Подводный кабель связи — это кабель, проложенный по морскому дну между наземными станциями для передачи телекоммуникационных сигналов через океан и море. Первые подводные кабели связи были проложены в 1850-х годах и обеспечивали телеграфный трафик, устанавливая первые мгновенные телекоммуникационные связи между континентами, например, первый трансатлантический телеграфный кабель , который вступил в строй 16 августа 1858 года.
Подводные кабели впервые соединили все континенты мира (кроме Антарктиды ), когда Ява была соединена с Дарвином, Северная территория , Австралия, в 1871 году в ожидании завершения строительства австралийской сухопутной телеграфной линии в 1872 году, соединившейся с Аделаидой, Южная Австралия , а оттуда с остальными. Австралии. [1]
Последующие поколения кабелей передавали телефонный трафик, а затем трафик передачи данных . В этих ранних кабелях в сердцевинах использовались медные провода, но в современных кабелях используется технология оптоволокна для передачи цифровых данных , включая телефонный, Интернет-трафик и частный трафик данных. Современные кабели обычно имеют диаметр около 25 мм (1 дюйм) и весят около 1,4 тонны на километр (2,5 коротких тонны на милю; 2,2 длинных тонны на милю) для глубоководных участков, которые составляют большую часть трассы, хотя они крупнее и более тяжелые кабели используются для мелководных участков вблизи берега. [2] [3]
После того как Уильям Кук и Чарльз Уитстон в 1839 году представили свой работающий телеграф , идея подводной линии через Атлантический океан стала рассматриваться как возможный триумф будущего. Сэмюэл Морс заявил о своей вере в него еще в 1840 году, а в 1842 году он погрузил провод, изолированный просмоленной коноплей и каучуком , [4] [5] в воду Нью-Йоркской гавани и телеграфировал через него. Следующей осенью Уитстон провел аналогичный эксперимент в заливе Суонси . Хороший изолятор , закрывающий провод и предотвращающий утечку электрического тока в воду, был необходим для успеха длинной подводной линии. Каучук был опробован Морицем фон Якоби , прусским инженером-электриком , еще в начале 19 века.
Другая изоляционная смола, которую можно было плавить при нагревании и легко наносить на провод, появилась в 1842 году. Гуттаперча , клейкий сок дерева Palaquium Gutta , был завезен в Европу Уильямом Монтгомери , шотландским хирургом на службе Великобритании . Ост-Индская компания . [6] : 26–27 Двадцатью годами ранее Монтгомери видел в Сингапуре кнуты, сделанные из гуттаперчи , и полагал, что они пригодятся при изготовлении хирургических аппаратов. Майкл Фарадей и Уитстон вскоре обнаружили достоинства гуттаперчи как изолятора, а в 1845 году последний предложил использовать ее для покрытия провода, который предполагалось проложить от Дувра до Кале . [7] В 1847 году Уильям Сименс , в то время офицер прусской армии, проложил первый успешный подводный кабель с использованием гуттаперчевой изоляции через Рейн между Дойцем и Кельном . [8] В 1849 году Чарльз Винсент Уокер , электрик Юго-Восточной железной дороги , погрузил под воду 3 км (2 мили) провода, покрытого гуттаперчей, у побережья Фолкстона, что было успешно испытано. [6] : 26–27
В августе 1850 года, получив ранее концессию от французского правительства, компания Джона Уоткинса Бретта по подводному телеграфированию на английском канале проложила первую линию через Ла-Манш , используя переоборудованный буксир «Голиаф» . Это была просто медная проволока, покрытая гуттаперчей , без какой-либо другой защиты, и успеха она не имела. [6] : 192–193 [9] Однако эксперимент послужил гарантией возобновления концессии, и в сентябре 1851 года восстановленная Submarine Telegraph Company из правительственного корабля « Блейзер» проложила защищенный основной, или настоящий, кабель . который был отбуксирован через Ла-Манш. [6] : 192–193 [10] [7]
В 1853 году были проложены более успешные кабели, связавшие Великобританию с Ирландией , Бельгией и Нидерландами и пересекшие пояса в Дании . [6] : 361 Британско -ирландская магнитная телеграфная компания 23 мая завершила первую успешную ирландскую связь между Портпатриком и Донагади с использованием угольщика Уильяма Хатта . [6] : 34–36 Тот же корабль использовался для сообщения из Дувра в Остенде в Бельгии компанией Submarine Telegraph. [6] : 192–193 Тем временем компания Electric & International Telegraph проложила два кабеля через Северное море , от Орфорд-Несс до Схевенингена , Нидерланды. Эти кабели были проложены колесным пароходом «Монарх» , который впоследствии стал первым судном с постоянным оборудованием для прокладки кабеля. [6] : 195
В 1858 году пароход «Эльба» использовался для прокладки телеграфного кабеля из Джерси на Гернси , далее в Олдерни , а затем в Уэймут ; прокладка кабеля была успешно завершена в сентябре того же года. Вскоре возникли проблемы: к 1860 году произошло одиннадцать разрывов из-за штормов, приливов и движения песка, а также износа камней. В отчете Института инженеров-строителей в 1860 году были изложены проблемы, связанные с оказанием помощи в будущих операциях по прокладке кабеля. [11]
В Крымской войне важную роль сыграли различные виды телеграфии ; это было впервые. В начале кампании в Бухаресте была телеграфная связь, связанная с Лондоном. Зимой 1854 года французы продлили телеграфную связь до побережья Черного моря . В апреле 1855 года британцы проложили подводный кабель из Варны на Крымский полуостров , чтобы новости о Крымской войне могли достичь Лондона за несколько часов. [12]
Первую попытку прокладки трансатлантического телеграфного кабеля предпринял Сайрус Вест Филд , который убедил британских промышленников профинансировать и проложить его в 1858 году . [7] Однако технологии того времени не были способны поддержать проект; С самого начала у него были проблемы, и он проработал всего месяц. Последующие попытки в 1865 и 1866 годах с крупнейшим в мире пароходом SS Great Eastern использовали более совершенную технологию и создали первый успешный трансатлантический кабель. Позже компания Great Eastern проложила первый кабель, идущий в Индию из Адена, Йемен, в 1870 году.
С 1850-х по 1911 год британские подводные кабельные системы доминировали на самом важном рынке — в Северной Атлантике . Британцы имели преимущества как со стороны предложения, так и со стороны спроса. Что касается поставок, в Британии были предприниматели, готовые вложить огромные суммы капитала, необходимые для строительства, прокладки и обслуживания этих кабелей. С точки зрения спроса, обширная колониальная империя Великобритании привела к развитию бизнеса для кабельных компаний со стороны информационных агентств, торговых и судоходных компаний, а также британского правительства. Во многих британских колониях проживало значительное количество европейских поселенцев, что делало новости о них интересными для широкой общественности в родной стране.
Британские официальные лица считали, что зависимость от телеграфных линий, проходящих через небританскую территорию, представляет угрозу безопасности, поскольку линии могут быть перерезаны, а сообщения могут быть прерваны во время войны. Они стремились к созданию всемирной сети внутри империи, которая стала известна как « Всекрасная линия» , и, наоборот, готовили стратегии для быстрого прерывания коммуникаций противника. [13] Самым первым действием Британии после объявления войны Германии в Первой мировой войне было то, что кабельное судно Alert (а не CS Telconia , как часто сообщается) [14] перерезало пять кабелей, связывающих Германию с Францией, Испанией и Азорскими островами, и через них в Северную Америку. [15] После этого единственным способом связи в Германии была беспроводная связь, а это означало, что Комната 40 могла подслушивать.
Подводные кабели были экономической выгодой для торговых компаний, поскольку владельцы судов могли связаться с капитанами, когда они достигли пункта назначения, и дать указания, куда идти дальше, чтобы забрать груз, на основе сообщенной информации о ценах и поставках. Британское правительство очевидно использовало телеграммы для поддержания административной связи с губернаторами по всей своей империи, а также для дипломатического взаимодействия с другими странами и общения со своими воинскими частями в военное время. Географическое положение британской территории также было преимуществом, поскольку оно включало как Ирландию на восточной стороне Атлантического океана, так и Ньюфаундленд в Северной Америке на западной стороне, что обеспечивало кратчайший путь через океан, что значительно снижало затраты.
