Podmořský (podmořský) kabel z optických vláken, známý také jako podmořský komunikační kabel, je kabel ovinutý izolačním materiálem a položený na mořském dně za účelem zavedení telekomunikačního přenosu mezi zeměmi.
Podmořský systém optických kabelů se používá hlavně k propojení optického kabelu a internetu. Je rozdělen do dvou částí: pobřežní zařízení a podvodní zařízení. Podmořský optický kabel je nejdůležitější a nejzranitelnější částí podvodního zařízení.
Struktura zařízení
Podmořský optický kabel je položen na mořské dno pomocí svazku drátu zabaleného do izolačního pláště. Mořská voda může zabránit rušení vnějšího světla a magnetických vln, takže poměr signálu k šumu podmořského kabelu je vysoký; nedochází k časovému zpoždění při komunikaci podmořského optického kabelu. Konstrukční životnost podmořských optických kabelů je 25 let nepřetržitého provozu, zatímco umělým satelitům obvykle dochází palivo během 10 až 15 let.
Základní struktura podmořského optického kabelu je: polyethylenová vrstva, polyesterová pryskyřice nebo asfaltová vrstva, vrstva ocelových vláken, hliníková vodotěsná vrstva, polykarbonátová vrstva, měděná nebo hliníková trubka, parafín, alkanová vrstva, svazek optických vláken atd.
Podmořský optický kabelový systém se používá hlavně pro připojení optických kabelů a internetu. Je rozdělen do dvou částí: pobřežní zařízení a podvodní zařízení. Pobřežní zařízení balí a přenáší komunikační služby, jako je hlas, obraz a data. Podvodní zařízení je zodpovědné za zpracování, odesílání a přijímání komunikačních signálů. Podvodní zařízení je rozděleno do tří částí: podmořský optický kabel, opakovač a "pobočková jednotka": podmořský optický kabel je nejdůležitější a nejzranitelnější částí.
Struktura hlubokomořského optického kabelu je komplikovanější: optické vlákno je zasazeno do plastového skeletu ve tvaru drážky ve tvaru písmene U a drážka je vyplněna mastnotou nebo elastickým plastem, aby se vytvořilo jádro. Jádro je obaleno vysokopevnostním ocelovým drátem. Během procesu balení by měly být všechny mezery vyplněny vodotěsným materiálem. Pak je kolem ocelového drátu ovinuta vrstva měděné pásky a šev je svařen, aby ocelový drát a měděná trubka tvořily odpor Kombinace komprese a napětí. Na vnější straně ocelového drátu a měděné trubky by měla být přidána vrstva polyethylenového pláště. Taková těsná vícevrstvá struktura má chránit optické vlákno, zabránit rozbití a zabránit vniknutí mořské vody. V oblastech, kde jsou žraloci napadeni, se na vnější stranu podmořského kabelu přidává další vrstva polyethylenového pláště.
Struktura podmořského optického kabelu musí být silná a lehká v materiálu, ale lehký kovový hliník nelze použít, protože hliník a mořská voda budou elektrochemicky reagovat za vzniku vodíku a molekuly vodíku se rozptýlí do skleněného materiálu optického vlákna, což zvýší ztrátu optického vlákna. Proto musí podmořský optický kabel nejen zabránit vzniku vodíku uvnitř, ale také zabránit pronikání vodíku do optického kabelu zvenčí. Z tohoto důvodu bylo na počátku roku 1990 vyvinuto optické vlákno potažené uhlíkem nebo titanem, aby se zabránilo pronikání vodíku a chemické korozi. Konektor optického vlákna musí být také vysoce pevný, což vyžaduje, aby připojení udržovalo pevnost původního optického vlákna a povrch původního optického vlákna před poškozením.
Hlavní druhy
Podle různých mořských prostředí a hloubek vody může být rozdělen na hlubinné optické kabely a mělké optické kabely. V souladu s tím je struktura optického kabelu reprezentována jednovrstvou pancéřovou vrstvou a dvouvrstvou pancéřovou vrstvou. V metodě reprezentace modelu výrobku se DK používá pro jednovrstvé brnění a SK se používá pro dvouvrstvé brnění. Specifikace jsou vyjádřeny počtem a typem vláken.
