Преди 150 години, на 16 август 1858 г., президентът на Съединените щати Джеймс Бюканън получи поздравителна телеграма от кралица Виктория и й изпрати съобщение в замяна. Първата официална размяна на съобщения по новосформирания трансатлантически телеграфен кабел бе белязана от парад и фойерверки над кметството на Ню Йорк. Празниците бяха засенчени от пожара, който се случи по тази причина и след 6 седмици кабелът излезе от експлоатация. Вярно е, че преди това той не работи много добре - съобщението на кралицата е било предадено за 165 часа.

От идеята до проекта

Първото предложение, свързано с телеграфа и Атлантическия океан, е релефна схема, в която съобщенията, изпратени от кораби, трябва да бъдат изпратени по телеграф от Нюфаундленд до останалата част на Северна Америка. Проблемът беше в изграждането на телеграфна линия по протежение на комплексния релеф на острова. Призивът с помощта на инженера, отговорен за проекта, привлечен по-късно стана незаменим за проекта на трансатлантическия кабел на американския бизнесмен и финансист Сайръс Фийлд. По време на работата си той пресичал океана повече от 30 пъти. Въпреки неуспехите, с които се сблъскваше Field, ентусиазмът му доведе до успех. Бизнесменът веднага прескочи идеята за трансатлантическо телеграфно предаване. За разлика от земните системи, в които импулсите са регенерирани от релето, трансокеанската линия трябваше да се управлява от един кабел. Полето беше уверено, че може да изпрати сигнал до големитеот Самуел Морс и Майкъл Фарадей.


Уилям Томпсън дава тази теоретична обосновка, публикувайки закона на реципрочните квадрати през 1855 г. Времето на нарастване на импулса през кабел без индуктивен товар се определя от постоянното време на RC проводника с дължина L, която е равна на rcL 2, където r е съпротивлението и капацитета на единица дължина съответно. Thomson също допринесе за технологията на подводния кабел. Той усъвършенства огледалния галванометър, към който най-малките отклонения на огледалото, причинени от ток, усилват проекцията върху екрана. По-късно той изобретил устройство, което регистрира сигналите с мастило на хартия. Технологията на подводните кабели бе подобрена след появата през 1843 г. в Англия в Guateperch. Тази смола на дървото, което расте на Малайския полуостров е идеален изолатор, тъй като е термопластичен, омекотяван чрез нагряване и се връща в твърда форма след охлаждане, което улеснява изолирането на проводниците. Под налягане и температура на дъното на океана, неговите изолационни свойства се подобриха. Gutaperch остава основният материал за изолиране на подводни кабели преди откриването на полиетилен през 1933 година.

Проекти за цигулка

Сайръс Филд ръководи 2 проекта, първият от които се провали, а вторият завърши с успех. И в двата случая кабелите се състоят от една 7-жилна жица, заобиколена от гутаперча и бронирана стоманена тел. Защитата от корозия се осигурява от проникналия коноп. Морската миля на моделния кабел през 1858 г. тежи 907 кг, а трансатлантическият кабел през 1866 г. беше по-тежък,1622 кг /км, но тъй като обемът му е по-голям, във вода тежеше по-малко. Якостта на опън е съответно 3 тона и 75 тона.
Всички кабели имат един проводник с връщаща вода. Въпреки че устойчивостта към морската вода е по-малка, тя е податлива на скитащи течения. Храненето се извършва с помощта на химически източници на ток. Например, проектът през 1858 г. има 70 елемента от по 11 V. Тези нива на напрежение, съчетани с неправилно и внимателно съхранение, доведоха до отказ на дълбоководни трансатлантически кабели. Използването на огледален галванометър позволи на следните линии да използват по-ниско напрежение. Тъй като съпротивлението беше около 3 ома за морска миля, на разстояние от 2000 мили, токове от порядъка на милиамперите бяха достатъчни за огледален галванометър. През 1860 г. е въведен биполярен телеграфен код. Точките на Морз и инсулти са заменени с импулси с противоположна полярност. С течение на времето са разработени по-сложни схеми.

