Optická vlákna: kudy vedou podmořské kabely

Vojtěch Mádr , 08. březen 2013 08:00 6 komentářů
Optická vlákna: kudy vedou podmořské kabely

Optická komunikace hraje v přenosech dat stále větší roli. V poslední době se prosazuje čím dál více i na úrovni samotných čipů a jejich vnitřní komunikace. Optika má ale perspektivu také při komunikaci na extrémní vzdálenosti, důkazem mohou být současné pokusy s laserovými přenosy ve vesmíru. My se v dnešním článku zaměříme na zdánlivě konzervativnější, ale neméně zajímavou oblast – optické datové okruhy, které tvoří páteřní část dnešního internetu.

Trocha historie, aneb uvedení do kontextu

Průřez podmořským optickým kabelem (zdroj: Wikimédia))
Průřez podmořským optickým kabelem (zdroj: Wikimédia))
První experimenty s materiály, které jsou schopny vést světlo, proběhly již v 19. stol. Avšak první relevantní výzkumy, které navazovaly na tehdejší vědecko-technické objevy (hlavně objev laseru a tranzistoru), s jasným cílem - přenášet větší počet informací (bitů) na větší vzdálenost s menší energií za méně peněz, proběhly počátkem 60. let 20. století. Byl to výzkum a vývoj vynucený především potřebou přenášet a zpracovávat stále více informací, s tím podtextem, že tehdejší „měděná“ technika již nestačila.

Jako přelomový bod se uvádí moment, kdy bylo dosaženo hodnoty 20 dB/km (decibelů na kilometr) (attenuation) tj. průchodnosti světla optických materiálem. Tato hodnota znamenala, že optická vlákna se stala výhodnější než vlákna měděná.

Jako skutečný počátek tzv. „ informační revoluce“ se uvádí rok 1988, kdy byl uložen první transatlantický optický kabel. Následoval sled dalších a dalších uložení nejenom mořských kabelů, ale i pozemních. Dnes tyto linie nazýváme „informační dálnice“, které přenášejí informace v bitech rychlostí světla (poněkud však pomaleji vzhledem refrakci – indexu lomu). Jejich digitální forma umožňuje zpracování pro jakoukoli formu užití (TV, telefon – mobil, internet a informační toky apod.) - záleží jen na vstupních a výstupních zařízení. V současné době je na cca 400.000 km optických sítí s kapacitou blížící se 100 Tb/sec. (lit capacity) A v současné době zejména v Pacifiku optických kabelových sítí rychle přibývá. Pro zajímavost; průměr mořského optického kabelu činí 69 mm s váhou 10 kg/metr a kapacitou 10-30Gb/sec.

Současné podmořské trasy optických vláken globálně (Zdroj: Greg’s Cable Map)
Současné podmořské trasy optických vláken globálně (Zdroj: Greg’s Cable Map)

Další široké uplatnění optických vláken (kabelů) s doslova exponenciálním růstem instalací je v rezidenčních, ale zvl. firemních budovách či objektech a to nejen jako „komunikační“ prostředek, ale i jako regulační z hlediska úspory energie – dnes nový obor tzv. „smart gridů.

K hlavním výhodám oproti „klasickým“ měděným (vodičům) kabelům je jednak úspora materiálu, energie, vyšší kvalita přenosu informací ale především rychlost přenosu a jejich další rozvoj. Uvádí se, že „výkonnost“ v přenosu informací optickou technikou je řádově o dva až tři řády rychlejší než tomu bylo u měděných vodičů.

Současné podmořské trasy optických vláken v okolí Evropy (Zdroj: Greg’s Cable Map)
Současné podmořské trasy optických vláken v okolí Evropy (Zdroj: Greg’s Cable Map)
Výroba optických vláken potažmo optických kabelů a navazující techniky dnes patří k jednomu z nejrychleji rostoucímu odvětví ITC (Information Technology Industries). Úzce navazuje na vědu a výzkum nových materiálů, optiku, ale i fyziku a informatiku. Výzkum a výroba optických vláken včetně jejich využívání je v širokém pojetí interdisciplinární výzkumně-výrobní disciplína, která se rozvíjí komplexně a má zpětnou vazbu i na jiné „hight-tech“ obory. Postupně pronikají optická vlákna i do letectví a kosmonautiky a iluminačních systémů.

