کابل فیبر نوری زیر دریایی و طریقه نصب آن

کابل فیبر نوری زیر دریایی و طریقه نصب آن

علت استفاده از کابل فیبر نوری زیر دریایی

شبکه‌های فیبر نوری پایه و اساس اینترنت مدرن هستند و کابل زیر دریایی 99% از ترافیک شبکه بین‌المللی را حمل می‌کند. در واقع گاهی اوقات برای کابل‌کشی شبکه فیبر نوری باید از مسیرهای آبی عبور کرد. در مسیرهای آبی کوتاه نیازی نیست که نوع کابل را تغییر دهیم. اما در مواردی که مسیر عبور کابل از زیر آب طولانی باشد، باید از کابل‌های قوی و مخصوص زیر آب استفاده کرد.

کابل فیبر نوری زیر دریایی باید بتواند علاوه بر فشار آب، نیروهای ناشی از سنگ و خاک زمین را نیز تحمل کند. کابل‌های به‌کار رفته در زیر آب دارای یک پوشش از سیم‌های فولادی (Armoring) قوی هستند تا کابل سنگین و محکم شود.

ساختار هسته کابل فیبر نوری زیر دریایی دارای یک Core مرکزی مقاوم در برابر فشار است. وقتی در ساحل کابل زیردریایی به کابل ساحلی می‌رسد، باید در محل تلاقی سیم‌های فولادی، اتصال به زمین برقرار شود تا این اتصال درست و استاندارد باشد.

تاریخچه پیدایش کابل فیبر نوری زیر دریایی

اولین کابل زیر دریایی در سال 1858 برای انتقال پیام‌های تلگرافی بین اروپا و آمریکای شمالی مستقر شد. تحویل یک پیام در این شبکه بیش از 17 ساعت طول می‌کشید. مثلا 2 دقیقه و 5 ثانیه طول می‌کشید تا هر حرف پیام با کد مورس منتقل شود.

کابل‌های امروزی می‌توانند ظرفیتی عظیم و بالغ بر 340 ترابیت بر ثانیه داشته‌باشند. این ظرفیت بیش از 25 بار سریع‌تر از اینترنت خانگی است.

شرکت Google سالیان سال است که با مجموعه‌های وابسته به خود در سراسر جهان برای افزایش ظرفیت کابل فیبر نوری زیر دریایی همکاری می‌کند. برای رسیدن به این هدف باید علم فیزیک، فناوری‌های دریایی و مهندسی با کمک هم ظرفیت کابل زیر دریا را بالا ببرند.

در طول 20 سال گذشته، صنعت کابل فیبر نوری زیردریایی فراز و فرودهای مختلفی را پشت سر گذاشته‌است. این نوسانات متاثر از عرضه و تقاضای پهنای باند بین‌المللی است. در ادامه تغییرات این صنعت را طی دهه‌های مختلف بررسی می‌کنیم.

اوایل تا اواسط دهه 2000

در طول این سال‌ها میلیاردها دلار برای ساخت کابل فیبر نوری زیردریایی خرج شده‌است. این سرمایه‌گذاری بزرگ منجر به ظرفیت(عرضه) مازاد این کابل‌ها در اوایل دهه 2000 شد.

بدین سبب بسیاری از تامین کنندگان شبکه‌های کابلی زیر دریایی با مشکلات مالی روبه‌رو شدند. با ورشکست شدن شرکت‌های مادر، بازار کابل‌های زیردریایی در یک دوره 10 ساله دچار رکود شد.

اوایل تا اواسط دهه 2010

بین سال‌های 2011 تا 2015، بازار کابل فیبر نوری زیردریایی برای نصب سیستم‌های جدید و ارتقای سیستم‌های موجود با رشدی آهسته همراه بود. در این دوره تقاضای کابل زیردریایی به بازارهای جدید و در حال توسعه (مانند مسیرهای درون آسیا) متمرکز شد. مثلا سیستم‌های داخل آسیا (مسیر SJC به ASE) در این بازه زمانی آماده‌ی سرویس دهی شدند.

اواسط تا اواخر دهه 2010

طی سال‌های 2016 تا 2019، شرکت‌های ارائه دهنده خدمات ابری (CSP) و شرکت‌های خدمات رسانه‌ای (OTT) به سرمایه‌گذاران اصلی کابل فیبر نوری زیر دریایی جدید تبدیل شدند.

رشد سریع و استفاده از خدمات آمازون، فیسبوک(متا)، گوگل و مایکروسافت تقاضا برای کابل زیردریایی را افزایش داد.

