Carl Osborne, Tatas vice president för global nätverksutveckling, förklarar detaljerna.
Ju närmare du är ytan, desto mer inneslutning behöver du för att motstå potentiella fraktskador. Grävlingar grävas på grunt vatten där kablar läggs. På större djup, som i Västeuropeiska bassängen, nästan fem och en halv kilometer djup, krävs emellertid inte skydd - kommersiell sjöfart hotar inte kablarna i botten.
På detta djup är kabeldiametern endast 17 mm, det är som en filtspetspenna i en tjock isolerande polyetenhylsa. Kopparledaren omges av ett flertal ståltrådar som skyddar den fiberoptiska kärnan, som är inbäddad i ett stålrör med mindre än tre millimeter i diameter i mjuk tixotropisk gelé. De skärmade kablarna är desamma internt, men är dessutom klädda med ett eller flera lager galvaniserad ståltråd lindad runt hela kabeln.
Utan kopparledare skulle det inte finnas någon ubåtkabel. Fiberoptisk teknik är snabb och kan bära nästan obegränsade mängder data, men fiber kan inte fungera över långa avstånd utan lite hjälp. För att förbättra ljusöverföringen längs en fiberoptisk kabelns längd krävs repeaterenheter - i själva verket signalförstärkare. På land görs detta enkelt med lokal elektricitet, men vid havsbotten drar förstärkarna likström från kopparkabelledaren. Var kommer den här strömmen ifrån? Från stationer i båda ändarna av kabeln.
Även om konsumenter inte vet detta, är TGN-A faktiskt två kablar som löper över havet på olika sätt. Om en är skadad, kommer den andra att ge kontinuitet i kommunikationen. Alternativet TGN-A landar 110 kilometer (och tre markförstärkare) från den huvudsakliga och får sin energi därifrån. En av dessa transatlantiska kablar har 148 förstärkare, medan den andra, längre har 149.
Stationsledare försöker undvika publicitet, så jag ska ringa vår stationsguide John. John förklarar hur systemet fungerar:
Kampanjvideo:
”För att driva kabeln finns det en positiv spänning i slutet, men i New Jersey är det negativt. Vi försöker upprätthålla strömmen: spänningen kan lätt stöta på motståndet på kabeln. En spänning på cirka 9 tusen volt är uppdelad mellan de två ändarna. Detta kallas bipolär utfodring. Så cirka 4500 volt från varje ände. Under normala förhållanden skulle vi kunna hålla hela kabeln igång utan någon hjälp från USA."
Naturligtvis är förstärkarna byggda för att pågå i 25 år utan avbrott, eftersom ingen kommer att skicka dykare ner för att byta kontakt. Men när man tittar på själva kabeln, där det bara finns åtta optiska fibrer, är det omöjligt att inte tro att med alla dessa ansträngningar måste det finnas något mer.
”Allt begränsas av förstärkarnas storlek. Åtta fiberpar kräver förstärkare dubbelt så stora, förklarar John. Och ju fler förstärkare, desto mer energi behövs.
På stationen bildar de åtta ledningarna som utgör TGN-A fyra par, som var och en innehåller en mottagande fiber och en transmissionsfiber. Varje tråd är målad i en annan färg, så att i händelse av en nedbrytning och behovet av reparationer till sjöss, kan tekniker förstå hur man sätter tillbaka allt i sitt ursprungliga skick. På samma sätt kan anställda på land räkna ut vad de ska infoga när de är anslutna till en havsbottnets terminal (SLTE).
Reparation av kablar till sjöss
Peter Jamieson, Fiber Support Specialist på Virgin Media, rapporterar om kabelreparationer.
- Så snart kabeln hittas och föras till fartyget för reparation, installeras en ny oskadad kabel. Den fjärrstyrda enheten återgår sedan till botten, hittar kabelns andra ände och gör en anslutning. Sedan begravs kabeln i botten i högst en och en halv meter med en högtrycksvattenstråle, säger han.
”Vanligtvis tar reparationen ungefär tio dagar från reparationsfartygets avgång, varav fyra till fem dagar arbetar direkt på platsen för uppdelningen. Lyckligtvis är detta sällsynt: Virgin Media har bara stött på två under de senaste sju åren.”
QAM, DWDM, QPSK …
Med kablar och förstärkare på plats - troligtvis i årtionden - kan ingenting annat i havet justeras. Bandbredd, latens och allt relaterat till servicekvalitet regleras vid stationerna.
