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

Telefony vodní i podvodní

Pavel Houser , 16. červen 2017 13:00
Pavel Houser

Jako zajímavou technickou kuriozitu lze uvést, že všech 28 států NATO schválilo protokol Janus, kter...

Více






Kalendář

25. 06.

29. 06.
Cisco Live 2017
22. 07.

27. 07.
Black Hat 2017
27. 07.

30. 07.
Defcon 2017
RSS 

Zprávičky

Operátoři díky výměně kmitočtů zrychlí mobilní internet

ČTK , 23. červen 2017 12:36

Mobilní operátoři O2, T-Mobile a Vodafone si vyměnili kmitočty v pásmu 1800 MHz pro provoz rychlých ...

Více 0 komentářů

Toshiba a Western Digital stále ve sporu

ČTK , 23. červen 2017 08:39

Toshiba chce prodat čipovou divizi skupině, za kterou stojí vláda. ...

Více 0 komentářů

CETIN vyplatí PPF za loňský rok dividendu 2,36 miliardy Kč

ČTK , 23. červen 2017 08:00

CETIN loni zvýšil čistý zisk o 16 % na 2,26 miliardy Kč....

Více 0 komentářů

Starší zprávičky

VMware Horizon v cloudu Microsoft Azure

Pavel Houser , 22. červen 2017 11:50

Řešení pro poskytování desktopu jako služby za poslední roky vyzrála....

Více 0 komentářů

Akcelerátor StartupYard získal 26 milionů Kč

Pavel Houser , 22. červen 2017 11:00

Pražský startupový akcelerátor společně s Fundliftem oznámil investici, kterou získal formou neveřej...

Více 0 komentářů

Česká asociace pojišťoven k pojištění kybernetických rizik

Pavel Houser , 22. červen 2017 10:00

Policie ČR v roce 2016 šetřila 5 344 kybernetických zločinů, což je o 321 (resp. 6,4 %) více než v p...

Více 0 komentářů

Soud řešil krádež bitcoinů. Znalec řekl, že obžalovaný je vinen

ČTK , 22. červen 2017 09:00

Tržiště vykradli dva Američané, převedli z něj bitcoiny asi za 100 milionů korun. Jiříkovský následn...

Více 2 komentářů