Несколько фактов позволяют увидеть это доминирование в отрасли в перспективе. В 1896 году в мире существовало 30 кораблей-кабелеукладчиков, 24 из которых принадлежали британским компаниям. В 1892 году британские компании владели и управляли двумя третями мировых кабелей, а к 1923 году их доля все еще составляла 42,7 процента. [16] Во время Первой мировой войны британская телеграфная связь была почти полностью бесперебойной, при этом ей удалось быстро перерезать немецкие кабели по всему миру. [13]
На протяжении 1860-х и 1870-х годов британский кабель расширялся на восток, в Средиземное море и Индийский океан. Телеграмма 1863 года в Бомбей (ныне Мумбаи ), Индия, обеспечила решающую связь с Саудовской Аравией . [17] В 1870 году Бомбей был связан с Лондоном подводным кабелем в результате совместной операции четырех кабельных компаний по указанию британского правительства. В 1872 году эти четыре компании были объединены в гигантскую международную компанию Eastern Telegraph Company , принадлежавшую Джону Пендеру . Дочерней компанией Eastern Telegraph Company стала вторая дочерняя компания, Eastern Extension, China and Australasia Telegraph Company, широко известная просто как «Extension». В 1872 году Австралия была связана кабелем с Бомбеем через Сингапур и Китай, а в 1876 году кабель соединил Британскую империю от Лондона с Новой Зеландией. [18]
Первые транстихоокеанские кабели, обеспечивающие телеграфную связь, были построены в 1902 и 1903 годах, соединив материковую часть США с Гавайями в 1902 году и Гуам с Филиппинами в 1903 году. [19] Канада, Австралия, Новая Зеландия и Фиджи также были связаны в 1902 году с Транс-Тихоокеанский участок Красной линии . [20] Япония была подключена к системе в 1906 году. Обслуживание за пределами атолла Мидуэй было прекращено в 1941 году из-за Второй мировой войны, но остальная часть оставалась в эксплуатации до 1951 года, когда FCC дала разрешение на прекращение операций. [21]
Первый транстихоокеанский телефонный кабель был проложен от Гавайев до Японии в 1964 году с продолжением от Гуама до Филиппин. [22] Также в 1964 году кабельная система Содружества Тихоокеанского Союза (COMPAC) с пропускной способностью 80 телефонных каналов открылась для трафика из Сиднея в Ванкувер, а в 1967 году - система Содружества Юго-Восточной Азии (SEACOM) с емкостью 160 телефонных каналов, открыт для движения транспорта. В этой системе использовалось микроволновое радио из Сиднея в Кэрнс (Квинсленд), кабельное соединение от Кэрнса до Маданга ( Папуа-Новая Гвинея ), Гуама , Гонконга , Кота-Кинабалу (столица штата Сабах , Малайзия), Сингапура , а затем по суше по микроволновому радио до Куала-Лумпура. . В 1991 году кабельная система North Pacific была первой регенеративной системой (т. е. с ретрансляторами ), которая полностью пересекла Тихий океан от материковой части США до Японии. Американская часть NPC производилась в Портленде, штат Орегон, с 1989 по 1991 год на заводе STC Submarine Systems, а затем на Alcatel Submarine Networks. Система была проложена компанией Cable & Wireless Marine на CS Cable Venture .
Трансатлантические кабели XIX века состояли из внешнего слоя железной, а позже и стальной проволоки, обернутого каучуком, обертывания из гуттаперчи , окружавшего в сердцевине многожильный медный провод. Ближайшие к каждому береговому десанту участки имели дополнительную защитную бронепроволоку. Гуттаперча, природный полимер, похожий на резину, обладал почти идеальными свойствами для изоляции подводных кабелей, за исключением довольно высокой диэлектрической проницаемости, которая делала кабель высокой емкостью . В 1837 году Уильям Томас Хенли разработал машину для покрытия проводов шелковой или хлопчатобумажной нитью, которую он в 1857 году превратил в машину для обмотки подводных кабелей на фабрике, которая стала WT Henley's Telegraph Works Co., Ltd. [ 23] [24] Компания India Rubber, Gutta Percha and Telegraph Works , основанная семьей Сильвер и давшая это название одному из районов Лондона , поставляла сердечники Henley's, а также, в конечном итоге, производила и прокладывала готовые кабели. [24] В 1870 году Уильям Хупер основал Hooper's Telegraph Works для производства своего запатентованного сердечника из вулканизированной резины , сначала для того, чтобы снабжать других производителей готового кабеля, которые начали конкурировать с сердечниками из гуттаперчи. Позже компания расширилась до полного производства кабеля и его прокладки, включая строительство первого кабельного судна, специально предназначенного для прокладки трансатлантических кабелей. [24] [25] [26]
Гуттаперча и каучук не были заменены в качестве изоляции кабеля до тех пор, пока в 1930-х годах не появился полиэтилен . Даже тогда этот материал был доступен только военным, и первый подводный кабель с его использованием не был проложен до 1945 года, во время Второй мировой войны, через Ла-Манш . [27] В 1920-х годах американские военные экспериментировали с кабелями с резиновой изоляцией в качестве альтернативы гуттаперче, поскольку американские интересы контролировали значительные поставки каучука, но не имели легкого доступа к производителям гуттаперчи. Разработка Джоном Т. Блейком в 1926 году депротеинизированной резины улучшила непроницаемость кабелей для воды. [28]
Многие ранние кабели пострадали от нападения морских обитателей. Изоляцию могли съесть, например, виды Teredo (корабельный червь) и Xylophaga . Пенька , проложенная между броней из стальной проволоки, открывала вредителям путь к проникновению. Поврежденная броня, что не было редкостью, также служила входом. Зафиксированы случаи перекусывания акулами кабелей и нападения рыбы-пилы . В одном случае в 1873 году кит повредил кабель Персидского залива между Карачи и Гвадаром . Кит, очевидно, пытался использовать трос, чтобы счистить ракушек в том месте, где трос спускался с крутого обрыва. Несчастный кит запутался хвостом в петлях кабеля и утонул. Корабль для ремонта кабеля «Янтарная ведьма» смог лишь с трудом поднять трос, отягощенный телом мертвого кита. [29]
Первые подводные телеграфные кабели дальнего действия имели серьезные электрические проблемы. В отличие от современных кабелей, технологии XIX века не допускали наличия в кабеле линейных усилителей - повторителей . Большие напряжения использовались, чтобы попытаться преодолеть электрическое сопротивление их огромной длины, но распределенная емкость и индуктивность кабелей в совокупности искажали телеграфные импульсы в линии, уменьшая пропускную способность кабеля , серьезно ограничивая скорость передачи данных для телеграфной работы до 10–12. слов в минуту .
Еще в 1816 году Фрэнсис Рональдс заметил, что электрические сигналы замедляются при прохождении через изолированный провод или сердечник, проложенный под землей, и определил причину индукции, используя аналогию с длинной лейденской банкой . [30] [31] Тот же эффект был замечен Латимером Кларком (1853) на сердечниках, погруженных в воду, и особенно на длинном кабеле между Англией и Гаагой. Майкл Фарадей показал, что эффект вызван емкостью между проводом и окружающей его землей (или водой). Фарадей заметил, что когда провод заряжается от батареи (например, при нажатии телеграфного ключа), электрический заряд в проводе индуцирует противоположный заряд в воде по мере ее движения. В 1831 году Фарадей описал этот эффект в так называемом законе индукции Фарадея . Поскольку два заряда притягиваются друг к другу, возбуждающий заряд замедляется. Сердечник действует как конденсатор , распределенный по длине кабеля, который в сочетании с сопротивлением и индуктивностью кабеля ограничивает скорость, с которой сигнал проходит через проводник кабеля.
Ранние конструкции кабелей не позволяли правильно проанализировать эти эффекты. Известно, что EOW Уайтхаус отверг эти проблемы и настаивал на том, что трансатлантический кабель возможен. Когда он впоследствии стал электриком Atlantic Telegraph Company , он оказался вовлеченным в публичный спор с Уильямом Томсоном . Уайтхаус считал, что при достаточном напряжении можно управлять любым кабелем. Томсон считал, что его закон квадратов показывает, что замедление невозможно преодолеть более высоким напряжением. Его рекомендация была использовать кабель большего размера. Из-за чрезмерного напряжения, рекомендованного Уайтхаусом, первый трансатлантический кабель Сайруса Вест Филда никогда не работал надежно и в конечном итоге закоротил океан, когда Уайтхаус увеличил напряжение сверх предела конструкции кабеля.
Томсон разработал сложный генератор электрического поля, который минимизировал ток за счет резонанса кабеля, а также чувствительный зеркальный гальванометр со световым лучом для обнаружения слабых телеграфных сигналов. Томсон разбогател на гонорарах за эти и несколько связанных с ними изобретений. Томсон был возведен в ранг лорда Кельвина за его вклад в эту область, главным образом за точную математическую модель кабеля, которая позволила спроектировать оборудование для точной телеграфии. Воздействие атмосферного электричества и геомагнитного поля на подводные кабели также мотивировало многие ранние полярные экспедиции .
Томсон провел математический анализ распространения электрических сигналов в телеграфных кабелях на основе их емкости и сопротивления, но, поскольку длинные подводные кабели работали с низкой скоростью, он не учел влияние индуктивности. К 1890-м годам Оливер Хевисайд разработал современную общую форму уравнений телеграфиста , которая включала эффекты индуктивности и была важна для распространения теории линий передачи на более высокие частоты , необходимые для высокоскоростной передачи данных и голоса.
Хотя прокладка трансатлантического телефонного кабеля серьезно рассматривалась с 1920-х годов, технология, необходимая для экономически целесообразной телекоммуникации, не была разработана до 1940-х годов. Первая попытка проложить пупинизированный телефонный кабель провалилась в начале 1930-х годов из-за Великой депрессии .
ТАТ-1 (Трансатлантическая № 1) была первой трансатлантической телефонной кабельной системой. Между 1955 и 1956 годами кабель был проложен между заливом Галланах, недалеко от Обана , Шотландия, и Кларенвиллем, Ньюфаундлендом и Лабрадором . Он был открыт 25 сентября 1956 года и первоначально имел 36 телефонных каналов.
