150 tahun yang lalu, pada 16 Agustus 1858, Presiden Amerika Serikat James Buchanan menerima telegram ucapan selamat dari Ratu Victoria dan mengiriminya pesan sebagai balasannya. Pertukaran pesan resmi pertama melalui kabel telegraf transatlantik yang baru dipasang ditandai dengan parade dan pertunjukan kembang api di atas Balai Kota New York. Perayaan dibayangi oleh kebakaran yang terjadi karena alasan ini, dan setelah 6 minggu kabel gagal. Benar, bahkan sebelum itu dia tidak bekerja dengan baik - pesan ratu dikirimkan dalam waktu 16,5 jam.
Dari ide ke proyek
Usulan telegraf dan Samudra Atlantik pertama adalah skema relai di mana pesan yang dikirim oleh kapal akan dikirim dari Newfoundland ke seluruh Amerika Utara. Masalahnya adalah pembangunan jalur telegraf di sepanjang medan pulau yang sulit.
Permintaan bantuan dari insinyur yang bertanggung jawab atas proyek tersebut menarik perhatian orang Amerikapengusaha dan pemodal Cyrus Field. Dalam perjalanan karyanya, ia menyeberangi lautan lebih dari 30 kali. Terlepas dari kemunduran yang dihadapi Field, antusiasmenya membawa kesuksesan.
Pengusaha itu langsung melontarkan gagasan transfer kawat transatlantik. Tidak seperti sistem terestrial, di mana pulsa diregenerasi oleh relai, jalur lintas samudera harus bertahan dengan satu kabel. Field mendapat jaminan dari Samuel Morse dan Michael Faraday bahwa sinyal tersebut dapat ditransmisikan dalam jarak jauh.
William Thompson memberikan dasar teoretis untuk ini dengan menerbitkan hukum kuadrat terbalik pada tahun 1855. Waktu naik pulsa yang melewati kabel tanpa beban induktif ditentukan oleh konstanta waktu RC dari konduktor dengan panjang L, sama dengan rcL2, di mana r dan c adalah resistansi dan kapasitansi per satuan panjang, masing-masing. Thomson juga berkontribusi pada teknologi kabel bawah laut. Dia meningkatkan galvanometer cermin, di mana penyimpangan sekecil apa pun dari cermin yang disebabkan oleh arus diperkuat oleh proyeksi ke layar. Kemudian, ia menemukan perangkat yang mencatat sinyal dengan tinta di atas kertas.
Teknologi kabel bawah laut ditingkatkan setelah gutta-percha muncul pada tahun 1843 di Inggris. Resin dari pohon asli Semenanjung Malaya ini merupakan isolator yang ideal karena bersifat termoplastik, melunak saat dipanaskan, dan kembali ke bentuk padat saat didinginkan, membuatnya lebih mudah untuk mengisolasi konduktor. Di bawah kondisi tekanan dan suhu di dasar laut, sifat isolasinyaditingkatkan. Gutta-percha tetap menjadi bahan isolasi utama untuk kabel bawah laut sampai ditemukannya polietilen pada tahun 1933.
Proyek Lapangan
Cyrus Field memimpin 2 proyek, yang pertama gagal, dan yang kedua berakhir dengan sukses. Dalam kedua kasus, kabel terdiri dari kawat 7-inti tunggal yang dikelilingi oleh gutta-percha dan dilapisi dengan kawat baja. Rami terpal memberikan perlindungan korosi. Mil laut dari kabel tahun 1858 memiliki berat 907 kg. Kabel transatlantik tahun 1866 lebih berat, yaitu 1.622 kg/mil, tetapi karena memiliki volume lebih banyak, beratnya lebih ringan di dalam air. Kekuatan tarik masing-masing adalah 3t dan 7,5t.
Semua kabel memiliki satu konduktor pengembalian air. Meskipun air laut memiliki hambatan yang lebih kecil, ia tunduk pada arus yang menyimpang. Listrik disuplai oleh sumber arus kimia. Misalnya, proyek 1858 memiliki 70 elemen masing-masing 1,1 V. Level tegangan ini, dikombinasikan dengan penyimpanan yang tidak tepat dan ceroboh, menyebabkan kabel transatlantik laut dalam gagal. Penggunaan galvanometer cermin memungkinkan untuk menggunakan tegangan yang lebih rendah di saluran berikutnya. Karena hambatannya kira-kira 3 ohm per mil laut, pada jarak 2000 mil, arus orde miliamp, cukup untuk galvanometer cermin, dapat dibawa. Pada tahun 1860-an, kode telegraf bipolar diperkenalkan. Titik-titik dan coretan kode Morse telah diganti dengan pulsa dengan polaritas yang berlawanan. Seiring waktu, berkembangskema yang lebih kompleks.