Podle role a funkce lze rozdělit na
Podmořský komunikační kabel a podmořský optický napájecí kabel. První z nich se používá hlavně pro komunikační služby a druhý se používá hlavně pro podvodní přenos vysoce výkonné světelné energie
Technický princip
Sítě různých zemí světa lze považovat za velkou místní síť. Podmořské a pozemní optické kabely je spojují a vytvářejí internet. Optický kabel je "centrální nerv" internetu a Spojené státy jsou téměř "mozkem" internetu. Jako rodiště Internetu, Spojené státy ukládá mnoho webových a IM (například MSN) serverů. Ze 13 kořenových serverů, které překládají názvy domén globálně, je 10 ve Spojených státech. Přihlaste se k většině webových stránek .com a .net nebo posílejte e-maily, data Téměř všichni musí jít po Spojených státech, aby dosáhli cíle.
Podmořské kabely jsou nyní udržovány odděleně a z bezpečnostních důvodů musí být podmořské kabely udržovány také v běžných časech. Pokud by někdo vylovil podmořský kabel a přidal optické vlákno, informace by mohla být ukradena. Pokud dojde k válce, někdo může poškodit optický kabel. Podmořské kabely jsou dnes nejlepším řešením pro komunikaci. Jiné metody, jako jsou satelity a mikrovlnné trouby, mohou být použity jako doplňky, ale zdá se, že nemohou nahradit podmořské kabely, protože jejich kanály jsou omezené. Je to způsob, který umožňuje většině uživatelů komunikovat levným způsobem.
Dálkové napájení systému podmořských kabelů je velmi důležité a opakovače podél podmořského kabelu se spoléhají na vzdálené napájení přistávací stanice. Digitální opakovač používaný v podmořském optickém kabelu má mnoho funkcí a spotřeba energie je několikrát větší než u analogového opakovače podmořského kabelu. Napájení vyžaduje vysokou spolehlivost a nelze jej přerušit. Proto v oblastech, kde jsou žraloci napadeni, by měly být na vnější straně podmořského optického kabelu přidány dvě vrstvy ocelové pásky a vrstva polyethylenového vnějšího pláště. Dokonce i s tak těsnou ochranou, tam byly případy, kdy polyethylenové izolátory hlubokomořských optických kabelů byly kousnuty žraloky a způsobily výpadky proudu v pozdních 1980s.
Hlavní rysy
Ve srovnání s pozemními optickými kabely mají podmořské optické kabely mnoho výhod: Za prvé, nemusí kopat tunely nebo podporovat konzoly, takže investice je nízká a rychlost výstavby je rychlá; Vzhledem k ničení přírodního prostředí, jako je vítr a vlny, a rušení lidských výrobních činností je kabel bezpečný a stabilní, se silnou schopností proti rušení a dobrým výkonem důvěrnosti.
Konstrukční metoda
Konstrukce podmořského optického kabelu musí zajistit, aby optické vlákno nebylo ovlivněno vnějšími silami a prostředím. Základní požadavky jsou: může se přizpůsobit prostředí podmořského tlaku, oděru, koroze, biologie atd.; mít vhodnou vrstvu pancíře, aby se zabránilo poškození rybářskými vlečnými sítěmi, kotvami a žraloky; přerušení kabelu z optických vláken Současně minimalizujte délku pronikání mořské vody do optického kabelu; může zabránit pronikání vodíku do optického kabelu zvenčí a vodíku generovanému uvnitř; má obvod dálkového napájení s nízkým odporem; vydrží napětí během pokládky a recyklace; životnost je průměrná Požadavek je více než 25 let.
Hlubokomořský (nad 1 000 metrů) podmořský optický kabel přijímá pancéřovou konstrukci bez oceli, ale struktura jádra kabelu a výztužného prvku (obvykle centrální ocelový drát) musí být schopna chránit optické vlákno, aby se zabránilo vysokému tlaku mořské vody a vysokému tlaku během pokládky a recyklace. napětí. Aby se zabránilo poškození žraloky, měly by být dvě vrstvy ocelové pásky spirálovitě zabaleny na plášť hlubokomořského optického kabelu v mořské oblasti, kde jsou žraloci napadeni, a vrstva polyethylenového vnějšího pláště by měla být stlačena.