Jaký měla věda vliv na rozvoj optické technologie

  1. útlum (attenuation) – neboli průchod světla optickým materiálem během 40 let vývoje se dostal z limitní hranice 20 dB/km dnešní úrovně 2 dB/km. V laboratorních podmínkách bylo ale dosaženo již úrovně 0,37 dB/km.
  2. Jestliže přenos informací (v bitech) se uváděl v 90. letech v megabitech/sec., v roce 2000 již bylo dosaženo úrovně v gigabitech/sec.a v roce 2009 již bylo dosaženo úrovně 40 gigabitů/sec. V loňském roce 2012 bylo dosaženo přenosové frekvence 100 gigabitů (Gbit/s) a na vzdálenost 52 km byla překonaná hranice 1 petabitu/sec. !
  3. Rychlým rozvojem došlo k zjednodušení a několikanásobnému snížení váhy (2-3x) techniky spojené s optickou technologií.

Současné podmořské trasy optických vláken v Pacifiku (Zdroj: Greg’s Cable Map)
Současné podmořské trasy optických vláken v Pacifiku (Zdroj: Greg’s Cable Map)
Potřeba informací v jakékoli formě a jejich přenos a zpracování tzv. „informační revoluce“ jsou hlavním hybatelem lidské společnosti. A jejich potřeba roste exponenciálním tempem, který dnes může uspokojit jen technologie optických vláken. Odborníci odhadli, že v roce 2011 cca 65-70% všech informací (bitů) bylo šířeno optickou technikou! A předpokládá se, že do 5-6 let to bude již 90%. Pořád je tady ještě „stará“ technika založená na měděných vodičích nebo hliníkových.

Je až překvapující, že satelitní neboli družicová síť technika, která prošla taktéž převratným vývojem, přenáší jen 1 procento všech informací! V současnosti se oba systémy šíření informací vzájemně doplňují v pragmatické součinnosti!

Přehled hlavních transkontinentálních sítí :

Pořadí

 

Tichý oceán

Atlantský

oceán

Asie

 

1.

CUCN (China-USA Cable Network)

/30.800km/

80Gbit/s /

TYCO,NEC

TAT-14(Trans Atlantic Telecommunication Cable)USA-EU /15.428km/

1.870Gbit/s

 

EAC-C2C

V,JV Asie -Pacifické pobřeží

36.800km

320 Gbit/s

2.

SCCCN(Souther Cross Cable)Aust.,N.Z.,USA Network)/30.500km/

2.000 Gbit/s

/Alcatel Luc.,Fujitsu

AC-1(Atlantic Crossing) USA-UK,Hol.,Něm.

14.000km

120 Gbit/s

TYCO

APCN-2 (Asia Pacific Cable Network) JV Asie

19.000km

520 Gbit/s

NEC

3.

TPE (Trans-Pacific Express)China-USA

/26.000km/

1.280 Gbit/s/

TYCO

APOLLO, USA-UK,Francie

13.000km

Alcatel-Lucent

TIC (Tata Indicom Cable)

Indie-Singapur

3.200km

320 Gbit/s

Tata Communication

4.

TNG-Pacific/22.800km

1.600 Gbit/s

TATA Comm

Hibernia Atlantic, USA,Kanada -UK,Irsko

12.200km

i2i ,India Singapur

3.100km

160 Gbit/s

5.

JUSCN (Japan-USA Cable Network)

21.000km

1.280 Gbit/s

FUJITSU

COLUMBUS, USA-Španělsko,Portug.,Itálie

9.900km

40 Gbit/s

RJCN (Russia Japan Cable Network)

1.800km

50 Gbit/s

6.