"Framåt felkorrigering används för att förstå signalen som skickas, och moduleringstekniker har förändrats i takt med att trafikmängden för signalen ökade," säger Osborne. “QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) och BPSK (Binary Phase Shift Keying), ibland kallad PRK (Double Phase Shift Keying), eller 2PSK, är moduleringstekniker med lång räckvidd. 16QAM (Quadrature Amplitude Modulation) skulle användas i kortare underkabelsystem, och 8QAM-teknik utvecklas, mellan 16QAM och BPSK.
DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) -teknologi används för att kombinera olika datakanaler och för att överföra dessa signaler vid olika frekvenser - genom ljus i ett specifikt färgspektrum - över fiberoptisk kabel. I själva verket utgör det många virtuella fiberoptiska länkar. Detta ökar fiberöverföringen dramatiskt.
Idag har vart och ett av de fyra paren en bandbredd på 10 Tbit / s och kan nå 40 Tbit / s i en TGN-A-kabel. Då var 8 Tbps den maximala potentialen som var tillgänglig på denna Tata-kabel. När nya användare börjar använda systemet använder de reservkapacitet, men detta kommer inte att göra oss fattiga: systemet har fortfarande 80% av potentialen, och under de kommande åren, med hjälp av ytterligare en ny kodning eller ökad multiplexering, kommer det nästan säkert att vara möjligt att öka genomströmning.
Ett av de största problemen som påverkar tillämpningen av fotoniska kommunikationslinjer är spridning i optiska fibrer. Detta är namnet på vad designarna inkluderar vid utformningen av kabeln, eftersom vissa delar av fibern har positiv spridning och vissa har negativ spridning. Och om du behöver göra reparationer måste du vara säker på att ha en kabel med rätt spridning till hands. På land är elektronisk spridningskompensation en uppgift som ständigt optimeras för att hantera de svagaste signalerna.
"Vi brukade spolar av fiber för att tvinga spridningskompensation," säger John, "men nu är det allt gjort elektroniskt. Det är mycket mer exakt att öka genomströmningen. " Så nu, istället för att initialt erbjuda användare 1-, 10- eller 40-gigabit fiber, tack vare tekniker som har förbättrats under de senaste åren, kan du förbereda "droppar" med 100 gigabit.
På tal om kabelhantering säger Osborne:
”Kablarna som löper från stranden har tre huvuddelar: fibern som bär trafiken, kraftledningen och marken. Fiberen som trafiken går på är den som sträcker sig över den rutan där borta. Kraftlinjen förgrenar sig till ett annat segment inom objektets territorium"
En överliggande gul fiberruta kryper mot fördelningspaneler som kommer att utföra olika uppgifter, inklusive demultiplexerande inkommande signaler så att olika frekvensband kan separeras. De representerar en potentiell "förlust" -sida där enskilda länkar kan stängas av utan att komma in i marknätet.
John säger, "Det finns 100 Gbps-kanaler som kommer in, och du har 10 Gbps-klienter: 10 till 10. Vi erbjuder också kunderna en ren 100 Gbps."
"Det beror på kundens önskemål", tillägger Osborne.”Om de behöver en enda 100 Gbps-kanal som kommer från en av instrumentpanelerna, kan den levereras direkt till konsumenten. Om klienten behöver något långsammare, ja, de måste leverera trafik till annan utrustning, där den kan delas upp i delar med lägre hastighet. Vi har kunder som köper en hyreslinje på 100 Gbps, men det är inte så många av dem. Varje liten leverantör som vill köpa överföringsförmåga från oss vill hellre välja en 10 Gbps-linje.”
Ubåtkablar ger många gigabit bandbredd som kan användas för hyrda linjer mellan två företagskontor så att exempelvis röstsamtal kan göras. All bandbredd kan utökas till servicenivån för Internet-ryggraden. Och var och en av dessa plattformar är utrustade med olika separat kontrollerad utrustning.
”De flesta bandbredden som tillhandahålls av kabeln används antingen för att driva vårt eget internet eller säljs som överföringslinjer till andra grossistinternetföretag som BT, Verizon och andra internationella operatörer som inte har sina egna kablar på havsbotten och därför köpa tillgång till överföring av information från oss."
Höga distributionskort stödjer ett virvar av optiska kablar som delar en 10 Gigabit-anslutning med kunderna. Om du vill öka genomströmningen är det nästan lika enkelt som att beställa ytterligare moduler och pressa dem i hyllor - det är vad branschen säger när de vill beskriva hur stora rackmatriser fungerar.