سال 2020 تا امروز

امروزه تقاضای زیادی برای کابل فیبر نوری زیر دریایی با پهنای باند بالا، تاخیر کم و افزونگی بالا به ویژه در مناطق اقیانوس اطلس و آرام روبه‌رو هستیم. کابل‌های زیردریایی که امروزه تولید می‌شوند در پروژه‌های اَبَر مقیاس کننده‌ها به‌کار می‌روند.

کابل فیبر نوری زیر دریایی چیست؟

برای تعریف کلی، کابل زیردریایی شامل کابل‌های فیبر نوری است که در کف اقیانوس قرار می‌گیرند. این رشته‌های فیبر نوری اطلاعات را بین دو یا چند نقطه منتقل می‌کنند.

برای محافظت فیزیکی این کابل، آن را با ژل سیلیکونی پوشش می‌دهند و در چندین لایه پلاستیکی، سیم‌های فولادی، روکش مسی، عایق پلی‌اتیلن و نخ نایلونی پیچیده می‌شوند. این پوشش‌ها علاوه بر حفاظت فیزیکی کابل، از نشت سیگنال نیز جلوگیری می‌کند.

1-عایق پلی اتیلن، 2- روکش مسی، 3- سیم‌های فولادی، 4- فیبرهای نوری پوشیده شده با ژل سیلیکونی

کابل فیبر نوری زیر دریایی با تقویت کننده‌های نوری که دارد سیگنال را در طول کابل و در فواصل منظم (مثلا هر 60 مایل ˷100 کیلومتر) تقویت می‌کند. در انتها کابل زیردریایی داخل یک ایستگاه فرود کابل (CLS) به زمین می‌رسد و اطلاعات را با کمک فیبرهای نوری سطح زمین به مقصد نهایی می‌رساند.

این ایستگاه‌ها مانند یک مرکز داده (دیتا سنتر) عمل می‌کنند و برای کنترل عملیات کابل فیبر نوری زیردریایی جریان ترافیک اطلاعات را کنترل می‌کنند.

در این شبکه مرکز داده در ویرجینیا شمالی (سمت چپ) به یک مرکز داده دیگر در بلژیک (سمت راست) با کمک کابل زیر دریایی فیبر نوری در ساحل غربی فرانسه (اقیانوس اطلس) متصل می‌شود.

ارتباطات زیر دریایی با کمک کابل فیبر نوری

بستر زیر دریا و اقیانوس‌ها مملو از تجهیزات پیشرفته است. کابل فیبر نوری زیردریایی، قاره‌ها را مطمئن‌تر از هر ماهواره‌ای به هم متصل می‌کند. در واقع چهارچوب ارتباطات جهانی کابل زیر دریاست. شبکه جهانی روزبه‌روز در حال کامل شدن است تا شکاف‌های ارتباطی از بین بروند.

کابل‌کشی اولین کیلومتر از ساحل به زیر دریا بسیار سخت است و نیاز به تکنولوژی پیشرفته مهندسی دارد. کابل فیبر نوری تا عمق 1200 متری زیر دریا دفن می‌شود تا وارد شبکه ارتباطی شود. بیش از یک میلیون کیلومتر کابل فیبر نوری زیردریایی با فناوری‌های پیشرفته از اقیانوس‌های جهانی عبور می‌کند.

فیبرهای نوری با ضخامت کم‌تر از یک میلیمتر به هم متصل شده و در انتها با یک پوشش Armored محافظت می‌شوند. کابل فیبر نوری زیردریایی چند برابر فیبر کواکسیال اطلاعات را منتقل می‌کند.

چگونه کابل زیر دریایی توسط کشتی‌های کابلی کشیده می‌شوند؟

با انفجار جهانی ارتباطات راه دور در سراسر جهان، تقاضا برای ارتباطات زیر آب بالا رفته‌است. کابل فیبر نوری زیردریایی با کمک کشتی‌های کابلی خاصی کشیده می‌شوند. این کشتی‌ها می‌توانند هزاران مایل کابل سیم پیچی شده را در انبارهای خود نگه‌داری کند. معمولا فرآیند کابل‌کشی زیر دریا و بهره‌برداری از سیستم آن 1 تا 3 سال طول می‌کشد.

برای افزایش ولتاژ سیگنال‌های حمل شده در کابل زیر دریایی، تقویت کننده‌های ویژه‌ای در فواصل 25 مایلی در داخل کابل قرار می‌گیرد تا آن‌ها برای چندین دهه بدون شکستگی و آسیب به تقویت کننده‌ها کار کنند.