Ekspedisi 1857-58 dan 65-66
£350.000 dikumpulkan melalui penerbitan saham untuk meletakkan kabel transatlantik pertama. Pemerintah Amerika dan Inggris menjamin pengembalian investasi. Upaya pertama dilakukan pada tahun 1857. Dibutuhkan 2 kapal uap, Agamemnon dan Niagara, untuk mengangkut kabel. Ahli listrik menyetujui metode di mana satu kapal meletakkan garis dari stasiun pantai dan kemudian menghubungkan ujung lainnya ke kabel di kapal lain. Keuntungannya adalah ia mempertahankan sambungan listrik yang berkesinambungan dengan pantai. Upaya pertama berakhir dengan kegagalan ketika peralatan pemasangan kabel gagal 200 mil di lepas pantai. Itu hilang di kedalaman 3,7 km.
Pada tahun 1857, kepala teknisi Niagara, William Everett, mengembangkan peralatan pemasangan kabel baru. Peningkatan yang menonjol adalah rem otomatis yang diaktifkan saat tegangan mencapai ambang tertentu.
Setelah badai dahsyat yang hampir menenggelamkan Agamemnon, kapal-kapal itu bertemu di tengah lautan dan pada 25 Juni 1858, mulai memasang kabel transatlantik lagi. Niagara bergerak ke barat, dan Agamemnon bergerak ke timur. 2 upaya dilakukan, terganggu oleh kerusakan pada kabel. Kapal-kapal kembali ke Irlandia untuk menggantikannya.
17 Juli, armada kembali berangkat untuk saling bertemu. Setelah cegukan kecil, operasi itu sukses. Berjalan dengan kecepatan konstan 5–6 knot, pada 4 Agustus, Niagara masukdi Teluk Trinity tanah baru. Pada hari yang sama, Agamemnon tiba di Valentia Bay di Irlandia. Ratu Victoria mengirim pesan ucapan pertama yang dijelaskan di atas.
Ekspedisi tahun 1865 gagal 600 mil dari Newfoundland, dan hanya upaya tahun 1866 yang berhasil. Pesan pertama pada saluran baru dikirim dari Vancouver ke London pada tanggal 31 Juli 1866. Selain itu, ujung kabel yang hilang pada tahun 1865 ditemukan, dan saluran itu juga berhasil diselesaikan. Kecepatan transfer adalah 6-8 kata per menit dengan biaya $10/kata.
Komunikasi telepon
Pada tahun 1919, perusahaan Amerika AT&T memulai studi tentang kemungkinan pemasangan kabel telepon transatlantik. Pada tahun 1921, saluran telepon air dalam dipasang antara Key West dan Havana.
Pada tahun 1928 diusulkan untuk meletakkan kabel tanpa repeater dengan saluran suara tunggal melintasi Samudra Atlantik. Tingginya biaya proyek ($15 juta) pada puncak Depresi Hebat, serta peningkatan teknologi radio, menghentikan proyek.
Pada awal 1930-an, perkembangan elektronik memungkinkan pembuatan sistem kabel bawah laut dengan repeater. Persyaratan untuk desain amplifier tautan perantara belum pernah terjadi sebelumnya, karena perangkat harus beroperasi tanpa henti di dasar laut selama 20 tahun. Persyaratan ketat dikenakan pada keandalan komponen, khususnya tabung vakum. Pada tahun 1932, sudah ada lampu listrik yang berhasil diuji diselama 18 tahun. Elemen radio yang digunakan secara signifikan lebih rendah daripada sampel terbaik, tetapi mereka sangat andal. Hasilnya, TAT-1 bekerja selama 22 tahun, dan tidak ada satu lampu pun yang rusak.
Masalah lainnya adalah peletakan amplifier di laut lepas pada kedalaman hingga 4 km. Ketika kapal berhenti untuk mengatur ulang repeater, kekusutan dapat muncul pada kabel dengan pelindung heliks. Akibatnya, penguat fleksibel digunakan, yang dapat memuat peralatan yang dirancang untuk kabel telegraf. Namun, keterbatasan fisik repeater fleksibel membatasi kapasitasnya pada sistem 4-kawat.
UK Post telah mengembangkan pendekatan alternatif dengan hard repeater dengan diameter dan kapasitas yang jauh lebih besar.