В 1960-х годах трансокеанские кабели представляли собой коаксиальные кабели , которые передавали сигналы голосового диапазона с частотным мультиплексированием . Постоянный ток высокого напряжения подается на повторители с питанием по внутреннему проводнику (двусторонние усилители, расположенные через определенные промежутки вдоль кабеля). Репитеры первого поколения остаются одними из самых надежных ламповых усилителей, когда-либо созданных. [32] Более поздние модели были транзисторными. Многие из этих кабелей все еще можно использовать, но от них отказались, поскольку их мощность слишком мала, чтобы быть коммерчески жизнеспособными. Некоторые из них использовались в качестве научных инструментов для измерения волн землетрясений и других геомагнитных явлений. [33]
В 1942 году компания Siemens Brothers из Нью-Чарльтона , Лондон, совместно с Национальной физической лабораторией Соединенного Королевства адаптировала технологию подводного кабеля связи для создания первого в мире подводного нефтепровода в ходе операции «Плутон» во время Второй мировой войны . Активные оптоволоконные кабели могут быть полезны при обнаружении сейсмических событий, которые изменяют поляризацию кабеля. [34]
В 1980-х годах были разработаны оптоволоконные кабели . Первым трансатлантическим телефонным кабелем, в котором использовалось оптическое волокно, был ТАТ-8 , который был введен в эксплуатацию в 1988 году. Волоконно-оптический кабель состоит из нескольких пар волокон. Каждая пара имеет по одному волокну в каждом направлении. ТАТ-8 имел две рабочие пары и одну резервную. За исключением очень коротких линий, подводные оптоволоконные кабели включают повторители через регулярные промежутки времени.
В современных оптоволоконных повторителях используется полупроводниковый оптический усилитель , обычно волоконный усилитель, легированный эрбием . Каждый ретранслятор содержит отдельное оборудование для каждого волокна. К ним относятся преобразование сигнала, измерение ошибок и контроль. Твердотельный лазер передает сигнал на следующий участок волокна. Твердотельный лазер возбуждает небольшой участок легированного волокна, которое само по себе действует как лазерный усилитель. Когда свет проходит через волокно, он усиливается. Эта система также обеспечивает мультиплексирование с разделением по длине волны , что значительно увеличивает пропускную способность волокна.
Повторители питаются постоянным постоянным током, проходящим по проводнику рядом с центром кабеля, поэтому все повторители в кабеле подключаются последовательно. На конечных станциях установлено оборудование электропитания. Обычно оба конца совместно генерируют ток: один конец обеспечивает положительное напряжение, а другой — отрицательное. При нормальной работе виртуальная точка заземления существует примерно посередине кабеля. Усилители или повторители получают мощность за счет разности потенциалов между ними. Напряжение, передаваемое по кабелю, часто составляет от 3000 до 15 000 В постоянного тока при токе до 1100 мА, причем ток увеличивается с уменьшением напряжения; ток при 10 000 В постоянного тока составляет до 1650 мА. Следовательно, общая мощность, передаваемая по кабелю, часто достигает 16,5 кВт. [35] [36]
Оптическое волокно, используемое в подводных кабелях, выбрано из-за его исключительной четкости, позволяющей прокладывать расстояние более 100 километров (62 мили) между ретрансляторами, чтобы свести к минимуму количество усилителей и вызываемые ими искажения. Неповторяющиеся кабели дешевле, чем повторяющиеся, и их максимальная дальность передачи ограничена, хотя с годами она увеличилась; в 2014 году в эксплуатации находились неповторяющиеся кабели длиной до 380 километров (240 миль); однако для этого требуется, чтобы ретрансляторы без питания располагались каждые 100 км. [37]
Растущий спрос на эти оптоволоконные кабели превысил возможности таких поставщиков, как AT&T. [ когда? ] Необходимость переносить трафик на спутники привела к ухудшению качества сигналов. Чтобы решить эту проблему, AT&T пришлось улучшить свои возможности по прокладке кабеля. Компания инвестировала 100 миллионов долларов в производство двух специализированных судов для прокладки волоконно-оптического кабеля. В их число входили лаборатории на кораблях для сращивания кабеля и проверки его электрических свойств. Такой полевой мониторинг важен, поскольку стекло оптоволоконного кабеля менее пластично, чем медный кабель, который использовался ранее. Корабли оснащены подруливающими устройствами , повышающими маневренность. Эта возможность важна, поскольку оптоволоконный кабель должен быть проложен прямо от кормы, что было еще одним фактором, с которым не приходилось сталкиваться судам, прокладывающим медный кабель. [38]
Первоначально подводные кабели представляли собой простое соединение «точка-точка». С развитием подводных ответвлений (SBU) одна кабельная система может обслуживать более одного пункта назначения. В современных кабельных системах волокна теперь обычно располагаются в виде самовосстанавливающегося кольца, чтобы повысить их избыточность, при этом подводные секции следуют по разным путям на дне океана . Одной из причин такого развития событий было то, что пропускная способность кабельных систем стала настолько большой, что было невозможно полностью дублировать кабельную систему спутниковой пропускной способностью, поэтому возникла необходимость обеспечить достаточные возможности наземного резервного копирования. Не все телекоммуникационные организации желают воспользоваться этой возможностью, поэтому современные кабельные системы могут иметь две точки подключения в некоторых странах (где требуется резервная возможность) и только одну точку подключения в других странах, где резервная возможность либо не требуется. , мощности страны достаточно малы, чтобы их можно было резервировать другими средствами, или резервное копирование считается слишком дорогим.
Дальнейшим развитием резервных путей помимо подхода самовосстанавливающихся колец является ячеистая сеть , в которой оборудование быстрой коммутации используется для передачи услуг между сетевыми путями практически без влияния на протоколы более высокого уровня, если путь становится неработоспособным. Чем больше путей становится доступным для использования между двумя точками, тем меньше вероятность того, что один или два одновременных сбоя помешают сквозному обслуживанию.
По состоянию на 2012 год операторы «успешно продемонстрировали долгосрочную безошибочную передачу данных со скоростью 100 Гбит/с через Атлантический океан» по маршрутам длиной до 6000 км (3700 миль), [39] что означает, что типичный кабель может передавать за границу десятки терабит в секунду. . За последние несколько лет скорость быстро росла: всего тремя годами ранее, в августе 2009 года, на этом маршруте предлагалась скорость 40 Гбит/с. [40]
Коммутация и морская маршрутизация обычно увеличивают расстояние и, следовательно, задержку в оба конца более чем на 50%. Например, задержка в пути туда и обратно (RTD) или задержка самых быстрых трансатлантических соединений составляет менее 60 мс, что близко к теоретическому оптимуму для морского маршрута. Хотя теоретически длина большого кругового маршрута (GCP) между Лондоном и Нью-Йорком составляет всего 5600 км (3500 миль), [41] для этого требуется несколько участков суши ( Ирландия , Ньюфаундленд , остров Принца Эдуарда и перешеек, соединяющий Нью-Брансуик с Новой) . Скотия ), который предстоит пересечь, а также чрезвычайно приливный залив Фанди и сухопутный маршрут вдоль северного побережья Массачусетса от Глостера до Бостона и через довольно застроенные районы до самого Манхэттена . Теоретически использование этого частичного наземного маршрута может привести к тому, что время прохождения туда и обратно составит менее 40 мс (что является минимальным временем скорости света), не считая переключений. На маршрутах с меньшим количеством земли время в пути туда и обратно может в долгосрочной перспективе приближаться к минимуму скорости света .
Тип оптического волокна, используемого в неповторяющихся и очень длинных кабелях, часто представляет собой PCSF (сердечник из чистого кварца) из-за его низких потерь - 0,172 дБ на километр при передаче лазерного света с длиной волны 1550 нм. Большая хроматическая дисперсия PCSF означает, что для его использования требуется передающее и приемное оборудование, разработанное с учетом этого; это свойство также можно использовать для уменьшения помех при передаче нескольких каналов по одному волокну с использованием мультиплексирования с разделением по длине волны (WDM), которое позволяет передавать несколько оптических каналов несущей по одному волокну, каждый из которых несет свою собственную информацию. WDM ограничен оптической полосой пропускания усилителей, используемых для передачи данных по кабелю, и расстоянием между частотами оптических несущих; однако это минимальное расстояние также ограничено: минимальное расстояние часто составляет 50 ГГц (0,4 нм). Использование WDM может уменьшить максимальную длину кабеля, хотя эту проблему можно решить, проектируя оборудование с учетом этого.
Оптические пост-усилители, используемые для увеличения мощности сигнала, генерируемого оптическим передатчиком, часто используют волоконный лазер с диодной накачкой, легированный эрбием. Диод часто представляет собой мощный лазерный диод с длиной волны 980 или 1480 нм. Эта установка позволяет получить усиление до +24 дБм доступным способом. Использование вместо этого волокна, легированного эрбием-иттербием, позволяет получить коэффициент усиления +33 дБм, однако опять же количество мощности, которое может быть подано в волокно, ограничено. В конфигурациях с одной несущей доминирующим ограничением является фазовая автомодуляция, вызванная эффектом Керра , который ограничивает усиление до +18 дБм на волокно. Вместо этого в конфигурациях WDM ограничение из-за перекрестной фазовой модуляции становится преобладающим. Оптические предварительные усилители часто используются для подавления теплового шума приемника. Накачка предварительного усилителя лазером 980 нм приводит к шуму не более 3,5 дБ, при этом шум 5 дБ обычно получается при использовании лазера 1480 нм. Шум необходимо фильтровать с помощью оптических фильтров.
Рамановское усиление можно использовать для увеличения дальности действия или пропускной способности кабеля без повторителя путем объединения двух частот в одно волокно; один передает сигналы данных на длине волны 1550 нм, а другой накачивает их на длине волны 1450 нм. Запуск частоты накачки (лазерной накачки) мощностью всего в один ватт приводит к увеличению дальности действия на 45 км или увеличению мощности в 6 раз.