Експедиции 1857—58 и 65—66

За снасянето на първия трансатлантически кабел 350000 GBP бяха събрани чрез емитиране на акции. Американските и британските правителства гарантират възвръщаемост на инвестициите. Първият опит е направен през 1857 г. за транспортиране на кабела необходими 2 парахода, "Агамемнон" и "Ниагара". Електриците одобриха начина, по който един кораб загражда линия от крайбрежната станция с последващо свързване на другия край с кабел на друг кораб. Предимството е, че докато се поддържа непрекъсната електрическа връзка с брега. първиопитът се провали, когато оборудването за полагане на кабела се провали на разстояние 200 мили от брега. Той е изгубен на дълбочина от 37 км. През 1857 г. главният инженер на Ниагара Уилям Еверет разработва ново оборудване за полагане на кабели. Забележимо подобрение е автоматичната спирачка, която действа, когато напрежението достигне определен праг.
След тежка буря, която почти удави Агамемнон, корабите се срещнаха в средата на океана и на 25 юни 1858 г. започнаха отново да поставят трансатлантическия кабел. "Ниагара" се премести на запад, а "Агамемнон" - на изток. Бяха направени два опита, прекъснати от повреда на кабела. Корабите се връщат в Ирландия след замяната му. На 17 юли флотът отново отиде да се срещне. След незначителни повреди операцията беше успешна. С постоянна скорост от 5-6 възела, на 4 август Ниагара влезе в Тринити Бей. Нюфаундленд. В същия ден Агамемнон пристигна в залива Валенсия в Ирландия. Кралица Виктория изпрати първото поздравително послание, описано по-горе. Експедицията от 1865 г. завършва с неуспех на 600 мили от Нюфаундленд и само един опит през 1866 г. е успешен. Първото съобщение по новата линия беше изпратено от Ванкувър в Лондон на 31 юли 1866 г. Освен това бе открит и края на загубения през 1865 г. кабел и линията беше успешно завършена. Скоростта на прехвърляне е 6-8 думи на минута на цена от 10 долара /дума.

Телефонни комуникации

През 1919 г. американската компания AT & T започна проучване на възможността за поставяне на трансатлантически телефонен кабел. вПрез 1921 г. е положена дълбоководна телефонна линия между Ки-Уест и Хавана. През 1928 г. е предложено да се постави кабел без ретранслатори с един гласов канал през Атлантическия океан. Високата цена на проекта (15 млн. Долара) в средата на Голямата депресия, както и подобренията в областта на радиотехнологиите прекъснаха проекта. В началото на 30-те години развитието на електрониката позволи създаването на подводна кабелна система с ретранслатори. Изискванията за проектиране на усилватели с междинни звена бяха безпрецедентни, тъй като устройствата трябваше да работят ненатрапчиво на дъното на океана в продължение на 20 години. Надеждността на компонентите, включително електронните лампи, е подложена на строги изисквания. През 1932 г. вече имаше електрически крушки, които успешно преминаха теста за 18 години. Използваните радиотехники са значително по-ниски от най-добрите проби, но са много надеждни. В резултат на това ТАТ-1 е работил 22 години и нито една лампа не е била в ред. Друг проблем е полагането на усилватели в открито море на дълбочина до 4 км. При спиране на кораба, за да се спусне повторител на кабели с спирална броня, може да се появи излишък. В резултат на това се използва гъвкав усилвател, който може да бъде оборудван с оборудване за телеграфни кабели. Въпреки това, физическите ограничения на гъвкавия транспондер ограничават неговата честотна лента до 4-жичната система. British Post е разработила алтернативен подход с твърди ретранслатори, много по-големи по диаметър и честотна лента.