John pekar på kundens befintliga 560 Gbps-system (byggt på 40G-teknik), som nyligen uppdaterades med ytterligare 1.6Tbps. Den extra kapaciteten har uppnåtts med två ytterligare 800 Gbps-moduler, som arbetar med 100G-teknik med trafik på mer än 2,1 Tbps. När han talar om den aktuella uppgiften verkar det som om den längsta fasen i processen väntar på att nya moduler dyker upp.
Alla infrastrukturer i Tata-nätverket har kopior, därför finns det två lokaler SLT1 och SLT2. Ett atlantiskt system, internt namngivet S1, ligger till vänster om SLT1, och kabeln Östeuropa till Portugal kallas C1 och ligger till höger. På andra sidan byggnaden finns SLT2 och Atlantic S2, som tillsammans med C2 är anslutna till Spanien.
I ett separat fack i närheten finns ett markbaserat rum, som bland annat ansvarar för att kontrollera trafikflödet till Londons Tata-datacenter. Ett av de transatlantiska fiberparna är faktiskt att dumpa data på fel plats. Det är ett extra par som fortsätter på väg till Tatas London-kontor från New Jersey för att minimera signalens fördröjning. Apropos: John kontrollerade latensdata för signalen som går över de två Atlantkablarna; den kortaste vägen uppnår en paketdatafördröjning (PGD) på 66,5 ms, medan den längsta når 66,9 ms. Så din information transporteras med en hastighet av cirka 703,759,397,7 km / h. Så snabb nog?
Han beskriver de viktigaste problemen som uppstår i detta avseende:”Varje gång vi byter från optisk till lågströmkabel, och sedan igen till optisk, ökar fördröjningstiden. Nu med högkvalitativ optik och kraftfullare förstärkare minimeras behovet av att reproducera signalen. Andra faktorer inkluderar en begränsning av effektnivån som kan sändas över ubåtkablar. Korsar Atlanten förblir signalen optisk hela vägen."
Mardrömmarnas energi
Du kan inte besöka en kablingsplats eller ett datacenter och inte märka hur mycket energi som behövs där: inte bara för utrustning i telekommunikationsställ, utan också för kylare - system som förhindrar servrar och switchar från överhettning. Och eftersom installationsplatsen för ubåtkabeln har ovanliga energikrav på grund av dess ubåtsrepeterare, är dess backupsystem inte heller vanliga.
Om vi går in i ett av batterierna, istället för hyllorna med reservbatterier från Yuasa - vars formfaktor inte skiljer sig speciellt från dem som syns i bilen - kommer vi att se att rummet liknar ett medicinskt experiment. Den är fylld med enorma blybatterier i transparenta tankar som ser ut som främmande hjärnor i burkar. Underhållsfri, denna uppsättning 2V-batterier med en 50-års livslängd ger upp till 1600 Ah under 4 timmars garanterad batteritid.
Laddare, som i själva verket är likriktare, ger en öppen kretsspänning för att upprätthålla batteriets laddning (förseglade blysyrabatterier måste ibland laddas på tomgång, annars förlorar de sina användbara egenskaper över tid på grund av den så kallade sulfateringsprocessen - ca. Newthat). De leder också likspänningen för hyllorna till byggnaden. Inuti rummet finns det två nätaggregat som finns i stora blå skåp. Den ena driver Atlantic S1-kabeln, den andra Portugal C1. Den digitala displayen läser 4100 V vid ungefär 600 mA för en atlantisk strömförsörjning, den andra visar något mer än 1500 V vid 650 mA för en C1 strömförsörjning.
John beskriver konfigurationen:
”Strömförsörjningen består av två separata omvandlare. De har vardera tre effektnivåer och kan leverera 3000 VDC. Detta enda skåp kan driva en hel kabel, det vill säga vi har n + 1-reserver, eftersom vi har två av dem. Trots, sannolikt till och med n + 3, för även om båda omvandlarna faller i New Jersey, och en till här, kommer vi fortfarande att kunna driva kabeln."
