Привет со дна. Разбираемся, кто и как прокладывает оптику под водой

Привет! Я Лев, специалист продуктовой поддержки в Selectel ^[1]. Кто проживает на дне океана? В этой статье рассмотрим несколько современных проектов и заглянем вглубь — в прямом смысле: расскажем, как строят подводные ВОЛС, какие типы кабелей используют на разных участках и, самое интересное, — какие гигантские суда прокладывают магистрали по дну.

Используете Terraform? Помогите нам сделать новый сервис лучше. Пройдите ^[2] короткий опрос — мы выберем самые интересные кейсы и пригласим вас на онлайн-интервью. За участие — плюшевый Тирекс или бонусы на услуги Selectel.

Это вторая часть серии про подводные линии связи, но читать их можно в любом порядке!

Используйте навигацию, если не хотите читать текст целиком:

→ Современные проекты: от Арктики до Камчатки ^[3]
→ Как устроена подводная линия связи ^[4]
→ Как устроены оптические кабели ^[5]
→ Морские гиганты: кто строит подводные трассы ^[6]
→ Оборудование кабельных судов ^[7]
→ Заключение ^[8]

Современные проекты: от Арктики до Камчатки

В предыдущей статье ^[9] мы узнали о первой подводной линии связи, которую проложили под проливом Ла-Манш между Великобританией и Францией в 1850 году. Но рассмотрим амбициозные проекты по прокладке подводной оптики, которые разрабатывают сегодня.

Связь через Северный морской путь

Один из крупнейших разрабатываемых проектов — «Полярный экспресс ^[10]». Это трансарктическая подводная волоконно-оптическая линия связи (ВОЛС) общей протяженностью 12 650 км. Система включает шесть пар оптических волокон с пропускной способностью 52–104 Тбит/с.

Линия соединит Мурманск и Владивосток по кратчайшему маршруту между Европой и Азией. Это позволит обеспечить связь в северных широтах с минимальной задержкой сигнала — отличная альтернатива спутниковым решениям. Проект направлен на развитие портовой инфраструктуры Северного морского пути и формирование цифровой экосистемы региона.

Источник ^[11].

ВОЛС на севере

Помимо прочего, сегодня уже реализована другая важная трасса — Камчатка – Сахалин – Магадан.

Подводная ВОЛС протянута от города Оха на Сахалине до Магаданской области и Камчатского края. Общая протяженность — около 2 000 км, а максимальная пропускная способность системы — 400 Гбит/с на каждое направление с возможностью расширения до 8 Тбит/с. Эта линия стала началом новой цифровой эпохи для Магаданской области и Камчатского края, значительно повысив уровень проникновения телекоммуникационных услуг в регионах.

До запуска ВОЛС интернет в Магадане и Петропавловске-Камчатском в основном работал через спутниковые каналы, что приводило к высокой задержке и низкой пропускной способности. Однако после ввода проекта ситуация кардинально изменилась: скорость доступа в интернет выросла, задержки в видеосвязи и онлайн-сервисах сократились, а качество связи заметно улучшилось.

За пять лет жители Камчатки скачали 250 млн. ГБ внешнего трафика, пользуясь безлимитным интернетом. Максимальная скорость передачи данных для клиентов теперь достигает 100 — 200 Мбит/с. Практически все предприятия малого и среднего бизнеса в регионе теперь подключены к оптическим линиям связи.

Таким образом, ВОЛС стала настоящим цифровым прорывом, обеспечив надежную и высокоскоростную связь для жителей и бизнеса Дальнего Востока.

Подводная ВОЛС Камчатка — Сахалин — Магадан. Источник ^[12].

Трасса вокруг Африки

2Africa — это один из крупнейших и сложных подводных кабельных проектов в мире. Его цель — создать высокоскоростную волоконно-оптическую сеть связи между Европой, Африкой и Азией. Рассмотрим ключевые факты о проекте.