Другой способ увеличить дальность действия кабеля — использовать повторители без питания, называемые удаленными оптическими предусилителями (ROPA); они по-прежнему считаются неповторяющимися, поскольку ретрансляторы не требуют электроэнергии, но требуют передачи лазерного луча накачки вместе с данными, передаваемыми по кабелю; свет накачки и данные часто передаются по физически разным волокнам. ROPA содержит легированное волокно, которое использует свет накачки (часто лазерный свет с длиной волны 1480 нм) для усиления сигналов данных, передаваемых по остальным волокнам. [37]
В настоящее время 99% трафика данных, пересекающего океаны, передается по подводным кабелям. [42] Надежность подводных кабелей высока, особенно когда (как отмечалось выше) в случае обрыва кабеля доступно несколько путей. Кроме того, общая пропускная способность подводных кабелей составляет терабиты в секунду, в то время как спутники обычно обеспечивают только 1000 мегабит в секунду и демонстрируют более высокую задержку . Однако строительство типичной трансокеанской подводной кабельной системы мощностью в несколько терабит обходится в несколько сотен миллионов долларов. [43]
В результате стоимости и полезности этих кабелей они высоко ценятся не только корпорациями, строящими и эксплуатирующими их с целью получения прибыли, но и национальными правительствами. Например, правительство Австралии считает свои подводные кабельные системы «жизненно важными для национальной экономики». Соответственно, Австралийское управление по коммуникациям и средствам массовой информации (ACMA) создало защитные зоны, ограничивающие деятельность, которая потенциально может повредить кабели, связывающие Австралию с остальным миром. ACMA также регулирует все проекты по прокладке новых подводных кабелей. [44]
Подводные кабели важны как для современной армии, так и для частного бизнеса. Американские военные , например, используют подводную кабельную сеть для передачи данных из зон конфликта командному составу в США. Прерывание кабельной сети во время интенсивных операций может иметь прямые последствия для военных на местах. [45]
Почти все оптоволоконные кабели от ТАТ-8 в период с 1988 года по примерно 1997 год были построены консорциумами операторов. Например, в ТАТ-8 насчитывалось 35 участников, включая большинство крупнейших международных операторов того времени, таких как корпорация AT&T . [46] В конце 1990-х годов, вне консорциума, были построены два кабеля, финансируемые из частных источников, что предшествовало массовой спекулятивной гонке за строительство финансируемых из частных источников кабелей, пик которых составил более 22 миллиардов долларов инвестиций в период с 1999 по 2001 год. За этим последовал банкротство и реорганизация кабельных операторов, таких как Global Crossing , 360networks , FLAG , Worldcom и Asia Global Crossing. Глобальная сеть Tata Communications (TGN) — единственная оптоволоконная сеть, находящаяся в полной собственности компании Tata Communications и охватывающая планету. [47]
Большинство кабелей в 20 веке пересекли Атлантический океан и соединили США и Европу. Однако начиная с 1990-х годов мощности в Тихом океане значительно расширились. Например, в период с 1998 по 2003 год около 70% подводного оптоволоконного кабеля было проложено в Тихом океане. Частично это является ответом на растущее значение азиатских рынков в мировой экономике. [48]
После десятилетий крупных инвестиций в уже развитые рынки, такие как трансатлантические и транстихоокеанские маршруты, в 21 веке усилились усилия по расширению подводной кабельной сети для обслуживания развивающегося мира . Например, в июле 2009 года подводная волоконно-оптическая кабельная линия подключила Восточную Африку к более широкому Интернету. Компанией, предоставившей этот новый кабель, была SEACOM , 75% акций которой принадлежат инвесторам из Восточной и Южной Африки. [49] Реализация проекта была отложена на месяц из-за роста пиратства на побережье. [50]
Инвестиции в кабели представляют коммерческий риск, поскольку кабели покрывают 6200 км дна океана, пересекают подводные горные хребты и разломы. По этой причине большинство компаний приобретают мощность только после того, как кабель будет готов. [51] [52] [53] [54]
Антарктида — единственный континент, до которого еще не дошел подводный телекоммуникационный кабель. Телефонный, видео- и электронный трафик необходимо передавать в остальной мир через спутниковые каналы связи, доступность и пропускная способность которых ограничена. Базы на самом континенте способны общаться друг с другом по радио , но это только локальная сеть. Чтобы стать жизнеспособной альтернативой, оптоволоконный кабель должен выдерживать температуру -80 °C (-112 °F), а также значительные нагрузки от льда, протекающего со скоростью до 10 метров (33 фута) в год. Таким образом, подключение к более крупной магистральной сети Интернета с высокой пропускной способностью, обеспечиваемой оптоволоконным кабелем, по-прежнему остается пока невыполнимой экономической и технической задачей в Антарктике. [55]
Кабели могут быть повреждены рыболовными траулерами , якорями, землетрясениями, мутными течениями и даже укусами акул. [56] [57] На основе исследований разрывов в Атлантическом океане и Карибском море было обнаружено, что в период с 1959 по 1996 год менее 9% были вызваны природными явлениями. В ответ на эту угрозу сети связи получила развитие практика прокладки кабелей. Средняя частота повреждений кабеля составляла 3,7 на 1000 км (620 миль) в год с 1959 по 1979 год. После 1985 года этот показатель снизился до 0,44 повреждений на 1000 км в год из-за повсеместного заглубления кабеля, начиная с 1980 года. [58] Тем не менее, обрывы кабелей ни в коем случае не остались в прошлом: только в Атлантике проводится более 50 ремонтов в год [59] и значительные поломки в 2006 , 2008 , 2009 и 2011 годах .
Способность рыболовных траулерных сетей вызывать повреждения кабелей вполне могла быть использована во время Холодной войны . Например, в феврале 1959 года произошла серия из 12 обрывов пяти американских трансатлантических кабелей связи. В ответ корабль ВМС США « Рой О. Хейл » задержал и провел расследование советского траулера « Новороссийск» . Анализ судового журнала показал, что он находился в районе каждого из тросов, когда они порвали. На палубе "Новоросийска" также были обнаружены обрывки троса . Оказалось, что тросы тащили за собой корабельные сети, а затем перерезали, когда их вытащили на палубу, чтобы освободить сети. Позиция Советского Союза в отношении расследования заключалась в том, что оно было необоснованным, но Соединенные Штаты сослались на Конвенцию о защите подводных телеграфных кабелей 1884 года, которую Россия подписала (до образования Советского Союза), как на доказательство нарушения международных норм. протокол. [60]
Береговые станции могут обнаружить обрыв кабеля с помощью электрических измерений, например, с помощью рефлектометрии во временной области с расширенным спектром (SSTDR), типа рефлектометрии во временной области , которую можно очень быстро использовать в реальных условиях. В настоящее время SSTDR может собрать полный набор данных за 20 мс. [61] Сигналы расширенного спектра передаются по проводу, а затем наблюдается отраженный сигнал. Затем он сопоставляется с копией отправленного сигнала, и алгоритмы применяются к форме и времени сигналов для обнаружения разрыва.
К месту разрыва будет отправлено судно для ремонта кабеля, чтобы поставить маркерный буй возле места разрыва. В зависимости от ситуации используются несколько типов захватов . Если морское дно песчаное, для проникновения под поверхность и захвата кабеля используется грейфер с жесткими зубцами. Если трос находится на каменистой морской поверхности, грейфер более гибкий, с крючками по всей длине, чтобы он мог приспосабливаться к изменяющейся поверхности. [62] В особенно глубокой воде трос может оказаться недостаточно прочным, чтобы его можно было поднять как единое целое, поэтому используется специальный захват, который перерезает трос вскоре после того, как он зацеплен, и на поверхность поднимается только один отрезок троса. время, после чего присоединяется новая секция. [63] Отремонтированный кабель длиннее исходного, поэтому излишки намеренно укладываются на морском дне в форме буквы «U» . Погружной аппарат можно использовать для ремонта кабелей, проложенных на мелководье.
Ряд портов вблизи важных кабельных трасс стал базой для специализированных судов по ремонту кабеля. Галифакс , Новая Шотландия , был домом для полудюжины таких судов на протяжении большей части 20-го века, включая суда-долгожители, такие как CS Cyrus West Field , CS Minia и CS Mackay-Bennett . С двумя последними были заключены контракты на спасение жертв затонувшего Титаника . Экипажи этих судов разработали множество новых технологий и устройств для ремонта и улучшения прокладки кабеля, например « плуг ».
Подводные кабели, за которыми невозможно держать постоянное наблюдение, с конца 19 века соблазняют организации по сбору разведывательной информации. Часто в начале войн страны перерезали кабели других сторон, чтобы перенаправить поток информации в кабели, которые отслеживались. Самые амбициозные усилия были предприняты во время Первой мировой войны , когда британские и немецкие войска систематически пытались уничтожить мировые системы связи других стран, перерезав их кабели надводным кораблям и подводным лодкам. [64] Во время Холодной войны ВМС США и Агентству национальной безопасности (АНБ) удалось установить прослушивание советских подводных линий связи в ходе операции «Плющ Беллс» . В наше время широкое использование сквозного шифрования сводит к минимуму угрозу прослушивания телефонных разговоров.
Наличие кабелей в океанах может представлять опасность для морской жизни. С распространением кабельных систем и растущим спросом на межсетевые соединения, которых требует современное общество, воздействие на окружающую среду возрастает.
Подводные кабели могут влиять на морскую жизнь по-разному.
