150 tahun yang lalu, pada 16 Ogos 1858, Presiden Amerika Syarikat James Buchanan menerima telegram ucapan tahniah daripada Ratu Victoria dan menghantar mesej kepadanya sebagai balasan. Pertukaran mesej rasmi pertama melalui kabel telegraf transatlantik yang baru dipasang ditandai dengan perarakan dan pertunjukan bunga api di atas Dewan Bandaraya New York. Perayaan itu dibayangi oleh kebakaran yang berlaku atas sebab ini, dan selepas 6 minggu kabel gagal. Benar, walaupun sebelum itu dia tidak berfungsi dengan baik - mesej ratu telah dihantar dalam masa 16.5 jam.
Daripada idea kepada projek
Cadangan telegraf dan Lautan Atlantik yang pertama ialah skim penyampai di mana mesej yang dihantar oleh kapal akan ditelegraf dari Newfoundland ke seluruh Amerika Utara. Masalahnya ialah pembinaan talian telegraf di sepanjang rupa bumi yang sukar di pulau itu.
Permintaan bantuan daripada jurutera yang bertanggungjawab bagi projek itu menarik perhatian warga Amerikaahli perniagaan dan pembiaya Cyrus Field. Dalam perjalanan kerjanya, dia menyeberangi lautan lebih daripada 30 kali. Walaupun halangan yang dihadapi Field, semangatnya membawa kepada kejayaan.
Ahli perniagaan itu segera terfikir idea pemindahan wayar transatlantik. Tidak seperti sistem terestrial, di mana denyutan dijana semula oleh geganti, garisan transoceanic terpaksa bertahan dengan satu kabel. Field menerima jaminan daripada Samuel Morse dan Michael Faraday bahawa isyarat itu boleh dihantar dalam jarak jauh.
William Thompson menyediakan asas teori untuk ini dengan menerbitkan undang-undang kuasa dua songsang pada tahun 1855. Masa kenaikan nadi yang melalui kabel tanpa beban induktif ditentukan oleh pemalar masa RC konduktor panjang L, sama dengan rcL2, dengan r dan c ialah rintangan dan kapasiti per unit panjang, masing-masing. Thomson juga menyumbang kepada teknologi kabel dasar laut. Dia menambah baik galvanometer cermin, di mana sisihan terkecil cermin yang disebabkan oleh arus dikuatkan dengan unjuran ke skrin. Kemudian, dia mencipta peranti yang mendaftarkan isyarat dengan dakwat di atas kertas.
Teknologi kabel dasar laut telah dipertingkatkan selepas gutta-percha muncul pada tahun 1843 di England. Damar dari pokok asli Semenanjung Tanah Melayu ini merupakan penebat yang ideal kerana ia adalah termoplastik, lembut apabila dipanaskan, dan kembali kepada bentuk pepejal apabila disejukkan, menjadikannya lebih mudah untuk menebat konduktor. Di bawah keadaan tekanan dan suhu di dasar lautan, sifat penebatnyabertambah baik. Gutta-percha kekal sebagai bahan penebat utama untuk kabel dasar selam sehingga penemuan polietilena pada tahun 1933.
Projek Lapangan
Cyrus Field mengetuai 2 projek, yang pertama gagal, dan yang kedua berakhir dengan kejayaan. Dalam kedua-dua kes, kabel terdiri daripada wayar 7 teras tunggal yang dikelilingi oleh gutta-percha dan berperisai dengan dawai keluli. Hem bertar memberikan perlindungan kakisan. Batu nautika kabel 1858 seberat 907 kg. Kabel transatlantik 1866 adalah lebih berat, pada 1,622 kg/batu, tetapi kerana ia mempunyai lebih banyak isipadu, ia kurang berat di dalam air. Kekuatan tegangan masing-masing ialah 3t dan 7.5t.
Semua kabel mempunyai satu konduktor pemulangan air. Walaupun air laut mempunyai rintangan yang kurang, ia tertakluk kepada arus sesat. Kuasa dibekalkan oleh sumber arus kimia. Sebagai contoh, projek 1858 mempunyai 70 elemen 1.1 V setiap satu. Paras voltan ini, digabungkan dengan penyimpanan yang tidak betul dan cuai, menyebabkan kabel transatlantik laut dalam gagal. Penggunaan galvanometer cermin memungkinkan untuk menggunakan voltan yang lebih rendah dalam talian berikutnya. Oleh kerana rintangan adalah kira-kira 3 ohm setiap batu nautika, pada jarak 2000 batu, arus mengikut urutan miliamp, mencukupi untuk galvanometer cermin, boleh dibawa. Pada tahun 1860-an, kod telegraf bipolar telah diperkenalkan. Titik dan pukulan kod Morse telah digantikan dengan denyutan kekutuban yang bertentangan. Lama kelamaan, berkembangskim yang lebih kompleks.