Jádrová struktura mělkého mořského (do 1000 metrů od vody) podmořského optického kabelu je stejná jako u hlubokomořského optického kabelu, ale mělký mořský optický kabel musí mít jednovrstvý nebo dvouvrstvý ocelový drátěný pancíř. Počet vrstev pancíře a vnější průměr ocelového drátu se určují podle prostředí ponorky, hloubky vody, zda ji lze zahrabat, rybolovu atd. trasy podmořského kabelu.
Proces pokládky
Projekt podmořských kabelů je uznáván jako komplexní a obtížný rozsáhlý projekt zeměmi po celém světě. V mělkých mořích, pokud je hloubka vody menší než 200 metrů, jsou kabely pohřbeny, zatímco v hlubokých mořích jsou položeny. Hydraulické tryskové pohřbívání je hlavní metodou pohřbívání. Ve spodní části pohřbeného zařízení je několik řad vodních otvorů, které jsou rozmístěny paralelně na obou stranách. Během provozu každý otvor rozprašuje vysokotlaké vodní trysky na mořské dno současně, aby odplavil sediment mořského dna a vytvořil podmořský kabelový příkop; horní část zařízení má fairlead, Používá se k vedení kabelu (optického kabelu) na dno výkopu podmořského kabelu a výkop je automaticky vyplněn přílivem. Zakopané zařízení je taženo dopředu stavební lodí a různé pokyny jsou dány prostřednictvím pracovního kabelu. Stroje na pokládání kabelů obecně nemají podvodní zakopávací zařízení a jsou položeny na povrch mořského dna hmotností podmořského kabelu.
Loď pokračuje v jízdě vpřed a pak spláchne příkop podvodním robotem, vloží optický kabel a pak spláchne písek zpět podvodním robotem, zakryje optický kabel a pak se pohybuje vpřed. Když je potřeba dokování, připojení se dokončí na lodi a pak se zapečetí a pak se pokračuje v pokládání. V současné době jsou všechny podmořské optické kabely optickými vlákny a existuje jen velmi málo kabelů a všechny kabely, které jsou v současné době položeny, jsou pohřbeny v půdě, to znamená, že podvodní robot se používá k propláchnutí výkopu a jeho vložení a následnému pohřbení půdy.
Podvodní robot ve skutečnosti používá vysokotlaké vodní čerpadlo k natlakování vody na vysoký tlak a stříkání ven, čímž spěchá z výkopu. Pokud jde o údržbu, neexistuje vůbec žádná údržba. Za normálních okolností není nutná údržba. Stačí pouze zkontrolovat, zda je optický kabel pravidelně vystaven podvodnímu robotu, a pokud ano, zakryjte bláto. Kromě toho, pokud se rozbije, použijte detektor útlumu k jeho měření, abyste získali konkrétní polohu, a pak tam jděte, abyste ji lovili, připojili nebo jinými metodami, obvykle odřízli celou poškozenou část a nahradili ji novou.
Řešení incidentů
zlomenina
Obecně existují dva hlavní důvody pro přerušení podmořského kabelu. Jedním z nich je vyšší moc, jako jsou zemětřesení a tsunami, a druhým jsou příčiny způsobené člověkem. Jakmile bude kabel odpojen, bude to mít nejen obrovský dopad na mezinárodní komunikaci, ale způsobená ztráta je ještě nevyčíslitelnější.
škoda
Kabely jsou často náchylné k poškození rybářskými trawlery, kotvami a dokonce i žraloky. Kabely jsou někdy zničeny nepřátelskými jednotkami během války. Velké zemětřesení v Newfoundlandu v roce 1929 způsobilo rozsáhlý kolaps ponorky, který způsobil poškození transatlantického kabelu.
Jakmile je současně poškozeno více podmořských kabelů (například zemětřesení), může dojít k přerušení regionálního internetu a dálkových telefonních služeb, což vede k nevyčíslitelným ztrátám. Příkladem je například zemětřesení v Hengchunu v roce 2006.