PC-1 (Pacific Crossing)

21.000km

1.800 Gbit/s

FUJITSU,Alcatel-Luc.

AC-2(Atlantic Crossing)

Yellow, USA-UK

6.400km

320 Gbit/s

Level 3 Communication

RJK (Russia Japan Korea)

1.762km

40 Gbit/s

 

7.

AAG(Asia-America Gateway)

20.000km

700 Gbit/s

Alcatel-Lucent

Emerald Express, USA,Kanada-Island-EU

5.200km

 

TIS (Thailand-Indonesia-Sing.)

1.100km

320 Gbit/s

8.

AJC (Australia-Japan Cable Network)

12.700km

320 Gbit/s

NEC

Project Express, Kanada-UK

4.600km

 

MCS (Matrix Cable System), Singapur-Jakarta

1.000km

70 Gbit/s

 

 

 

9.

UNITY, USA-Japonsko

9.600km

4.800 Gbit/s

NEC, TYCO

 

KJCN (Korea Japan Cable Network)

500km

50 Gbit/s

Fujitsu

10.

Telstra Endeavour, Austráli-Hawai

9.100km

160 Gbit/s

Alcatel-Lucent

 

BDM (Batam Dumai Malacca)

400km

11.

PPC-1, Guam-Austrálie

6.900km

160 Gbit/s

TYCO

 

 

BLCS (Bharat Lanka Cable System), Indie-Sri Lanka

320km,

40 Gbit/s

12.

Hototu, Tahiti-Hawai

4.700km

20 Gbit/s

 

 

TSE(Taiwan Straint Express), Taiwan-Čína

270km

 

13.

Guam-Philippines

3.600km

40 Gbit/s

TYCO

 

GBI (Gulf Bridge International)

Saud.Arábie, Kuv.,SAE, Dubai,

14.

ASH/SAS, Americká Samoa-Hawai

 

 

MIC (Moratel International Cable), Singapur-Batam (Indinesia)

70km

Z uvedených tabulek je patrné, že celosvětová (globální) síť optických kabelů je v současné době skutečnou „informační“ dálnicí, bez které by doslova nemohla fungovat naše civilizace! V uvedeném přehledu je zachycena pouze síť v mezinárodním (interkontinentálním) rozsahu v čase „in-time“.

Pořadí

 

Afrika,

Afrika-Asie

Kontinentální sítě

1.

WACS (West Africa Cable System)

14.000km

600 Gbit/s

 

 

SEA-ME-WE 3

South-East Asia-Middle East-Western Europe),

39.000km

480 Gbit/s

France Telecom+China telecom

2.

SAFE (South Africa Far East)

13.104km

60 Gbit/s

FLAG Cable System (Fibre-Optical Link Around the Globe)

1.FLAG FA-1 (Flag Atlantic

2.FLAG- FALCON (Flag Alcatel-Lucent Optical Network)

3. FLAG FEA (Flag Europe Asia)

4. FLAG FNAL (Flag North Asia Loop)/Tiger

27.000km

10 Gbit/s

3.

EASSY(East Africa Submarine Cable System)

10.000km

500 Gbit/s

SEA-ME-WE 4

18.800km

1.280 Gbit/s

Alcate-Lucent

Fujitsu

4.

LION (Lower Indian Ocean Network)

Madag.-Reunion-Mauritius

1.000km

EIG (Europe India Gateway)

15.000km

3.840 Gbit/s

5.

 

I-ME-WE 3 (India-Middle East-Western Europe)

13.000km

3.840 Gbit/s

Alcatel-Lucent

Trasy ve výstavbě (Zdroj: Greg’s Cable Map)
Trasy ve výstavbě (Zdroj: Greg’s Cable Map)
V současné době jsou uváděny do provozu nové a nové sítě a řada stávajících tras je průběžně „upgradována“. Je zapotřebí uvést, že akce spojená s uložením podmořského kabelu v interkontinentálním rozsahu včetně jeho uvedení do provozu trvá velmi rychle - cca 2 roky a investičně se pohybuje v rozsahu 1 mld. USD. Neuvedli jsme sítě vnitrostátní ani „regionální“, protože je jich již velké množství a rychle přibývají či jsou „upgradovány“. Rozsah a kapacita uvedené sítě optických kabelů kopíruje ekonomickou „sílu“ jednotlivých států, resp. ekonomických center.