Экосистемы морского дна могут быть нарушены прокладкой и обслуживанием кабелей. Последствия установки кабеля обычно ограничиваются определенными областями. Интенсивность помех зависит от способа установки.
Кабели часто прокладывают в так называемой придонной зоне морского дна. Бентическая зона — это экологическая область на дне моря, где обитают бентос, моллюски и крабы, а также где расположены поверхностные отложения, представляющие собой отложения вещества и частиц в воде, обеспечивающие среду обитания морских видов.
Отложения могут быть повреждены при прокладке кабеля, прокладке траншей с помощью водяных струй или вспахивании. Это может привести к переработке отложений, изменяя субстрат, из которого они состоят.
По данным ряда исследований, на биоту донной зоны присутствие кабелей влияет незначительно. Однако наличие кабелей может спровоцировать поведенческие нарушения у живых организмов. [65] Основное наблюдение заключается в том, что наличие кабелей обеспечивает твердую основу для прикрепления анемонов. Эти организмы в большом количестве встречаются вокруг кабелей, проходящих через мягкие отложения, которые обычно не подходят для этих организмов. Это также относится и к камбале . Хотя это и малозаметно, наличие кабелей также может изменить температуру воды и, следовательно, нарушить окружающую естественную среду обитания.
Однако эти нарушения не очень устойчивы с течением времени и могут стабилизироваться в течение нескольких дней. Кабельные операторы стараются реализовать меры по прокладке кабелей таким образом, чтобы избегать зон с чувствительными и уязвимыми экосистемами.
Запутывание морских животных в кабелях является одной из основных причин повреждения кабелей. Киты и кашалоты — основные животные, которые запутываются в кабелях и повреждают их. Тем не менее, встреча этих животных с кабелями может привести к травмам, а иногда и к смерти. Исследования, проведенные между 1877 и 1955 годами, сообщили о 16 разрывах кабеля, вызванных запутыванием китов, 13 из них - кашалотами. С 1907 по 2006 год было зафиксировано 39 таких событий. [66] Для предотвращения подобных инцидентов постепенно внедряются методы захоронения кабелей.
Хотя подводные кабели расположены на морском дне , рыбная ловля может повредить кабели. Рыбаки, использующие методы рыболовства, включающие очистку морского дна или перетаскивание такого оборудования, как тралы или клетки, могут повредить кабели, что приведет к потере жидкостей, а также химических и токсичных материалов, из которых состоят кабели.
Районы с высокой плотностью подводных кабелей имеют то преимущество, что они более безопасны от рыбной ловли. За счет донных и осадочных зон морская фауна в этих морских регионах лучше защищена благодаря ограничениям и запретам. Исследования показали положительное влияние на фауну, окружающую зоны прокладки кабеля. [67]
Подводные кабели изготавливаются из медных или оптических волокон , окруженных несколькими защитными слоями из пластика, проволоки или синтетических материалов. Кабели также могут состоять из диэлектрических жидкостей или углеводородных жидкостей, которые действуют как электрические изоляторы. Эти вещества могут быть вредны для морской жизни. [68]
Рыболовство, старение кабелей и морские животные, которые сталкиваются с кабелями или запутываются в них, могут повредить кабели и распространить токсичные и вредные вещества в море. Однако воздействие подводных кабелей ограничено по сравнению с другими источниками загрязнения океана.
Существует также риск выброса загрязняющих веществ, захороненных в отложениях. Когда осадки повторно взвешиваются в результате прокладки кабелей, могут выделяться токсичные вещества, такие как углеводороды.
Предварительные анализы позволяют оценить уровень токсичности отложений и выбрать маршрут кабеля, позволяющий избежать ремобилизации и рассеивания загрязнителей отложений. А новые, более современные технологии позволят использовать при строительстве кабеля менее загрязняющие материалы. [66]
Прокладка и обслуживание кабелей требует использования машин и оборудования, которые могут вызывать звуковые или электромагнитные волны, которые могут беспокоить животных, которые используют волны, чтобы ориентироваться в пространстве или общаться. Подводные звуковые волны зависят от используемого оборудования, особенностей участка морского дна, на котором расположены кабели, и рельефа местности. [66]
Подводный шум и волны могут изменить поведение некоторых подводных видов, например, миграцию, нарушение коммуникации или размножения.
Подводные кабели проблематичны с точки зрения безопасности по нескольким причинам: карты подводных кабелей широко доступны; потому что множество различных угроз ставят под угрозу их безопасность; и из-за сложности, которую представляет их защита, учитывая сложность и масштаб задачи.
Как уже упоминалось, подводные кабели связи подвергаются многочисленным угрозам, некоторые из которых связаны со стихийными бедствиями и несчастными случаями с участием людей, другие – с преднамеренными действиями. Обзор этих потенциальных угроз и нарушений безопасности критически важной морской инфраструктуры, такой как кабели, позволит классифицировать их по четырем категориям. [69]
Прежде всего, непреднамеренный вред , касающийся стихийных бедствий, которые потенциально могут нанести ущерб инфраструктуре, или последствий человеческой деятельности, отсутствия технического обслуживания, приводящего к износу и поломке, а также ошибок, таких как столкновения или рыбная ловля. Например, в 2022 году острова Тонга в Тихом океане были отключены от Интернета после того, как извержение вулкана уничтожило все подводные кабели в этом районе, в частности, повредив 827-километровый подводный кабель. [70] Что касается человеческих ошибок, то, по оценкам, на коммерческое рыболовство и судоходство приходится примерно 40% ущерба, нанесенного подводной кабельной инфраструктуре. [71]
Далее можно выделить умышленные действия . Этот термин относится к физическим атакам и диверсиям, нацеленным на подводные кабели, [72] в том числе: войны и гражданские войны (во время которых кабели становятся стратегическими целями, как в Украине [73] ), терроризм, голубая преступность и межнациональные преступления. -государственные атаки.
В-третьих, мы можем считать, что киберугрозы стали серьезной проблемой из-за высокой связности подводных инфраструктур и, особенно, подводных кабелей связи. Большой поток данных и информации и их потенциальная ценность представляют большой интерес для хакеров, поэтому для защиты от этих новых типов атак на целостность подводных кабелей также целесообразно принять меры по киберрискам и разработать меры безопасности, кроме физической защиты.
Наконец, категория гибридных угроз и войны в серой зоне может относиться к ситуациям, когда государства используют подрывные меры, выходящие за пределы порога прямых военных действий, что затрудняет атрибуцию; эти действия обычно намеренно маскируются под несчастные случаи или действия негосударственных субъектов, чтобы скрыть настоящего преступника. [69] Именно так можно понимать диверсию «Северного потока» .
По сути, очевидно, что проблемы безопасности, связанные с подводными кабелями, обширны и сложны. Они сочетают в себе природу и деятельность человека, несчастные случаи и преднамеренные действия.
Как поясняется, преднамеренные угрозы, нависшие над кабелями, относятся к физическим атакам и диверсиям, нацеленным на подводные кабели. Здесь снова можно определить различные способы упомянутой атаки, жертвой которых могут стать кабели. [74]
Наиболее распространенным способом является физическое уничтожение , предполагающее повреждение оборудования с помощью оружия, взрывчатых веществ или погружных технологий. Другая форма физического разрушения заключается в отвлечении от кабелей, но нацелена на них косвенно: атакуя кабельные станции или обслуживающую инфраструктуру, злоумышленники делают невозможным любое функционирование или ремонт. Таким образом, забота о безопасности подводных кабелей должна также учитывать то, что происходит на суше.
Другой способ атаки — кража данных и разведки . В этом сценарии преступники стремятся не разрушать, а эксплуатировать. Речь идет о краже информации, шпионаже и разведывательных операциях по перехвату кабелей на море. Наземные прокладки кабелей и станции передачи данных также являются основными целями для похитителей данных и шпионов.
Наконец, третий способ атаки — цифровые средства — относится к ранее упомянутым кибератакам. Взламывая системы управления сетями, злоумышленники могут манипулировать различными кабельными системами, наблюдать за сетями и трафиком данных, распознавать физические уязвимости кабелей и потенциально иметь возможность отслеживать, нарушать и перенаправлять трафик. Обеспокоенность по поводу безопасности в области киберугроз с годами возросла и теперь стала одним из наиболее важных чувствительных вопросов с точки зрения вопросов безопасности подводных кабелей.
Еще одним важным аспектом последствий для безопасности подводных кабелей связи являются основные действующие лица, участвующие в этой глобальной угрозе морской и подводной среды. Здесь можно провести различие между угрозами, спонсируемыми государством, и угрозами, исходящими от негосударственных субъектов . [74]
Первая категория включает прямые угрозы, возникающие в результате действий государства, с конкретными примерами потенциально угрожающих действий. В этих случаях некоторые страны упоминаются чаще, чем другие, в исследованиях и специализированной прессе, [74] такие как Россия , Китай , [75] Северная Корея , [76] Иран , [77] Израиль , [77] и Турция . [78] Таким образом, эти состояния можно рассматривать как угрожающие деятельности по подводным кабелям, поскольку они регулярно описываются как таковые.