Прилагане на TAT-1

Проектът бешевъзстановена след Втората световна война. През 1950 г. гъвкавата технология на усилвателя е тествана от системата, свързваща Кий Уест и Хавана. През лятото на 1955 и 1956 г. е бил положен първият трансатлантически телефонен кабел между Oban в Шотландия и Clarenceville на острова. Нюфаундленд, много по-кратък от съществуващите телеграфни линии. Всеки кабел е с дължина около 1950 морски мили и се състои от 51 ретранслатора. Броят им се определя от максималното напрежение на терминалите, което може да се използва за храна, без да се засяга надеждността на компонентите с високо напрежение. Напрежението беше +2000 в единия край и -2000 в другия. Ширината на честотната лента на системата, от своя страна, се определя от броя на повторителите. В допълнение към ретранслаторите имаше 8 подводни екватори на изток-запад и 6 на запад-изток. Те коригират натрупаните промени в честотната лента. Въпреки че общата загуба в честотната лента 144 kHz е 2100 dB, използването на еквалайзери и повторители намалява тази стойност до по-малко от 1 dB.

Първи стъпки TAT-1

През първите 24 часа след старта, на 25 септември 1956 г., бяха направени 588 обаждания от Лондон и САЩ и 119 от Лондон до Канада. TAT-1 веднага утрои честотната лента на трансатлантическата мрежа. Честотната лента на кабела е 20-164 kHz, което позволява 36 гласови канала (4 kHz), 6 от които са разделени между Лондон и Монреал и 29 - между Лондон и Ню Йорк. Един канал е предназначен за телеграф и услуга. Системата включваше и наземни връзки през Нюфаундленд и подводната сцена с Нова Шотландия. Това садве линии се състоят от един кабел с мощност от 271 мили с 14 твърди ретранслатора, проектирани от британската поща. Общият капацитет е 60 гласови канала, 24 от които свързват Нюфаундленд и Нова Скотия.

Допълнителни подобрения на TAT-1

Линията TAT-1 струваше 42 милиона долара. Цената от 1 милион долара за канал стимулира развитието на терминално оборудване, което би използвало по-ефективно трафик. Броят на гласовите канали в стандартната честотна лента 48 kHz е увеличен от 12 на 16 чрез намаляване на тяхната ширина от 4 до 3 kHz. Друго нововъведение е Временният интерполационен език (TASI), разработен от Bell Labs. TASI разреши удвояване на броя на гласовите вериги поради пауза в речта.

Оптични системи

Първият трансокеански оптичен кабел TAT-8 влезе в сила през 1988 г. Ретранслаторите регенерират импулси чрез преобразуване на оптичните сигнали в електрически и обратно. Две работни двойки влакна работят със скорост 280 Mbit /s. През 1989 г., благодарение на този трансатлантически интернет кабел, IBM се съгласи да финансира линията Т1 между университета Корнуол и ЦЕРН, което значително подобри връзката между американската и европейската част на ранния интернет. До 1993 г. повече от 125 хиляди километра ТАТ-8 са експлоатирани по целия свят. Тази цифра почти съответства на общата дължина на аналоговите подводни кабели. През 1992 г. ТАТ-9 влезе в експлоатация. Скоростта на влакното бе увеличена до 580 Mbps.

Технологичен пробив

В края на 1990 г. развитието на оптични усилватели, легирани с ербий, доведе доквантов скок като подводни кабелни системи. Светлинните сигнали с дължина на вълната от около 155 микрона могат да бъдат усилени директно, а честотната лента вече не е ограничена до скоростта на електрониката. Първата оптично подобрена система, проведена през Атлантическия океан, беше ТАТ 12/13 през 1996 г. Скоростта на пренос за всяка от двете двойки влакна е 5 Gbps. Съвременните оптични системи могат да предават толкова големи обеми данни, че излишъкът е критичен. Като правило, съвременните оптични кабели като TAT-14 се състоят от два отделни трансатлантически кабела, които са част от пръстенната топология. Две други линии свързват крайбрежните станции от всяка страна на Атлантическия океан. Данните се предават по пръстена в двете посоки. В случай на скала, пръстенът е самолечебен. Трафикът се превежда в резервни двойки влакна в работните кабели.