تکنیک‌های نصب کابل زیر دریایی

فرآیندهای کابل‌کشی زیر دریایی شامل مراحل مختلفی از جمله طراحی مسیر، بررسی شرایط دریایی، امکان‌پذیر بودن عملیات، نصب دریایی و راه‌اندازی است. هنگامی که کابل فیبر نوری زیر دریایی روی کشتی کابل‌گذار بارگیری می‌شود، کشتی می‌تواند ماه‌ها روی دریا برای نصب کابل شناور باشد.

در ادامه چهار تکنیک متفاوت برای نصب کابل که در بخش‌های مختلف مسیر زیر دریا به‌کار می‌روند ذکر شده‌اند:

1.    خط ساحلی Shoreline

برای به حداقل رساندن تخریب کابل در هنگام نصب، کانال‌های کابلی‌ای با کمک حفاری جهت‌دار در ساحل و صخره‌های نزدیک به ساحل ایجاد می‌شود.

2.    آب‌های کم عمق Shallow Waters

در آب‌های کم عمق و مکان‌هایی که در آن‌ها ماهیگیری انجام می‌شود، برای نصب باید کابل فیبر نوری زیر دریایی در کف دفن شوند تا آسیب‌های احتمالی کاهش یابد. تجهیزات ترال (trawler) مانند ترال‌های پرتو بزرگ برای قطع کابل‌های زیر دریا به‌کار می‌رود.

برای محافظت از کابل در مناطقی که کف دریا نرم است و احتمال لنگر انداختن کشتی وجود دارد، کابل باید در زیر آب دفن شود تا تخریب به حداقل برسد.

3.    مناطق سخت و محکم Hard Bottom Area

در مناطقی که نمی‌توان کابل را در زیر دریا دفن کرد با نصب کابل‌های Armored از آسیب عوامل خارجی به کابل جلوگیری می‌شود. این کابل‌ها به گونه‌ای قرار می‌گیرند که به صورت جانبی حرکت نکنند.

4.    اعماق اقیانوس Deep Ocean

در این مناطق چون احتمال ماهیگیری یا لنگر انداختن کشتی وجود ندارد، کابل فیبر نوری زیر دریایی تنها روی کف اقیانوس قرار می‌گیرد و تا به امروز مشکلی در این ناحیه از کابل‌کشی زیر دریایی گزارش نشده‌است.

تجهیزات دفن کابل فیبر نوری زیر دریایی

کابل درون کشتی با کمک گاوآهن زیر آب کشیده می‌شود. هنگام دفن کابل ابتدا شیاری با کمک گاوآهن ایجاد و سپس کابل فیبر نوری داخل شیار قرار می‌گیرد. دفن کابل برای انجام عملیات و بکسل تجهیزات به نیروی زیادی نیاز دارد که آن را از کشتی تامین می‌کند. در ادامه برخی از تجهیزات پرکاربرد در دفن کابل فیبر نوری ذکر شده‌اند:

• گاوآهن به دستگاهی متصل می‌شود تا ارتفاع را هنگام بلند کردن و پائین آوردن کابل کنترل کند.
• برای این‌که کابل فیبر نوری زیر دریایی به درستی وارد گاوآهن شود یک دوربین داخل آن قرار می‌گیرد.
• مغناطیس سنج بررسی می‌کند که آیا کابل به درستی در پشت گاوآهن داخل زمین دفین شده‌است یا خیر.
• با کمک باز و بسته شدن یک بازوی مکانیکی، کابل زیر دریایی از داخل گاوآهن عبور می‌کند.

گاوآهن کابل‌کشی زیردریایی دارای سه خط مجزا است:

1. یک کابل مرکزی برای عملیات کابل‌کشی
2. یک سیم بکسل برای کشیدن گاوآهن
3. خود کابل مدفون در زیر دریا

نصب و راه‌اندازی کابل فیبر نوری زیردریایی

نصب کابل فیبر نوری زیردریایی حداقل تاثیر را بر محیط زیست دارد. برای بهره‌برداری، نگهداری و تعمیر کابل آسیبی به محیط زیست نمی‌رسد. در گذشته کابل‌کشی زیر دریایی برای خطوط مخابرات طولانی بین قاره‌ای به‌کار می‌رفت.

نصب این خطوط به هیچ وجه مقرون به صرفه نبود و کشتی‌های کابلی نمی‌توانستند کابل‌های کوتاه را حمل‌ونقل کنند. در حالت ایده‌آل باید یک گودال در بستر دریا حفاری شود و در ادامه یک خط (Line) انعطاف‌پذیر داخل آن گذاشته‌شود. پس از این‌که کابل داخل این خط قرار گرفت، در بستر دریا دفن می‌شود.