Pro doplnění uvádíme největší provozovatele na trhu globálních optických komunikačních sítí:

(ve většině států jsou optické sítě provozovány státními koncerny, viz Čína)

  • TE Connectivity (TYCO)
  • FUJITSU
  • NEC
  • TATA Communicatiobn
  • Level 3 Communication
  • Alcatel-Lucent
Vojtěch Mádr

Vojtěch Mádr

Autor je ekonom.


Komentáře

tmp #1
tmp 11. březen 2013 20:36

Doplním, že http://www.cablemap.info/ je krásná interaktnivní mapička s odkazem na informaci o každém kablíku.

honza #2
honza 12. březen 2013 09:28

Tichý oceán zní trochu lépe než Pacifický oceán.

LSD #3
LSD 12. březen 2013 14:07

"autor je ekonom" a předpokládám, že se nad tím ani nepozastavil :-)

Marek Turnovec #4
Marek Turnovec 12. březen 2013 21:28

Šmarjá, tak buď Pacifik, nebo Tichý oceán, ať si autor vybere, ale za ten "Pacifický oceán" by zasloužil... zpacifikovat. :-)

xurfa #5
xurfa 13. březen 2013 18:34

Ještě, že nenapsal „pacifistický“... :-)

sova #6
sova 18. březen 2013 12:10

attenuation = útlm


RSS 

Komentujeme

Chatbot mluví za mrtvého – od nápadu k realizaci

Pavel Houser , 30. listopad 2016 13:00
Pavel Houser

Na webu The Verge popsala Casey Newton příběh dvou přátel (Eugenia Kuyda a Roman Mazurenko). Peripet...

Více





Kalendář


RSS 

Zprávičky

Ruská Centrální banka oznámila masivní útok hackerů

ČTK , 06. prosinec 2016 11:00

Do systému ruské Centrální banky se letos dostali hackeři a s pomocí zfalšovaných hesel se pokusili ...

Více 0 komentářů

CETIN vydal dluhopisy za 25 miliard Kč

ČTK , 05. prosinec 2016 18:00

Česká telekomunikační infrastruktura (CETIN) upsala dluhopisy v eurech a korunách v celkovém objemu ...

Více 1 komentářů

Nahradí otisky prstů přístupová hesla?

ČTK , 05. prosinec 2016 14:30

Zní to jako skvělý nápad: zapomeňte na hesla a zamykejte telefon místo nich otiskem svého prstu. Je ...

Více 1 komentářů

Starší zprávičky

Počítač a internet má na jižní Moravě více než 75 pct domácností

ČTK , 05. prosinec 2016 10:30

Počet jihomoravských domácností, které mají počítač a přístup k internetu, se loni přehoupl na jižní...

Více 0 komentářů

Vodafone zvýšil do září počet zákazníků na 3,54 milionu

ČTK , 04. prosinec 2016 18:00

Mobilní operátor Vodafone zvýšil do konce září počet zákazníků na českém trhu meziročně o 146.000 na...

Více 0 komentářů

Nový škodlivý program ukradl údaje k milionu účtů Google

ČTK , 02. prosinec 2016 14:00

Nový škodlivý program Goolian narušil bezpečnost více než jednoho milionu účtů Google. Šíří se na za...

Více 1 komentářů

Telefony Nokia se příští rok vrátí na trh

ČTK , 02. prosinec 2016 10:30

Chytré telefony se značkou Nokia se objeví zpátky na trhu v příštím roce. Finská společnost Nokia dn...

Více 2 komentářů