Ekspedisi 1857-58 dan 65-66
£350,000 telah diperoleh melalui penerbitan saham untuk meletakkan kabel transatlantik pertama. Kerajaan Amerika dan British menjamin pulangan pelaburan. Percubaan pertama dibuat pada tahun 1857. Ia mengambil 2 kapal wap, Agamemnon dan Niagara, untuk mengangkut kabel. Juruelektrik meluluskan kaedah di mana satu kapal meletakkan talian dari stesen pantai dan kemudian menyambung hujung yang lain ke kabel pada kapal lain. Kelebihannya ialah ia mengekalkan sambungan elektrik berterusan dengan pantai. Percubaan pertama berakhir dengan kegagalan apabila peralatan pemasangan kabel gagal 200 batu di luar pesisir. Ia hilang pada kedalaman 3.7 km.
Pada tahun 1857, ketua jurutera Niagara, William Everett, membangunkan peralatan pemasangan kabel baharu. Peningkatan ketara ialah brek automatik yang diaktifkan apabila ketegangan mencapai ambang tertentu.
Selepas ribut ganas yang hampir menenggelamkan Agamemnon, kapal-kapal itu bertemu di tengah lautan dan pada 25 Jun 1858, mula memasang kabel transatlantik semula. Niagara bergerak ke barat, dan Agamemnon bergerak ke timur. 2 percubaan telah dibuat, terganggu oleh kerosakan pada kabel. Kapal-kapal itu kembali ke Ireland untuk menggantikannya.
17 Julai, armada sekali lagi bertolak untuk bertemu antara satu sama lain. Selepas cegukan kecil, operasi itu berjaya. Berjalan pada kelajuan tetap 5-6 knot, pada 4 Ogos, Niagara masukdi Teluk Trinity Newfoundland. Pada hari yang sama, Agamemnon tiba di Valentia Bay di Ireland. Ratu Victoria menghantar mesej ucapan pertama yang diterangkan di atas.
Ekspedisi 1865 gagal 600 batu dari Newfoundland, dan hanya percubaan 1866 berjaya. Mesej pertama pada talian baru dihantar dari Vancouver ke London pada 31 Julai 1866. Di samping itu, penghujung kabel yang hilang pada tahun 1865 ditemui, dan talian itu juga berjaya disiapkan. Kadar pemindahan ialah 6-8 perkataan seminit dengan kos $10/perkataan.
Komunikasi telefon
Pada tahun 1919, syarikat Amerika AT&T telah memulakan kajian tentang kemungkinan memasang kabel telefon transatlantik. Pada tahun 1921, talian telefon air dalam telah dipasang antara Key West dan Havana.
Pada tahun 1928 dicadangkan untuk meletakkan kabel tanpa pengulang dengan satu saluran suara merentasi Lautan Atlantik. Kos projek yang tinggi ($15 juta) pada kemuncak Kemelesetan Besar, serta penambahbaikan dalam teknologi radio, mengganggu projek itu.
Menjelang awal 1930-an, perkembangan dalam elektronik membolehkan untuk mencipta sistem kabel dasar laut dengan pengulang. Keperluan untuk reka bentuk penguat pautan perantaraan tidak pernah berlaku sebelum ini, kerana peranti itu terpaksa beroperasi tanpa gangguan di dasar laut selama 20 tahun. Keperluan ketat telah dikenakan ke atas kebolehpercayaan komponen, khususnya tiub vakum. Pada tahun 1932, sudah ada lampu elektrik yang berjaya diujiselama 18 tahun. Unsur radio yang digunakan adalah jauh lebih rendah daripada sampel terbaik, tetapi ia sangat boleh dipercayai. Akibatnya, TAT-1 berfungsi selama 22 tahun, dan tidak ada satu lampu pun yang gagal.
Masalah lain ialah pemasangan penguat di laut terbuka pada kedalaman sehingga 4 km. Apabila kapal dihentikan untuk menetapkan semula pengulang, kekusutan boleh muncul pada kabel dengan perisai heliks. Akibatnya, penguat fleksibel telah digunakan, yang boleh memuatkan peralatan yang direka untuk kabel telegraf. Walau bagaimanapun, had fizikal pengulang fleksibel mengehadkan kapasitinya kepada sistem 4 wayar.
UK Post telah membangunkan pendekatan alternatif dengan pengulang keras dengan diameter dan kapasiti yang jauh lebih besar.