خطی که داخل شیار حفاری شده قرار می‌گیرد باید مقاومت خوردگی خوبی داشته‌باشد. بدین سبب معمولا خطوط فولادی برای Lineهای کابل‌کشی استفاده می‌شوند.

مزایای کابل‌کشی زیر دریایی

کابل‌های فیبر نوری که در گذشته برای خطوط ارتباطی زیر دریا به‌کار می‌رفتند، دچار آسیب‌های مختلفی شدند. برای کاهش خطرات احتمالی امروزه کابل فیبر نوری زیردریایی را با گاوآهن‌های مخصوص در زیر دریا دفن می‌کنند.

طول کابل فیبر نوری زیر دریایی چقدر است؟

کابل‌های زیردریایی معمولا بیش از هزاران مایل/کیلومتر طول دارند. کابل فیبر نوری زیر دریایی که از مسیرهایی مانند اقیانوس آرام به آسیا می‌رسد طولی بیش از 10 هزار مایل (16 هزار کیلومتر) دارد.

از طرفی کابل‌های زیردریایی که جزایر یا کشورهای نزدیک را به‌هم متصل می‌کنند معمولا طولی به اندازه 100 مایل (160 کیلومتر) یا کم‌تر دارند. برخی از کابل‌های زیر دریایی تنها دو نقطه فرود را از طریق مسیرهای آبی به یک‌دیگر متصل می‌کنند در حالی‌که برخی از مسیرهای کابل فیبر نوری دریایی به چندین نقطه فرود می‌رسند.

مسیرهای کابل زیر دریایی در جهان

1. آتلانتیک: نیویورک را به لندن متصل می‌کند(رقابتی‌ترین مسیر جهان).
2. اقیانوس آرام: لس آنجلس به توکیو، لس آنجلس به هنگ کنک، لس آنجلس به سنگاپور و لس آنجلس به سیدنی از طریق کابل فیبر نوری زیر دریایی کشیده شده در اقیانوس آرام به هم متصل می‌شوند.
3. آمریکا: میامی به سائوپائولو، میامی به فورتالزا(برزیل) و نیویورک به سائوپائولو از طریق این شبکه کابل‌کشی به‌هم متصل می‌شوند.
4. EMEA به آسیا: لندن به سنگاپور و مارسی به بمبئی را به‌هم متصل می‌کند.

مسیرهای کابل فیبر نوری دریایی را ارائه‌دهندگان شبکه جهانی فیبر نوری مدیریت می‌کنند. این شبکه‌ها آمریکای شمالی و جنوبی، اروپا، آسیا، آفریقا و استرالیا را با کمک کابل فیبر نوری زیردریایی به‌هم متصل می‌کنند.

طولانی‌ترین مسیر کابل زیر دریایی در کجا قرار دارد؟

در حال حاضر بلندترین کابل زیردریایی سیستم SEA-MC-WE3 است که آسیای جنوب شرقی، خاورمیانه و اروپای غربی را به‌هم متصل می‌کند. این مسیر 24.2 هزار مایل (39 هزار کیلومتر) را در بر می‌گیرد. نقاط اتصال این مسیر کابلی در اروپا، خاورمیانه و هند قرار دارد.

در آینده سیستم 2Africa Pearls که توسط فیسبوک (متا) بنا خواهد شد، در جایگاه طولانی‌ترین مسیر کابل فیبر نوری زیردریایی قرار خواهد گرفت. این مسیر آتی کابلی بیش از 28 هزار مایل (45 هزار کیلومتر) را پوشش می‌دهد. این شبکه کابلی در سال 2024 آماده بهره‌برداری خواهد بود.

ویژگی‌های کلیدی کابل فیبر نوری زیر دریایی

ویژگی‌های اصلی کابل زیردریایی با ظرفیت کابل، جفت فیبر و عمر مفید آن تعریف می‌شود. در ادامه این ویژگی‌ها را بررسی می‌کنیم:

• ظرفیت: در طول دهه‌های گذشته ظرفیت سیستم‌های کابل زیر دریایی از صدها مگابیت در ثانیه به صدها ترابیت در ثانیه رسیده‌است. کابل فیبر نوری زیردریایی جدید می‌تواند حجم بسیار زیادی از اطلاعات را منتقل کند.
• جفت فیبر نوری: جفت‌های فیبر نوری در واقع دو رشته فیبر مجزا هستند که اطلاعات را در دو جهت انتقال و دریافت حمل می‌کنند. کابل‌های زیر دریایی در گذشته با 4 تا 8 جفت فیبر تولید می‌شدند. کابل فیبر نوری زیردریایی امروزی با 12، 16، 24 و 36 جفت فیبر در حال ساخت هستند.
• عمر مفید کابل زیردریایی: عمر مفید کابل زیردریایی را از دو جنبه فیزیکی و اقتصادی بررسی می‌کنند. عمر مفید کابل فیبر نوری زیر دریایی زمانی به انتها می‌رسد که دیگر قابل بهره‌برداری نباشد. کابل‌های اینترنت زیر آب به گونه‌ای مهندسی شده‌اند ک حداقل به مدت 25 سال کار کنند.