Implementasi TAT-1
Proyek ini dimulai kembali setelah Perang Dunia II. Pada tahun 1950, teknologi penguat fleksibel diuji dengan sistem yang menghubungkan Key West dan Havana. Pada musim panas 1955 dan 1956 kabel telepon transatlantik pertama dipasang antara Oban di Skotlandia dan Clarenville di pulau itu. Newfoundland, jauh di utara jalur telegraf yang ada. Setiap kabel memiliki panjang sekitar 1950 mil laut dan memiliki 51 repeater. Jumlahnya ditentukan oleh tegangan maksimum pada terminal yang dapat digunakan untuk daya tanpa mempengaruhi keandalan komponen tegangan tinggi. Tegangannya adalah +2000 V di satu ujung dan -2000 V di ujung lainnya. Bandwidth sistem, dalamantrian ditentukan oleh jumlah repeater.
Selain repeater, dipasang 8 subsea equalizer di jalur timur-barat dan 6 di jalur barat-timur. Mereka mengoreksi akumulasi pergeseran dalam pita frekuensi. Meskipun total loss pada bandwidth 144 kHz adalah 2100 dB, penggunaan equalizer dan repeater menguranginya menjadi kurang dari 1 dB.
Memulai TAT-1
Dalam 24 jam pertama setelah peluncuran pada 25 September 1956, 588 panggilan dilakukan dari London dan AS dan 119 dari London ke Kanada. TAT-1 segera melipatgandakan kapasitas jaringan transatlantik. Bandwidth kabel adalah 20-164 kHz, yang memungkinkan untuk 36 saluran suara (masing-masing 4 kHz), 6 di antaranya dibagi antara London dan Montreal dan 29 antara London dan New York. Satu saluran ditujukan untuk telegraf dan layanan.
Sistem ini juga mencakup koneksi darat melalui Newfoundland dan koneksi bawah laut ke Nova Scotia. Kedua jalur tersebut terdiri dari kabel tunggal sepanjang 271 mil laut dengan 14 repeater kaku yang dirancang oleh UK Post. Kapasitas totalnya adalah 60 saluran suara, 24 di antaranya menghubungkan Newfoundland dan Nova Scotia.
Peningkatan lebih lanjut untuk TAT-1
Jalur TAT-1 berharga $42 juta. Harga $1 juta per saluran mendorong pengembangan peralatan terminal yang akan menggunakan bandwidth lebih efisien. Jumlah saluran suara dalam rentang frekuensi standar 48 kHz telah ditingkatkan dari 12 menjadi 16 dengan mengurangilebarnya dari 4 hingga 3 kHz. Inovasi lainnya adalah temporal speech interpolation (TASI) yang dikembangkan di Bell Labs. TASI menggandakan jumlah sirkuit suara berkat jeda bicara.
Sistem optik
Kabel optik transoceanic pertama TAT-8 dioperasikan pada tahun 1988. Repeater meregenerasi pulsa dengan mengubah sinyal optik menjadi sinyal listrik dan sebaliknya. Dua pasang serat bekerja pada kecepatan 280 Mbps. Pada tahun 1989, berkat kabel Internet transatlantik ini, IBM setuju untuk mendanai link level T1 antara Cornwall University dan CERN, yang secara signifikan meningkatkan koneksi antara bagian Amerika dan Eropa dari Internet awal.
Pada tahun 1993, lebih dari 125.000 km TAT-8 beroperasi di seluruh dunia. Angka ini hampir sama dengan panjang total kabel bawah laut analog. Pada tahun 1992, TAT-9 mulai beroperasi. Kecepatan per fiber telah ditingkatkan menjadi 580 Mbps.
Terobosan teknologi
Pada akhir 1990-an, pengembangan amplifier optik yang didoping erbium menyebabkan lompatan kuantum dalam kualitas sistem kabel bawah laut. Sinyal cahaya dengan panjang gelombang sekitar 1,55 mikron dapat langsung diperkuat, dan throughput tidak lagi dibatasi oleh kecepatan elektronik. Sistem optik pertama yang ditingkatkan untuk terbang melintasi Samudra Atlantik adalah TAT 13/12 pada tahun 1996. Tingkat transmisi pada masing-masing dari dua pasang serat adalah 5 Gbps.
Sistem optik modern memungkinkan transmisi volume sebesar itudata bahwa redundansi sangat penting. Biasanya, kabel serat optik modern seperti TAT-14 terdiri dari 2 kabel transatlantik terpisah yang merupakan bagian dari topologi cincin. Dua jalur lainnya menghubungkan stasiun pantai di setiap sisi Samudra Atlantik. Data dikirim di sekitar ring di kedua arah. Jika terjadi kerusakan, cincin akan memperbaiki sendiri. Lalu lintas dialihkan ke pasangan serat cadangan di kabel servis.