• Маршрут: вдоль побережья Африки, с выходами в Европу и Азию. Охватывает 33 страны, включая Египет, Южную Африку и Индию.
• Длина: около 45 000 км.
• Скорость: планируемая пропускная способность — более 180 Тбит/с.
• Участники проекта: China Mobile International, MTN GlobalConnect, Orange, Telecom Egypt, Vodafone и другие.

В первую очередь проект направлен на улучшение доступа к интернету в Африке и повышение качества связи между континентами. 2Africa должен послужить основой для развития цифровой инфраструктуры, ускорить передачу данных и снизить задержки. Также предполагается, что стабильный и быстрый интернет будет стимулировать экономический рост и социальное развитие в регионе.

Источник ^[13].

Как устроена подводная линия связи

Несмотря на масштабы, все подводные линии связи строятся по одному принципу. Рассмотрим ключевые моменты строительства подводных волоконно-оптических линий связи (ПВОЛС). Начнем с того, что подводная волоконно-оптическая линия связи условно делится на следующие участки:

• узел связи,
• береговой колодец,
• прибрежный участок,
• глубоководный участок.

Участки ПВОЛС.

Как устроены оптические кабели

Оптический кабель — это единая конструкция, которая содержит одно или несколько волокон и обеспечивает их работоспособность в заданных условиях эксплуатации. Рассмотрим типы подводных кабелей.

• Глубоководные кабели — рассчитаны на работу под давлением, но не защищены от внешних факторов.
• Мелководные кабели — с защитой от сетей, якорей и других угроз.
• Прибрежные кабели — имеют повышенную механическую защиту.
• Подземные кабели — для прокладки в земле, траншеях к узлам связи.

Все типы кабеля подбираются по участку трассы, в зависимости от рисков и условий эксплуатации.

Прибрежный кабель: максимум защиты

Рассмотрим типы кабелей, которые используют для строительства прибрежных участков ПВОЛС. Именно на них кабели испытывают наибольшую нагрузку — например, механические удары, растяжение и вибрации. Такой кабель должен выдерживать все испытания, поэтому здесь используют самые защищенные конструкции.

Структура прибрежного кабеля. Источник ^[14].

Разберемся в структуре прибрежного кабеля.

1. Внешняя полиэтиленовая оболочка.
2. Броня из стальной проволоки.
3. Гидрофобный гель.
4. Полиэтиленовая промежуточная оболочка.
5. Алюмополимерная лента.
6. Водоблокирующая лента.
7. Броня из стальной проволоки.
8. Гидрофобный гель.
9. Оптический модуль, заполненный гидрофобным гелем.
10. Оптическое волокно.

А что на глубине

На глубинах более 3 500 метров — другие задачи, так как ключевой фактор здесь — гидростатическое давление. А чем больше слоев защиты, тем сильнее они передают давление к сердцевине, что может повредить волокна кабеля.

Кабель для использования на большой глубине. Источник ^[15].

Как вы видите на картинке выше, кабель обладает меньшим числом защитных слоев, нежели прибрежный кабель. Глубоководные кабели не защищают от механики — но это и не нужно: на таком расстоянии от поверхности нет ни якорей, ни сетей.

Однако есть другой сценарий, который на удивление встречается довольно часто — нападение акул ^[16]. Что поделать, у каждого свой идеальный кофепойнт. В Google, например, для защиты от такого «злоумышленника» покрывают кабели кевларом.

Источник ^[17] (видео на YouTube).

Морские гиганты: кто строит подводные трассы

Теперь, когда мы знаем, как устроен подводный волоконно-оптический кабель, возникает логичный вопрос: а как его укладывают на дно океана? Кто и чем это делает?

Прокладка подводных линий связи — сложный инженерный процесс, в котором ключевую роль играют кабельные суда. Это специально оборудованные корабли, способные выполнять множество задач:

• прокладывать и обслуживать ПВОЛС,
• устанавливать и ремонтировать гидроакустические системы мониторинга и контроля подводной обстановки,
• выполнять подводные операции, включая аварийные и спасательные.