عمر مفید اقتصادی یک کابل زیردریایی زمانی تمام می‌شود که هزینه‌های استقرار و نگه‌داری از سیستم بیشتر از درآمد کابل از اجاره ظرفیت انتقال آن باشد. کابل‌های زیر دریایی جدیدتر جایگزین کابل‌های قدیمی می‌شوند زیرا با توجه به ظرفیت بالاتری که دارند، هزینه انتقال هر بیت با این کابل‌ها بسیار کم‌تر خواهد بود.

بدین سبب ممکن است زمان جایگزینی کابل فیبر نوری زیردریایی کم‌تر از 25 سال باشد. یعنی قبل از اتمام عمر مفید فیزیکی کابل مجبور به تعویض باشند.

کابل زیر دریایی با پیوند فیبر نوری در ارتباطات اینترنتی

نام دیگر کابل‌های زیردریایی Submarine Cables، Subsea Cables یا Undersea Cables هستند. حدودا 450 سیستم کابلی زیر دریایی بیش از 850 هزار مایل (1.35 میلیون کیلومتر) را در بر می‌گیرند و بخش مهمی از زیرساخت اینترنت جهانی را تشکیل می‌دهند.

با توجه به استفاده از دستگاه‌های تلفن همراه، شبکه‌های محاسبات ابری و فناوری‌های بی‌سیم جدید 5G تقاضا برای انتقال اطلاعات روبه رشد است که منجر به افزایش حجم جابه‌جایی اطلاعات در زیر دریا شده‌است.

عمق کابل اینترنت در زیردریا و اقیانوس چقدر است؟

کابل زیر دریایی در اعماق آب و قسمت‌های نسبتا صاف اقیانوس قرار می‌گیرند. مثلا کابل‌های زیردریایی اقیانوس اطلس در عمق 4 هزار متری آن قرار دارند. عمق متوسط اقیانوس اطلس 3.65 کیلومتر است و مسیرهای کابل‌کشی زیر دریایی تا حد ممکن از عمیق‌ترین قسمت‌های اقیانوس عبور نمی‌کنند.

با نزدیک شدن کابل‌های اینترنت زیردریایی به سواحل، از یک گاوآهن برای دفن کابل در کف اقیانوس استفاده می‌کنند.

تولید کنندگان و مصرف کنندگان کابل زیر دریایی چه کسانی هستند؟

معمولا طراحی، ساخت و نصب تجهیزات شبکه نوری زیردریایی توسط شرکت‌های تامین کننده و نصب کننده کابل زیر دریایی انجام می‌شود.

از مصرف کنندگان کابل زیردریایی می‌توان به شرکت‌های مخابراتی، اپراتورهای شبکه‌ی تلفن همراه، ارائه‌دهندگان خدمات ابری (CSP)، شرکت‌های خدمات رسانه‌ای (OTT)، اپراتورهای مراکز داده‌ی چند کاربری، شرکت‌های خدمات مالی (مثل بانک‌ها) و سازمان‌های دولتی هستند.

قیمت کابل زیر دریایی

فرآیند کابل‌کشی زیردریایی تا مرحله بهره‌برداری از شبکه نیازمند سرمایه‌گذاری چند میلیون دلاری است که تا حد زیادی به طول کابل زیر آب وابسته است. پیش‌بینی می‌شود تقاضا برای پهنای باند هر دو سال یک‌بار افزایش یابد و در نتیجه قیمت کابل زیردریایی روندی صعودی خواهد داشت.

 

شرکت سومیکو به عنوان اولین شرکت دانش بنیان تولید کننده کابل های فیبر نوری در ایران و تامین کننده تجهیزات لازم برای نصب و راه اندازی پروژه های عظیم فیبر نوری ، آمادگی خود را برای ارائه خدمات مشاوره، طراحی، نصب و راه اندازی وتامین کابل و قطعات فیبر نوری در سرتاسر  کشور عزیزمان اعلام می نماید.

تیر 29, 1401