Opravte hluboký kabel a poškozená část se přivede na povrch k opravě. Poškozená část kabelu hluboké vody musí být odříznuta a přivedena na povrch k opravě. Opravený díl bude delší než původní.
Některé důležité kabely v blízkosti přístavů byly zřízeny k opravě lodí určených k opravě kabelů. Několik restaurátorských společností, jako je CS Cyrus West Field, bylo založeno poblíž Halifaxu v Novém Skotsku. Někteří velcí telekomunikační operátoři, jako jsou France Telecom a Japan Telecom, mají své vlastní podmořské kabelové lodě.
opravit
Podmořské optické kabely jsou obvykle pohřbeny v hloubce 1-2 metry pod mořským dnem. Vzhledem k tomu, že mořské dno není příliš pravidelné, optické kabely budou někdy nevyhnutelně vystaveny. Kabel z optických vláken může být zničen, když je rybářský člun ukotven nebo používá vlečnou síť k rybolovu. Proto je místo, kde kabel z optických vláken prochází po mořském dně, označeno jako zóna bez kotvení a žádné lodě nesmějí kotvit. Tento princip je stejný jako u optických kabelů na zemi. Často vidíme na silnici značky jako "V podzemí jsou optické kabely a výstavba je zakázána". Podmořské optické kabely musí být chráněny a technologie musí být posílena, aby se zlepšila pevnost v tahu samotného podmořského kabelu.
Prvním krokem v opravě je nalezení zarážky. Inženýři podmořských kabelů mohou najít přibližnou polohu bodu zlomu prostřednictvím telefonních a internetových výpadků. Pobřežní terminál může vysílat světelné impulsy a normální optické vlákno může vždy přenášet tyto impulsy v moři, ale pokud je vlákno přerušeno, puls se odrazí od tohoto bodu a pobřežní terminál může najít bod zlomu tímto způsobem. Poté musí být loděmi přivezeny nové optické kabely k opravě, ale prvním krokem je získání rozbitých optických vláken.
Pokud je optický kabel pod vodou méně než 2 000 metrů, můžete k záchraně optického kabelu použít robota. Obecně se nachází v moři s hloubkou vody asi 3 000 až 4 000 metrů. Lze použít pouze jeden typ háčku. Jednou trvá více než 12 hodin, než uchopíte drapák. Je nutné přidat kabel uprostřed po lovu přerušeného optického kabelu na lodi. Tuto práci provádí vysoce profesionální technik.
1. Poté, co se robot ponoří do vody, skenuje a detekuje přesnou polohu poškozeného podmořského optického kabelu.
2. Robot vykope podmořský optický kabel pohřbený v blátě a odřízne ho nůžkami na kabel. Lano bylo položeno na loď a robot byl přivázán k jednomu konci optického kabelu a pak byl vytažen z moře. Současně robot instaluje bezdrátový transpondér na řez.
3. Použijte stejnou metodu k vytažení další části optického kabelu z moře. Stejně jako u údržby telefonních linek jsou přístroje na lodi připojeny k oběma koncům optického kabelu a přistávací stanice podmořského optického kabelu ve dvou směrech se používá k detekci, který konec optického kabelu je blokován. Poté vezměte zpět delší část podmořského kabelu se zablokovanou částí a odřízněte ji. Druhá část byla vybavena bójí a ponechána dočasně plavat na moři.
4. Dále ručně připojte náhradní podmořský optický kabel ke dvěma zarážkám podmořského optického kabelu. Připojení konektorů optických kabelů je práce s extrémně vysokým "technickým obsahem", který není vhodný pro běžné lidi. Musí to být osoba, která byla speciálně vyškolena a získala licenci od mezinárodní organizace, než může být provozována.
5. Po připojení náhradního podmořského optického kabelu, po opakovaných testech, po normální komunikaci, bude hozen do mořské vody. V této době se podvodní robot chystá znovu "bojovat": "spláchnout" opravený podmořský optický kabel, to znamená, že pomocí vysokotlakého vodního pistole vypláchne bahno na mořském dně ze zákopu a "položí" do něj opravený podmořský optický kabel.
Nepříznivé počasí, jako je silný vítr a vlny na moři, může zároveň zpomalit restaurátorské práce.