Наблюдения за перемещениями российских подводных лодок в территориальных водах и вблизи кабелей [79] продолжают вызывать опасения, что кабелями могут манипулировать или их перерезать в рамках стратегии гибридной войны российского ВМФ. [74] Конфликт на Украине также усилил опасения международного сообщества и членов НАТО , которые теперь опасаются, что могут столкнуться с подрывными действиями, направленными на разжигание конфликта, его экспорт и дальнейшую дестабилизацию. [74]
Китай, похоже, придерживается другой стратегии. [74] Через корпорации и мегакомпании, аффилированные или, по крайней мере, близкие к центральному государству, Китай значительно расширяет свое участие в строительстве, ремонте и обслуживании подводных кабелей и инфраструктуры; и тем самым усиливает свой контроль над коммуникационными потоками. Например, китайская компания HMN Technologies построила или отремонтировала почти 100 из 400 подводных кабелей в мире. [80] Эта ситуация беспокоит и Запад, который опасается, что Китай воспользуется ситуацией для перехвата данных и создания технологической зависимости некоторых регионов мира от Китая. Кроме того, у Китая есть военная возможность нанести существенный ущерб подводной кабельной сети путем саботажа или уничтожения одного или нескольких кабелей. На данный момент такие действия, похоже, не соответствуют их нынешней стратегии, оставаясь скорее потенциальной угрозой, чем непосредственной реальностью.
С другой стороны, также важно не сосредотачиваться исключительно на тех государственных субъектах, которые, как известно, используют тактику серой зоны в политических целях. Краткий обзор исследований и тематических публикаций также подчеркивает отсутствие разнообразия в происхождении этих статей. Подавляющее большинство доступных публикаций, посвященных потенциальным государственным опасностям для подводных кабелей и инфраструктуры, исходит от западных стран и исследователей. Это указывает на потенциальное отсутствие ретроспективного взгляда на деятельность лидеров западного мира на море, а также на гиперфокусировку на китайских и российских угрозах, вызванную исключительно западной точкой зрения. На сегодняшний день не существует подтвержденных и общедоступных отчетов, достоверно документирующих преднамеренные нападения на кабельную сеть, независимо от того, были ли они приписаны России , Китаю или любому другому субъекту. [74]
В прошлом, противодействуя негосударственным угрозам, террористические организации продемонстрировали свою заинтересованность и способность атаковать важнейшую инфраструктуру. Таким образом, угроза все еще существует, и правительствам необходимо принять меры против потенциальных атак на подводную кабельную сеть с целью дестабилизации рынков и коммуникаций. Однако на данный момент, если ни одна террористическая организация, похоже, не обратила свое внимание на эти телеграммы и если эти угрозы все еще находятся в сфере сценариев и ожиданий, их все равно необходимо учитывать.
Хотя безопасность подводных кабелей сопряжена со многими угрозами их долгосрочному выживанию и множеством потенциально опасных сторон, нам также необходимо внимательно изучить меры реагирования, разрабатываемые для защиты этой критически важной морской инфраструктуры. Пришедшие с опозданием, но постепенно возникающие международные организации и государства организуются для обеспечения защиты этих технологий. Комитеты, документы и политики создаются с целью законодательного регулирования и стандартизации отношений и взаимосвязей, связанных с подводными кабелями и их безопасностью.
Роль UNCLOS (и ее критика) в управлении делами, связанными с подводными кабелями, почти систематически рассматривается в публикациях, посвященных безопасности и управлению кабелями. ЮНКЛОС часто называют общей основой для разработки политики безопасности и международной основой (как продукт Организации Объединенных Наций) для управления подводной инфраструктурой. Однако постоянно указывается на его неадекватность в координации и эффективной защите. Таким образом, хотя Конвенция Организации Объединенных Наций по морскому праву включает конкретные положения, призванные гарантировать безопасность и защиту подводных кабелей, нельзя сказать, что это имеет большое значение или оказывает значительный сдерживающий эффект, не в последнюю очередь из-за отсутствия -принудительный характер текста. Тем не менее, связанные с безопасностью положения Конвенции, касающиеся вопросов безопасности подводных кабелей, в основном изложены в Части XII, озаглавленной «Мирное использование океанов», и подробно детализированы в статьях 113–115. [81] Таким образом, это ясно. что эти положения составляют незначительную часть Конвенции в целом и, следовательно, этот текст устарел, когда речь идет об обеспечении защиты подводных кабелей.
Учитывая отсутствие успехов ООН в принятии эффективных мер по защите кабелей, НАТО , похоже, намерено действовать самостоятельно, повышая осведомленность среди своих членов и организуя единую оборону. Таким образом, НАТО одновременно является местом для обмена опытом и исследованиями в этой области, ареной для дискуссий, на которой обсуждается и принимается решение о политике Запада в этой области, а также движущей силой совершенствования специализированного законодательства. [82] В начале 2023 года министры обороны стран НАТО обнародовали план по укреплению подводной инфраструктуры и предотвращению инцидентов, подобных инцидентам с трубопроводами «Северный поток-1» и «Северный поток -2» (их взрыв подтвержден как акт саботажа и представляет собой пример критической подводной инфраструктуры). оставаться уязвимыми для враждебных намерений и при этом легко разрушаться (точно так же, как подводные кабели). Генеральный секретарь Йенс Столтенберг объявил о создании в рамках НАТО Группы по координации критической подводной инфраструктуры , которая, помимо других обязанностей, будет отвечать за обеспечение максимальной заботы о надлежащей защите и обследовании состояния кабелей. [72] Таким образом, можно констатировать, что НАТО в настоящее время вносит основной вклад в улучшение безопасности кабелей, публикуя многочисленные статьи, отчеты и заметки по этим вопросам. С другой стороны, можно отметить, что контроль и лидерство Соединенных Штатов внутри этого института приводят к центральной роли Запада в процессе выработки политики, что в тандеме может привести к стремлению части европейцев к самообеспечению. -администрации и разрабатывать собственную политику в этой области.
Растущая активность ЕС по обеспечению безопасности своих кабелей идет достаточно хорошо, и это стоит подчеркнуть. [83] Хотя кажется, что ЕС долгое время не спешил предпринимать конкретные инициативы в этой области, теперь он, похоже, стремится ликвидировать этот разрыв, в частности, пытаясь координировать действия своих государств-членов и, прежде всего, спонсируя исследования в области безопасность и защищенность посредством подготовки обширных отчетов, посвященных конкретно вопросам безопасности, связанным с подводными кабелями [74] (в своего рода манере НАТО ). Таким образом, крайне важно признать, что литература не только оценивает существующие ситуации, но и направляется самими участниками, чтобы лучше понять свой предмет.
Может также случиться, что некоторые государства, даже если они участвуют в упомянутых выше институтах, решат проявить односторонний интерес к вопросам безопасности, связанным с подводными кабелями, чтобы напрямую защитить себя.
После нападения в октябре прошлого года вблизи порта Марселя (главного узла подводных кабелей в Средиземноморье ) Франция по инициативе своего президента Эммануэля Макрона и в рамках плана, включенного в повестку дня Министерства Армия США решила значительно усилить свои оборонительные возможности, чтобы защитить свои кабели и инфраструктуру от возможных новых атак. [72] Имея вторую по величине морскую зону в мире, Франция особенно обеспокоена нынешним отсутствием оборонного потенциала, несмотря на наличие мощной армии и флота. Новый план оснащения, получивший название «Стратегия морской войны», направлен на оснащение французского флота более совершенными роботами, дронами и подводными лодками к 2025 году и выделение дополнительных ресурсов для защиты не менее 30 кабелей, пересекающих французскую территорию . [72]
Еще одним ярким примером текущих односторонних инициатив по усилению защиты кабелей является Программа безопасности кабельных судов США (CSSP). В рамках этой программы правительство США ежегодно выплачивает ассигнования ряду судов, плавающих под его флагом, гарантируя их постоянную доступность для быстрого реагирования и защитных действий в случае любого ущерба, нанесенного одной подводной инфраструктуре, непосредственно затрагивающей Соединенные Штаты . Этот упреждающий подход гарантирует быстрый доступ и возможности защиты, реагирования и ремонта в случае потенциальных атак или инцидентов, что в некоторой степени аналогично подходу Франции. [72]
Наконец, после признания некоторых многосторонних и односторонних попыток усилить оборонный потенциал реагирования на последствия для безопасности, связанные с кабелями, необходимо рассмотреть роль частного сектора в защите подводных кабелей. Учитывая, что большинство кабелей принадлежат, эксплуатируются и обслуживаются частными транснациональными субъектами, тесное сотрудничество считается необходимым и должно быть организовано. Некоторые страны имеют общую инфраструктуру и занимают особенно важное положение в международной кабельной системе, требуя сотрудничества, выходящего за рамки традиционных двусторонних или региональных форм, как упоминалось ранее. Таким образом, необходимо наблюдать за взаимодействием между государственным и частным секторами — сфера несколько непрозрачная, но решающая для всестороннего понимания динамики кабеля и средств его защиты. Международный комитет по защите кабелей (ICPC) — еще одна область дискуссий и решений среди национальных государств-членов, компаний и корпораций. [84] Содействуя обменам между государствами, компаниями и экспертами, ICPC воплощает в себе еще один из тех международных институтов, которые работают над коллективным прогрессом в обеспечении безопасности кабелей. Там составляются отчеты и рекомендации, и все это в рамках широкого сотрудничества.
Во всех случаях основная идея этих аргументов заключается в том, что глобальное регулирование все еще относительно слабое и нуждается в улучшении. Рассмотрение этих вопросов также показывает недостаток знаний и необходимость дальнейшего продвижения исследований, чтобы лучше понять политические проблемы, связанные с управлением кабелями и последствиями для безопасности.