John avslöjar några mycket sofistikerade kopplingsmekanismer och förklarar styrsystemet:”Så här sätter vi på och stänger av det. Om det finns problem med kabeln måste vi arbeta med fartyget för att fixa den. Det finns ett antal förfaranden som vi måste genomgå för att säkerställa säkerheten innan fartygets besättning börjar arbeta. Uppenbarligen är spänningen så hög att den är dödlig, så vi måste skicka meddelanden om energisäkerhet. Vi skickar meddelande om att kabeln är jordad och att de svarar. Allt är sammankopplat, så att du kan se till att allt är säkert."
Anläggningen har också två 2 MVA (megavoltampere - ungefär nya än) dieselgeneratorer. Eftersom allt dupliceras är det naturligtvis en extra. Det finns också tre enorma kylenheter, även om de tydligen bara behöver en. En gång i månaden kontrolleras reservgeneratorn från lasten, och två gånger per år startas hela byggnaden på last. Eftersom byggnaden också är ett databehandlings- och lagringscenter krävs detta för ackreditering till ett servicenivåavtal (SLA) och en internationell organisation för standardisering (ISO).
Under en typisk månad på anläggningen når elräkningen lätt 5 siffror.
Hur en infrastrukturleverantör fungerar
Som ett internationellt kabelsystem står tjänsteleverantörer över hela världen för samma utmaningar: skador på jordkablar, som oftast förekommer på byggarbetsplatser i mindre noggrant övervakade områden. Dessa är naturligtvis ankarna vid havets botten som har förlorat sin bana. Glöm inte DDoS-attacker, där system attackeras och all tillgänglig bandbredd fylls med trafik. Naturligtvis är teamet väl rustat för att hantera dessa hot.
”Utrustningen är inställd för att spåra de typiska trafikmönstren som förväntas under en viss dagstid. De kan konsekvent kontrollera trafiken mellan 16.00 förra torsdagen och nu. Om inspektionen avslöjar något ovanligt kan utrustningen förhindra intrång proaktivt och omdirigera trafik med en annan brandvägg, vilket kan avlägsna eventuella intrång. Detta kallas produktiv DDoS-begränsning. Dess andra typ är ömsesidig. I det här fallet kan konsumenten säga oss:”Åh, jag har ett hot i systemet den här dagen. Du skulle bättre vara på alerten. " Ändå kan vi filtrera ut som en proaktiv åtgärd. Det finns också laglig verksamhet som vi kommer att meddelas om, till exempel Glastonbury (UK Music Festival - ungefär ny),så när biljetter säljs blockeras inte den ökade aktivitetsnivån."
Systemlatens måste också övervakas proaktivt av klienter som Citrix som driver virtualiseringstjänster och molnapplikationer som är känsliga för betydande nätverksfördröjning. Behovet av hastighet uppskattas av en sådan klient som formel 1. Tata Communications driver en infrastruktur för racingnätverk för alla lag och olika programföretag.
Och förresten, om du är nyfiken på hur säkerhetskopieringssystem fungerar, har de 360 batterier per UPS och 8 oavbruten strömförsörjning. Detta ger upp till över 2 800 batterier, och eftersom de vardera väger 32 kg är deras totala vikt cirka 96 ton. Batteriets livslängd är 10 år och var och en av dem övervakas individuellt med avseende på temperatur, luftfuktighet, motstånd och andra indikatorer, som kontrolleras dygnet runt. När de är fulladdade kan de hålla datacentret igång i cirka 8 minuter, vilket kommer att ge mycket tid för generatorerna att slå på.
Centret har 6 generatorer - tre för varje hall i datacentret. Varje generator kan hantera centrumets fulla belastning - 1,6 MVA. Var och en av dem producerar 1280 kilowatt energi. I allmänhet får den 6 MVA - denna mängd energi kanske skulle vara tillräckligt för att ge energi till hälften av staden. Det finns också en sjunde generator i centrum som täcker energibehovet för att underhålla byggnaden. Rummet innehåller cirka 8000 liter bränsle - tillräckligt för att överleva en dag under fulla förhållanden. En fullständig förbränning av bränsle per timme förbrukar 220 liter diesel, som om detta skulle vara en bil som kör på 96 km / h skulle kunna ta de blygsamma 235 liter per 100 km till en ny nivå - siffrorna som får Humvee att se ut som en Prius.
NewWho-teamet arbetade med översättningen: Vlada Olshanskaya, Nikita Pinchuk, Alexander Pozdeev, Georgy Leshkasheli, Olya Kuznetsova och Kirill Kozlovsky. Redaktörer: Anna Nebolsina, Roman Vshivtsev och Artyom Slobodchikov