Фактически, кабельное судно — это морская лаборатория, строительная площадка и сервисный центр в одном корпусе.

Типы кабельных судов

По функциональному назначению кабельные суда можно разделить на несколько типов.

Большие кабельные суда

• Предназначены для прокладки протяженных участков линий связи.
• Оснащены системами подъема и ремонта кабелей с усилителями.
• Водоизмещение крупнейших судов этого типа — более 12 000 тонн.
• Способность укладывать кабели длиной до 10 000 км на океанских глубинах.

Источник ^[18].

Малые кабельные суда

• Водоизмещение — до 4 000 тонн.
• Рабочие глубины — до 1 000 м, длины — сотни километров.
• Судна этого типа применяются для вывода магистральных кабелей на берег, ремонта подводных кабельных линий связи, а также проведения гидрографических исследований.

Источник ^[19].

Оборудование кабельных судов

Современное кабельное судно — это автономный инженерный комплекс, укомплектованный всем необходимым для работы на море. Рассмотрим, что входит в состав ключевого оборудования кабельных судов.

Системы управления и позиционирования

• Система динамического позиционирования — держит судно на линии трассы прокладки без использования якорей.
• Кабельный пост управления – командный центр с контрольно-измерительной аппаратурой, датчиками (скорость, натяжение, слабина), средствами связи и оборудованием для монтажа кабельного тракта.

Оборудование для работы с кабелем.

• Кабельные тенксы — большие емкости для хранения и подачи кабеля.
• Кабельные машины (линейного и барабанного типа) — обеспечивают автоматизированную укладку и подъем кабеля, а также подводных устройств.
• Кормовые/носовые роульсы — направляющие механизмы для спуска и подъема кабеля.
• П-образная рампа — для спуска и подъема кабелеукладочного плуга, а также других подводных аппаратов.

Кабельные тенксы.

Подводные и заглубляющие системы.

• Оборудование для заглубления – устройства для укладки кабеля в донный грунт.
• Крановое оборудование — для спуска и подъема подводной техники — тралов, трейнчеров, а также дистанционно управляемых аппаратов.

Фото кабелеукладочного плуга. Источник ^[20].

Вспомогательные системы.

• Измерительная и монтажная лаборатории — контролируют параметры кабеля и его соединений.
• Дополнительные жилые помещения — для размещения членов команды: морских инженеров, специалистов по тестированию, капитана и экипажа судна, водолазов и других
• Вертолетная площадка — позволяет оперативно доставлять персонал и грузы.

Заключение

Суда разного класса обеспечивают выполнение широкого спектра задач. Современные корабли оснащены высокотехнологичным оборудованием — от систем динамического позиционирования (DP) до роботизированных аппаратов (ROV) и глубоководных плугов. Это позволяет автоматизировать ключевые процессы: навигацию, контроль натяжения кабеля, мониторинг глубины укладки и даже поиск повреждений.

Однако несмотря на высокий уровень автоматизации, человеческий фактор остается критически важным. Опытные инженеры управляют сложными системами, принимают решения в нештатных ситуациях (например, при обрывах или сложном рельефе дна) и обеспечивают безопасность работ. Особенно это актуально при ремонте, где требуется точная координация между экипажем, роботами и береговыми службами.

Сотни тысяч километров волоконной нити лежат на дне океана, соединяя страны и континенты. Эти трассы — почти невидимая часть интернета, но именно они обеспечивают его скорость и стабильность. Их прокладка — это результат работы инженерных команд, сложной техники и международного сотрудничества. Без них не было бы ни стриминга, ни удаленной работы, ни стабильной связи с другими частями света.

Делитесь в комментариях интересными источниками по теме и о каких еще аспектах подводной оптики вам было бы любопытно почитать!