Optická vlákna: kudy vedou podmořské kabely

Trocha historie, aneb uvedení do kontextu

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.

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.

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.

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

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