Несмотря на то, что подводные кабели связи являются основным инструментом современной жизни, они сталкиваются с множеством юридических проблем. В связи с ростом угроз безопасности на море и повышением осведомленности о необходимости защиты этой критически важной морской инфраструктуры дебаты вокруг этих юридических вопросов становятся все более важными. [85] Важность подводных кабелей связи возникла как особый вопрос после саботажа трубопровода «Северный поток» в 2022 году в Балтийском море. Безопасность и политическая реакция были ясны; однако с юридической точки зрения дело обстоит в меньшей степени. [86] [87] При этом возросло осознание необходимости переоценки и изменения существующего законодательства. В целом правовая среда в отношении подводных кабелей сложна и многогранна, что может вызвать проблемы при назначении ответственности и, что особенно важно, обеспечении их защиты. Без подводных кабелей связи современные общества и все взаимосвязанные объекты были бы практически неспособны функционировать. [88] Таким образом, эти кабели должны быть в большей степени защищены законодательными положениями.
Вопрос защиты подводных кабелей имеет высокую степень юридической сложности, при этом основным правовым положением является Конвенция Организации Объединенных Наций по морскому праву 1982 года (ЮНКЛОС). [89] Конвенция ООН по морскому праву (UNCLOS), касающаяся подводных кабелей, определяет отдельные географические категории, к которым применяются различные правовые положения, и этим она направлена на обеспечение защиты и функционирования подводных кабелей связи.
В разделе 2 ЮНКЛОС изложен список прав, которыми обладают государства в своих территориальных водах. В статье 3 говорится, что каждое государство имеет суверенитет над водами на расстоянии до 12 морских миль от своего побережья. В этом отношении они обладают полной юрисдикцией. В этих территориальных водах донные кабели защищены и являются юридической ответственностью этой страны. Таким образом, управление прокладкой, эксплуатацией и защитой кабелей возлагается на соответствующее государство. Одним из примеров является Новая Зеландия, которая приняла «Закон о защите подводных кабелей и трубопроводов 1996 года». [90] В рамках этого разрабатывается правовая основа для защиты и регулирования подводных кабелей, включая установление штрафов за ущерб, облегчение ремонта и минимизацию ущерба окружающей среде. [90]
Исключительные экономические зоны находятся за пределами территориальных вод, которые простираются на расстояние до 200 морских миль от побережья страны. По сути, страны имеют ограниченную правовую защиту в этих областях, но юридические положения должны соблюдаться любыми субъектами в этих областях. [89] Статья 58 ЮНКЛОС гарантирует, что все государства, как не имеющие выхода к морю, так и прибрежные, имеют право прокладывать и эксплуатировать подводные кабели по морскому дну. [89] Однако это право регулируется тремя условиями. Во-первых, использование моря и, следовательно, кабеля должно быть достаточным для всех других правовых положений ЮНКЛОС. Во-вторых, гарантированные свободы не должны мешать законному использованию моря другими странами. В-третьих, там, где прибрежное государство имеет законные полномочия, действия, связанные с подводным кабелем, не могут ущемлять права прибрежного государства, гарантированные Конвенцией ООН по морскому праву: эксплуатация ресурсов и защита окружающей среды (это распространяется и на континентальный шельф). На практике это означает, что прибрежные государства могут регулировать прокладку кабеля, требуя разрешений или выделяя определенные территории для обеспечения защиты окружающей среды и предотвращения потенциальных конфликтов, возникающих из-за эксплуатации ресурсов, как указано в статье 211. [ 91] Например, в 1993 году Бразилия приняла закон Закон, который требует от компании согласия на прокладку подводных кабелей, что также разрешено статьей 79 ЮНКЛОС. [92] Этот закон был соблюден на практике в августе 2023 года, когда Google получила экологическое разрешение от правительства Бразилии на точки приземления для своих новых Кабель Firmina, отчасти в результате минимизации ущерба окружающей среде, который они гарантировали за счет использования Nova Ambient (компании по переработке промышленных отходов). [93]
«будь то прибрежные или не имеющие выхода к морю, пользуются, с учетом соответствующих положений настоящей Конвенции, свободами, указанными в статье 87, в отношении судоходства и полетов, а также прокладки подводных кабелей и трубопроводов, а также других международно-правовых видов использования моря, связанных с эти свободы, например те, которые связаны с эксплуатацией кораблей, самолетов и подводных кабелей и трубопроводов, и совместимы с другими положениями настоящей Конвенции». [89]
ЮНКЛОС является основной основой для прокладки, эксплуатации и защиты подводных кабелей. Это гарантируется ЮНКЛОС и позволяет прибрежным и не имеющим выхода к морю государствам прокладывать и эксплуатировать кабели в открытом море, независимо от их географического положения. [89] Здесь ЮНКЛОС устанавливает правила строительства и обслуживания подводных кабелей и ограничивает такие виды деятельности, как рыболовство или постановка судов на якорь, которые потенциально могут повредить кабели в статье 114. [89] Эти положения направлены на защиту эксплуатации и безопасности подводных кабелей. кабели. Однако, что особенно важно, UNCLOS сталкивается с проблемами между свободой прокладки кабелей и защитой окружающей среды кабелей. [94]
Конвенция 1884 года о защите подводных кабелей, несмотря на то, что ее по объему заменила ЮНКЛОС, сохраняет юридическое и историческое значение для защиты важной инфраструктуры глобальной связи. До его принятия подводные кабели не имели комплексной правовой защиты и были уязвимы как для преднамеренного, так и для случайного повреждения, что могло нарушить международные коммуникационные потоки. Конвенция устранила этот пробел, установив рамки международного сотрудничества и индивидуальной ответственности.
Ключевые положения Конвенции включают криминализацию умышленного повреждения подводных кабелей (статья 2) [95] [96] и усиление международной ответственности за защиту этих важнейших кабелей. Это положение было направлено на сдерживание злоумышленников, стремящихся нарушить коммуникационные потоки, и смягчение потенциальных экономических и социальных последствий. Кроме того, Конвенция предписывала судам соблюдать минимальные расстояния от операций по прокладке кабеля (статья 5), [95] сводя к минимуму риск случайного повреждения, вызывающего сбои в работе. Этот подход подчеркивал общую ответственность всех пользователей моря за защиту кабелей, которые стали основой глобальной связи.
Хотя ЮНКЛОС предлагает более широкую нормативную базу, охватывающую различные виды использования океана и правовые режимы, историческое значение Конвенции 1884 года заключается в ее новаторской роли. [97] Это является свидетельством ранних усилий по международному сотрудничеству в защите критически важной морской инфраструктуры за пределами национальных юрисдикций, предвещая развитие глобальной правовой базы. Хотя Конвенция действительно имеет ограничения, ее наследие сохраняется и по сей день и по-прежнему играет роль, влияя на соглашения и формируя основу для взаимосвязанного мира. Более того, хотя UNCLOS действительно содержит многие правовые положения, содержащиеся в конвенции 1884 года, некоторые из них упущены, и некоторые ученые говорят, что их следует объединить в пересмотренной правовой защите кабелей. [97] Кроме того, лишь ограниченное число стран (особенно в Азии) подписали конвенцию 1884 года, и поэтому остаются вопросы относительно того, применимо ли это к ним.
Помимо уже упомянутого законодательства, отдельные страны и региональные органы часто вводят дополнительные правила, касающиеся подводной связи, по различным причинам, обычно связанным с безопасностью или конкуренцией. Ниже приведены некоторые примеры законодательства соответствующих стран:
Конвенция 1884 года о защите подводных кабелей [103] широко охватывает большинство вопросов, касающихся повреждения и ремонта подводных кабелей; однако часть его содержания также отражена в статье 114 ЮНКЛОС. В частности, он устанавливает уголовную ответственность за умышленное или неосторожное повреждение подводных кабелей связи. Чаще всего подозревается, что эти повреждения были причинены рыболовными судами, [104] и в этом случае ответственность лежит на капитане судна. В Конвенции ООН по морскому праву, но в конвенции 1884 года не содержится положения о том, что моряк должен представить доказательство жертвоприношения в письменном заявлении, подкрепленном показаниями экипажа, и это доказательство должно быть подано в консульские учреждения владельца кабеля в течение 24 часов с момента передачи кабеля. прибытие судна в первый порт после мероприятия. [97] Некоторые ученые, такие как Раха и Раджу, выдвигают идею о том, что у кораблей должно быть формальное юридическое требование сохранять определенную дистанцию от кабельных судов, чтобы избежать повреждения подводных кабелей связи, что может повысить их защиту. [105] Помимо этого, определение ответственности за повреждение подводных кабелей связи может быть затруднено, поскольку ущерб часто наносится в отдаленных морских районах, где найти доказательства может быть особенно сложно. Таким образом, повреждение подводных кабелей связи часто является областью, ответственность за которую возникает редко.