Pelaksanaan TAT-1
Projek telah dimulakan semula selepas Perang Dunia II. Pada tahun 1950, teknologi penguat fleksibel telah diuji oleh sistem yang menghubungkan Key West dan Havana. Pada musim panas 1955 dan 1956 kabel telefon transatlantik pertama diletakkan di antara Oban di Scotland dan Clarenville di pulau itu. Newfoundland, baik di utara talian telegraf sedia ada. Setiap kabel adalah kira-kira 1950 batu nautika panjang dan mempunyai 51 pengulang. Bilangan mereka ditentukan oleh voltan maksimum pada terminal yang boleh digunakan untuk kuasa tanpa menjejaskan kebolehpercayaan komponen voltan tinggi. Voltan ialah +2000 V pada satu hujung dan -2000 V pada hujung yang lain. Jalur lebar sistem, dalambaris gilir ditentukan oleh bilangan pengulang.
Selain pengulang, 8 penyamaan dasar laut dipasang pada garisan timur-barat dan 6 pada garisan barat-timur. Mereka membetulkan anjakan terkumpul dalam jalur frekuensi. Walaupun jumlah kerugian dalam lebar jalur 144 kHz ialah 2100 dB, penggunaan penyama dan pengulang mengurangkan ini kepada kurang daripada 1 dB.
Bermula TAT-1
Dalam 24 jam pertama selepas pelancaran pada 25 September 1956, 588 panggilan dibuat dari London dan AS dan 119 dari London ke Kanada. TAT-1 serta-merta menggandakan kapasiti rangkaian transatlantik. Jalur lebar kabel ialah 20-164 kHz, yang membenarkan 36 saluran suara (4 kHz setiap satu), 6 daripadanya dibahagikan antara London dan Montreal dan 29 antara London dan New York. Satu saluran bertujuan untuk telegraf dan perkhidmatan.
Sistem ini juga termasuk sambungan darat melalui Newfoundland dan sambungan kapal selam ke Nova Scotia. Kedua-dua baris itu terdiri daripada kabel 271 batu nautika tunggal dengan 14 pengulang tegar direka UK Post. Jumlah kapasiti ialah 60 saluran suara, 24 daripadanya menghubungkan Newfoundland dan Nova Scotia.
Peningkatan lanjut pada TAT-1
Barisan TAT-1 berharga $42 juta. Harga $1 juta setiap saluran merangsang pembangunan peralatan terminal yang akan menggunakan lebar jalur dengan lebih cekap. Bilangan saluran suara dalam julat frekuensi 48 kHz standard telah ditingkatkan daripada 12 kepada 16 dengan mengurangkanlebarnya dari 4 hingga 3 kHz. Satu lagi inovasi ialah interpolasi pertuturan temporal (TASI) yang dibangunkan di Bell Labs. TASI menggandakan bilangan litar suara hasil jeda pertuturan.
Sistem optik
Kabel optik transoceanic pertama TAT-8 telah mula beroperasi pada tahun 1988. Pengulang menghasilkan denyutan semula dengan menukar isyarat optik kepada isyarat elektrik dan sebaliknya. Dua pasang gentian berfungsi bekerja pada kelajuan 280 Mbps. Pada tahun 1989, terima kasih kepada kabel Internet transatlantik ini, IBM bersetuju untuk membiayai pautan tahap T1 antara Universiti Cornwall dan CERN, yang dengan ketara meningkatkan hubungan antara bahagian Amerika dan Eropah pada Internet awal.
Menjelang 1993, lebih 125,000 km TAT-8 telah beroperasi di seluruh dunia. Angka ini hampir sepadan dengan jumlah panjang kabel dasar selam analog. Pada tahun 1992, TAT-9 memasuki perkhidmatan. Kelajuan setiap gentian telah ditingkatkan kepada 580 Mbps.
Terobosan teknologi
Pada akhir 1990-an, pembangunan penguat optik doped erbium membawa kepada lonjakan kuantum dalam kualiti sistem kabel dasar laut. Isyarat cahaya dengan panjang gelombang kira-kira 1.55 mikron boleh terus dikuatkan, dan daya pemprosesan tidak lagi dihadkan oleh kelajuan elektronik. Sistem optik pertama yang dipertingkatkan untuk terbang merentasi Lautan Atlantik ialah TAT 12/13 pada tahun 1996. Kadar penghantaran pada setiap dua pasang gentian ialah 5 Gbps.
Sistem optik moden membenarkan penghantaran volum yang begitu besardata bahawa redundansi adalah kritikal. Biasanya, kabel gentian optik moden seperti TAT-14 terdiri daripada 2 kabel transatlantik berasingan yang merupakan sebahagian daripada topologi cincin. Dua laluan lain menghubungkan stesen pantai di setiap sisi Lautan Atlantik. Data dihantar ke sekeliling cincin dalam kedua-dua arah. Sekiranya berlaku rehat, cincin itu akan dibaiki sendiri. Trafik dilencongkan ke pasangan gentian ganti dalam kabel perkhidmatan.
