrebnih 2 parnik, "Agamemnon" in "Niagara". Električarji so potrdili način, kako je ena ladja zaprla linijo od obalne postaje z naknadnim priključkom drugega konca s kablom na drugo plovilo. Prednost je bila, da je ob ohranjanju stalne električne povezave z obalo. Prvičposkus ni uspel, ko je oprema za polaganje kabla spodletela na razdalji 200 milj od obale. Izgubljen je bil na globini 37 km. Leta 1857 je glavni inženir v Niagari William Everett razvil novo opremo za polaganje kablov. Opazna izboljšava je bila avtomatska zavora, ki je delovala, ko je napetost dosegla določen prag.
Po hudi nevihti, ki je Agamemnona skoraj utonila, so se ladje srečale sredi oceana, 25. junija 1858 pa so ponovno začele postavljati čezatlantski kabel. "Niagara" se je preselila na zahod in "Agamemnon" - na vzhod. Izvedena sta bila dva poskusa, ki ju je prekinila poškodba kabla. Ladje so se vrnile na Irsko po zamenjavi. 17. julija se je flota spet srečala. Po manjših napakah je bila operacija uspešna. S konstantno hitrostjo 5-6 vozlov, je Niagara 4. avgusta vstopila v Trinity Bay. Newfoundland Istega dne je Agamemnon prispel v zaliv Valencia na Irskem. Kraljica Viktorija je poslala prvo pozdravno sporočilo, opisano zgoraj. Ekspedicija leta 1865 se je končala z neuspehom v 600 milj od Newfoundlanda, in le poskus leta 1866 je bil uspešen. Prvo sporočilo o novi liniji je bilo poslano iz Vancouvera v London 31. julija 1866. Poleg tega je bil najden konec izgubljenega kabla leta 1865 in tudi linija je bila uspešno zaključena. Hitrost prenosa je bila 6-8 besed na minuto po ceni 10 $ /besedo.

Telefonske komunikacije

Leta 1919 je ameriško podjetje AT & T začelo študijo o možnosti postavitve čezatlantskega telefonskega kabla. VLeta 1921 je bila položena globokomorska telefonska linija med Ki-Westom in Havano. Leta 1928 je bilo predlagano polaganje kabla brez repetitorjev z enim glasovnim kanalom prek Atlantskega oceana. Visok strošek projekta (15 milijonov dolarjev) sredi Velike depresije, pa tudi izboljšave na področju radijskih tehnologij so prekinile projekt. Z začetkom tridesetih let prejšnjega stoletja je razvoj elektronike omogočil vzpostavitev podmorskega kabelskega sistema z repetitorji. Zahteve za načrtovanje vmesnikov z vmesnimi povezavami so bile brez primere, saj so morale naprave 20 let nemoteno delovati na dnu oceana. Za zanesljivost sestavnih delov, vključno z elektronskimi žarnicami, so veljale stroge zahteve. Leta 1932 so bile že električne žarnice, ki so uspešno prestale test za 18 let. Rabljene radiotehnike so bistveno slabše od najboljših vzorcev, vendar so bile zelo zanesljive. Zaradi tega je TAT-1 delal 22 let in nobena svetilka ni delovala. Druga težava je bila polaganje ojačevalcev na odprtem morju na globini do 4 km. Na postaji ladje, ki jo želite spustiti na kable s spiralnim oklepom, se lahko pojavi presežek. Uporabili smo prilagodljiv ojačevalnik, ki bi ga lahko opremili z opremo za telegrafske kable. Vendar so fizične omejitve prilagodljivega transponderja omejile njegovo pasovno širino na 4-žilni sistem. British Post je razvil alternativni pristop s togimi repetitorji, ki so precej večji v premeru in pasovni širini.