Хотя ЮНКЛОС в определенной степени охватывает охрану окружающей среды, правоприменение в значительной степени оставлено на усмотрение государств (только это универсально согласовано в территориальных водах). Проложенные подводные кабели связи обычно оказывают очень незначительное воздействие на морское биоразнообразие. [94] Однако прокладка кабелей может потенциально нарушить придонную среду, что может потребовать более тщательного рассмотрения с юридической точки зрения. Международная морская организация , Комиссия ОСПАР и Международный комитет по защите кабелей предоставляют рекомендации по лучшим экологическим практикам при прокладке и эксплуатации кабелей, но они не имеют обязательной юридической силы. [106] [107] [108] Одной из ключевых правовых областей, которая, по мнению таких ученых, как Давенпорт, может потребовать дальнейшего юридического внимания, является вопрос о том, имеют ли государства право вводить экологические ограничения, связанные с прокладкой кабеля в ИЭЗ и на континентальном шельфе, поскольку это остается областью, оспариваемой в международном праве. [91] Кроме того, поскольку последствия изменения климата, такие как штормовые нагоны, волны, циклоны, землетрясения, наводнения и извержения вулканов, становятся серьезной реальностью, необходимость юридических соображений по защите кабелей также может стать новой областью беспокойства. . [109]
Уязвимость критически важной морской инфраструктуры была продемонстрирована в результате нападения на трубопровод «Северный поток», и поэтому уязвимость и правовая защита подводных коммуникаций, возможно, потребуют дальнейшего развития. Курбалия говорит, что помимо любых других мер для защиты этих кабелей должна быть «более надежная… международно-правовая защита». [110] Однако для обеспечения этого в существующей правовой базе необходимо в большей степени учитывать вопрос участия множества различных субъектов в эксплуатации кабелей. В дополнение к этому, Международный комитет по защите кабелей, отраслевая группа, представляющая 97% мировых кабельных операторов, продолжает подчеркивать важность инструментов мирного времени и необходимость новых соглашений для ужесточения правил, применяемых во время вооруженного конфликта. [111]
Частично проблема, связанная с правовыми положениями о подводных кабелях, связана с множеством участников, участвующих в эксплуатации и защите кабелей. Международное право, прежде всего ЮНКЛОС, было подписано и касается взаимодействия и ответственности национальных государств. Как было показано ранее на этой странице, подводные кабели принадлежат и эксплуатируются различными комбинациями частных компаний, государственных предприятий или консорциумов компаний, при этом затраты, эксплуатация / техническое обслуживание кабеля, а также роли и обязанности каждого соответствующего участника иногда неясны. . [112] В связи с этим определение ответственности за ущерб и ремонт может оказаться сложной задачей в действующей правовой базе. [113] Таким образом, хотя существующие конвенции пытаются всесторонне регулировать взаимодействие государств в океане, их положения часто с трудом охватывают тонкости государственно-частного партнерства, управляющего кабельной инфраструктурой. [97] Такое отключение может вызвать проблемы, связанные с ответственностью, что потенциально может привести к спорам, задержке ремонта и, в конечном итоге, к сбоям в работе кабелей, обеспечивающих глобальную связь. Дальнейшая юридическая работа может быть направлена на решение этой многосторонней ситуации. Совместный подход, сочетающий существующие правовые рамки на частном уровне с (новыми) международными соглашениями, которые устанавливают и обеспечивают соблюдение ответственности среди широкого круга участвующих сторон, может более эффективно защитить кабели.
Подводные кабели связи оказали большое влияние на общество. Помимо обеспечения эффективной межконтинентальной торговли и поддержки фондовых бирж, они сильно повлияли на международное дипломатическое поведение. [114] До появления подводной связи дипломаты имели в своих руках гораздо больше власти, поскольку их непосредственные руководители (правительства стран, которые они представляли) не могли немедленно их контролировать. Получение инструкций дипломатам в чужой стране зачастую занимало недели или даже месяцы. Дипломатам приходилось использовать собственную инициативу в переговорах с зарубежными странами, лишь изредка сдерживаясь их правительством. Эта медленная связь привела к тому, что дипломаты начали проводить досуг, пока ждали приказов. Расширение телеграфных кабелей значительно сократило время ответа, необходимое для инструктирования дипломатов. Со временем это привело к общему снижению престижа и власти отдельных дипломатов в международной политике и стало сигналом о профессионализации дипломатического корпуса, которому пришлось отказаться от досуговой деятельности. [115]
В 1914 году Германия совершила набег на канатную станцию острова Фаннинг в Тихом океане. [116]
Землетрясение в Ньюфаундленде в 1929 году повредило ряд трансатлантических кабелей, вызвав мощный подводный оползень . Последовательность перерывов помогла ученым проследить ход оползня. [117]
В 1986 году [118] во время опытных и предсерийных испытаний оптоволоконного кабеля ТАТ-8 и процедур его прокладки, проведенных компанией AT&T в районе Канарских островов , кабель был поврежден укусом акулы. Это показало, что акулы ныряют на глубину до 1 километра (0,62 мили), и эта глубина удивила морских биологов, которые до этого считали, что акулы неактивны на таких глубинах. Подводная кабельная связь ТАТ-8 была открыта в 1988 году. [119]
В июле 2005 года часть подводного кабеля SEA-ME-WE 3 , расположенного в 35 километрах (22 мили) к югу от Карачи , который обеспечивал основные внешние коммуникации Пакистана , вышла из строя, что нарушило почти все коммуникации Пакистана с остальным миром. и затрагивает около 10 миллионов пользователей Интернета. [120] [121] [122]
26 декабря 2006 года землетрясение в Хэнчуне в 2006 году вывело из строя многочисленные кабели между Тайванем и Филиппинами . [123]
В марте 2007 года пираты украли 11-километровый участок подводного кабеля TVH , соединявшего Таиланд , Вьетнам и Гонконг , в результате чего вьетнамские интернет-пользователи столкнулись с гораздо более низкой скоростью. Воры попытались сдать 100 тонн кабеля на металлолом. [124]
Нарушение подводного кабеля в 2008 году представляло собой серию отключений кабеля: двух из трех кабелей Суэцкого канала , двух сбоев в Персидском заливе и одного в Малайзии. Это вызвало массовые нарушения связи с Индией и Ближним Востоком . [125] [126]
В апреле 2010 года подводный кабель SEA-ME-WE 4 вышел из строя. Сообщается, что подводная кабельная система связи Юго-Восточная Азия – Ближний Восток – Западная Европа 4 (SEA-ME-WE 4), соединяющая Юго-Восточную Азию и Европу, была оборвана в трех местах у берегов Палермо, Италия . [127]
Землетрясение и цунами Тохоку 2011 года повредили ряд подводных кабелей, по которым приземляются в Японии, в том числе: [128]
В феврале 2012 года из-за обрывов кабелей EASSy и TEAMS около половины сетей в Кении и Уганде были отключены от глобального Интернета. [129]
В марте 2013 года сообщение SEA-ME-WE-4 из Франции в Сингапур было прервано дайверами недалеко от Египта. [130]
В ноябре 2014 года SEA-ME-WE 3 остановил весь трафик из Перта, Австралия , в Сингапур из-за неизвестной неисправности кабеля. [131]
В августе 2017 года из-за неисправности подводного кабеля IMEWE (Индия – Ближний Восток – Западная Европа) недалеко от Джидды, Саудовская Аравия , нарушилась работа Интернета в Пакистане. Подводный кабель IMEWE — это подводная оптоволоконная кабельная система сверхвысокой пропускной способности, которая соединяет Индию и Европу через Ближний Восток. Кабель длиной 12 091 километр (7 513 миль) имеет девять конечных станций, обслуживаемых ведущими операторами связи из восьми стран. [132]
AAE-1 , протяженностью более 25 000 километров (16 000 миль), соединяет Юго-Восточную Азию с Европой через Египет. Строительство завершено в 2017 году. [133]
В июне 2021 года Google объявила, что строит самый длинный из существующих подводных кабелей, который пройдет от восточного побережья США до Лас-Тонинаса в Аргентине, с дополнительными соединениями в Прайя-Гранде , Бразилия, и Пунта-дель-Эсте , Уругвай. Кабель обеспечит пользователям быстрый доступ с малой задержкой к продуктам Google, таким как Поиск, Gmail и YouTube , а также к облачным сервисам Google. [134]
В августе 2021 года Google и Facebook объявили, что к 2024 году они разработают подводную кабельную систему, получившую название «Абрикос», чтобы улучшить подключение к Интернету и удовлетворить растущий спрос на широкополосный доступ и беспроводную связь 5G во всем Азиатско-Тихоокеанском регионе, включая Япония , Сингапур , Тайвань , Гуам , Филиппины и Индонезия . [135]
15 января 2022 года подводное извержение вулкана Хунга Тонга Хунга Хаапай оборвало единственный международный кабель, ведущий к Тонге, и по крайней мере один из межостровных кабелей Тонги, серьезно нарушив связь с остальным миром и оставив лишь ограниченную спутниковую связь. . Кабель был отремонтирован в июле 2023 года, через 18 месяцев после первоначального повреждения. Для подтверждения оценки ущерба потребовалось 5 месяцев, и еще 7 месяцев ушло на изготовление кабеля компанией ACN. [136] [137] [138]
20 октября 2022 года подводный кабель ( SHEFA-2 ) между материковой частью Банфа , Великобритания, и Шетландскими островами был поврежден. [139] На Шетландских островах было сообщено о полном отключении телекоммуникаций и широкополосной связи, в результате чего все средства экстренной связи оказались неработоспособными. Подводный кабель между Шетландскими и Фарерскими островами также был поврежден, что привело к отсутствию резервирования и полному отключению телекоммуникаций. Сообщалось, что ущербу способствовала рыболовная деятельность.
{{cite web}}: Проверить |url=значение ( помощь ){{cite web}}: CS1 maint: bot: исходный статус URL неизвестен ( ссылка ){{cite journal}}: Требуется цитировать журнал |journal=( помощь ){{cite journal}}: Требуется цитировать журнал |journal=( помощь ){{cite news}}: CS1 maint: bot: исходный статус URL неизвестен ( ссылка )