Izvajanje TAT-1

Projekt je bilobnovljena po drugi svetovni vojni. Leta 1950 je bila fleksibilna tehnologija ojačevalnika testirana s sistemom, ki je povezoval Key West in Havano. Poleti 1955 in 1956 je bil položen prvi čezatlantski telefonski kabel med Obanom na Škotskem in Clarenceville na otoku. Newfoundland, veliko krajši od obstoječih telegrafskih linij. Vsak kabel je imel dolžino približno 1950 navtičnih milj in ga je sestavljalo 51 repetitorjev. Njihovo število je bilo določeno z maksimalno napetostjo na terminalih, ki se lahko uporablja za hrano, ne da bi to vplivalo na zanesljivost visokonapetostnih komponent. Napetost je bila +2000 na enem koncu in -2000 na drugi. Pasovna širina sistema je bila določena s številom repetitorjev. Poleg repetitorjev je bilo na liniji vzhod-zahod 8 podvodnih equatorjev in 6 na zahod-vzhod. Popravili so nakopičene premike v frekvenčnem pasu. Čeprav je skupna izguba pri pasovni širini 144 kHz znašala 2100 dB, je uporaba izenačevalnikov in repetitorjev zmanjšala to vrednost na manj kot 1 dB.

Uvod TAT-1

V prvih 24 urah po izstrelitvi, 25. septembra 1956, je bilo opravljenih 588 klicev iz Londona in Združenih držav ter 119 od Londona do Kanade. TAT-1 je takoj potrojil pasovno širino čezatlantskega omrežja. Frekvenčni pas kabla je bil 20-164 kHz, kar je omogočilo 36 govornih kanalov (4 kHz), od katerih je bilo 6 razdeljenih med Londonom in Montrealom ter 29 - med Londonom in New Yorkom. En kanal je bil namenjen za telegraf in storitev. Sistem je vključeval tudi zemeljske povezave preko Newfoundlanda in podvodno sceno z Novo Škotsko. To sodve liniji sta sestavljali en kabel s 271 navtičnimi miljami s 14 trdimi repetitorji, ki jih je oblikovala pošta Združenega kraljestva. Skupna zmogljivost je bila 60 govornih kanalov, od katerih jih je bilo 24 povezanih z Novo Fundlandijo in Novo Škotsko.

Nadaljnje izboljšave TAT-1

Linija TAT-1 je stala 42 milijonov USD. Strošek 1 milijona dolarjev na kanal je spodbudil razvoj terminalske opreme, ki bi učinkoviteje uporabljala pasovno širino. Število glasovnih kanalov v standardnem pasu 48 kHz se je povečalo z 12 na 16 z zmanjšanjem njihove širine s 4 na 3 kHz. Druga novost je bil začasni interpolacijski jezik (TASI), ki ga je razvil Bell Labs. TASI je dovolil podvojitev števila glasovnih verig zaradi premora v govoru.

Optični sistemi

Prvi transoceanski optični kabel TAT-8 je začel veljati leta 1988. Ponavljalniki obnovijo impulze s pretvorbo optičnih signalov v električne in nazaj. Dva delovna para vlaken sta delovala pri hitrosti 280 Mbit /s. Leta 1989 je IBM s pomočjo tega čezatlantskega internetnega kabla pristal na financiranje linije T1 med Univerzo Cornwall in CERN, kar je močno izboljšalo povezavo med ameriškimi in evropskimi deli zgodnjega interneta. Do leta 1993 je bilo po vsem svetu operiranih več kot 125 tisoč kilometrov TAT-8. Ta številka je skoraj skladna s skupno dolžino analognih podmorskih kablov. Leta 1992 je začel delovati TAT-9. Hitrost vlaken je bila povečana na 580 Mb /s.

Tehnološki preboj

Konec leta 1990 je razvoj optičnih ojačevalnikov, dopiranih z erbijem, povzročilkvantni preskok kot podmorski kabelski sistemi. Svetlobne signale z valovno dolžino okoli 155 mikronov lahko neposredno povežemo, pasovna širina pa ni več omejena na hitrost elektronike. Prvi optično izboljšan sistem, ki je potekal čez Atlantski ocean, je bil leta 1996 TAT 12/13. Hitrost prenosa za vsakega od dveh parov vlaken je bila 5 Gb /s. Sodobni optični sistemi lahko prenašajo tako velike količine podatkov, da je redundanca kritična. Sodobni optični kabli, kot je npr. Dve drugi povezavi povezujeta obalne postaje z vsake strani Atlantskega oceana. Podatki se prenašajo preko obroča v obe smeri. V primeru pečine je obroč samozdravljenje. Promet se pretvori v rezervne pare vlaken v delovnih kablih.