Il cavo in fibra ottica sottomarino (sottomarino), noto anche come cavo di comunicazione sottomarino, è un filo avvolto con materiale isolante e posato sul fondo del mare per stabilire la trasmissione delle telecomunicazioni tra i paesi.
Il sistema di cavi in fibra ottica sottomarino viene utilizzato principalmente per collegare il cavo in fibra ottica e Internet. È diviso in due parti: attrezzatura di terra e attrezzatura subacquea. Il cavo sottomarino in fibra ottica è la parte più importante e più vulnerabile dell'attrezzatura subacquea.
Struttura dell'attrezzatura
Il cavo ottico sottomarino è posato sul fondale con un fascio di fili avvolto in una guaina isolante. L'acqua di mare può prevenire l'interferenza della luce esterna e delle onde magnetiche, quindi il rapporto segnale-rumore del cavo sottomarino è elevato; non vi è alcun ritardo nella comunicazione del cavo ottico sottomarino. La durata di progettazione dei cavi ottici sottomarini è di 25 anni di funzionamento continuo, mentre i satelliti artificiali generalmente esauriscono il carburante entro 10-15 anni.
La struttura di base del cavo ottico sottomarino è: strato di polietilene, strato di resina poliestere o asfalto, strato di filo d'acciaio, strato impermeabile di alluminio, strato di policarbonato, tubo di rame o alluminio, paraffina, strato di alcano, fascio di fibre ottiche, ecc.
Il sistema di cavi ottici sottomarini viene utilizzato principalmente per collegare cavi ottici e Internet. È diviso in due parti: attrezzatura di terra e attrezzatura subacquea. L'attrezzatura a terra confeziona e trasmette servizi di comunicazione come voce, immagini e dati. L'attrezzatura subacquea è responsabile dell'elaborazione, dell'invio e della ricezione dei segnali di comunicazione. L'attrezzatura subacquea è divisa in tre parti: cavo sottomarino in fibra ottica, ripetitore e"unità di derivazione": il cavo sottomarino in fibra ottica è la parte più importante e più vulnerabile.
La struttura del cavo ottico per acque profonde è più complicata: la fibra ottica è inserita nello scheletro di plastica della scanalatura a forma di U e la scanalatura è riempita con grasso o plastica elastica per formare il nucleo. Il nucleo è avvolto con filo di acciaio ad alta resistenza. Durante il processo di avvolgimento, tutti gli spazi vuoti devono essere riempiti con materiale impermeabile. Quindi uno strato di nastro di rame viene avvolto attorno al filo di acciaio e la cucitura viene saldata per fare in modo che il filo di acciaio e il tubo di rame formino una resistenza Combinazione di compressione e tensione. Uno strato di guaina in polietilene dovrebbe essere aggiunto all'esterno del filo di acciaio e del tubo di rame. Una struttura multistrato così stretta serve a proteggere la fibra ottica, prevenire la rottura e prevenire l'intrusione di acqua di mare. Nelle aree in cui gli squali sono infestati, viene aggiunto un ulteriore strato di guaina in polietilene all'esterno del cavo sottomarino.
La struttura del cavo ottico sottomarino deve essere robusta e leggera nel materiale, ma l'alluminio metallico leggero non può essere utilizzato, perché l'alluminio e l'acqua di mare reagiranno elettrochimicamente per produrre idrogeno e le molecole di idrogeno si diffonderanno nel materiale di vetro della fibra ottica, che aumenterà la perdita della fibra ottica. Pertanto, il cavo ottico sottomarino non deve solo impedire la generazione di idrogeno all'interno, ma anche impedire all'idrogeno di penetrare nel cavo ottico dall'esterno. Per questo motivo, all'inizio degli anni '90, è stata sviluppata una fibra ottica rivestita in carbonio o titanio per prevenire la penetrazione dell'idrogeno e la corrosione chimica. Il connettore per fibra ottica deve anche essere ad alta resistenza, richiedendo che la connessione mantenga la resistenza della fibra ottica originale e la superficie della fibra ottica originale da eventuali danni.
specie principali
In base ai diversi ambienti marini e alle profondità dell'acqua, può essere suddiviso in cavi ottici per acque profonde e cavi ottici per acque basse. Di conseguenza, la struttura del cavo ottico è rappresentata da uno strato di armatura a strato singolo e da uno strato di armatura a doppio strato. Nel metodo di rappresentazione del modello del prodotto, DK viene utilizzato per l'armatura a strato singolo e SK viene utilizzato per l'armatura a doppio strato. Le specifiche sono espresse dal numero e dal tipo di fibre.
Secondo il ruolo e la funzione possono essere suddivisi in
Cavo di comunicazione sottomarino e cavo di alimentazione ottico sottomarino. Il primo è utilizzato principalmente per i servizi di comunicazione e il secondo è utilizzato principalmente per la trasmissione subacquea di energia luminosa ad alta potenza
Principio tecnico
Le reti di vari paesi del mondo possono essere considerate come una grande rete locale. I cavi ottici sottomarini e terrestri li collegano per formare Internet. Il cavo ottico è il"nervo centrale" di Internet, e gli Stati Uniti sono quasi il"cervello" di Internet. Come luogo di nascita di Internet, gli Stati Uniti archiviano molti server Web e IM (come MSN). Dei 13 root server che risolvono i nomi di dominio a livello globale, 10 si trovano negli Stati Uniti. Accedi alla maggior parte dei siti web .com e .net o invia e-mail, dati Quasi tutti devono fare il giro degli Stati Uniti per raggiungere la destinazione.
I cavi sottomarini sono ora mantenuti separatamente e, per motivi di sicurezza, anche i cavi sottomarini devono essere mantenuti in orari normali. Se qualcuno pescasse il cavo sottomarino e aggiungesse la fibra ottica, le informazioni potrebbero essere rubate. Se c'è una guerra, qualcuno potrebbe danneggiare il cavo in fibra ottica. I cavi sottomarini sono oggi la migliore soluzione per la comunicazione. Altri metodi come i satelliti e le microonde possono essere utilizzati come integratori, ma sembra che non possano sostituire i cavi sottomarini perché i loro canali sono limitati. È un modo che consente alla maggior parte degli utenti di comunicare in modo economico.
L'alimentazione remota del sistema di cavi sottomarini è molto importante e i ripetitori lungo il cavo sottomarino si basano sull'alimentazione remota della stazione di atterraggio. Il ripetitore digitale utilizzato nel cavo ottico sottomarino ha molte funzioni e il consumo di energia è molte volte maggiore di quello del ripetitore analogico del cavo sottomarino. L'alimentazione richiede un'elevata affidabilità e non può essere interrotta. Pertanto, nelle aree in cui gli squali sono infestati, dovrebbero essere aggiunti due strati di nastro d'acciaio e uno strato di guaina esterna in polietilene all'esterno del cavo ottico sottomarino. Anche con una protezione così stretta, ci sono stati casi in cui gli isolanti in polietilene dei cavi ottici di acque profonde sono stati morsi da squali e hanno causato interruzioni di corrente alla fine degli anni '80.
Caratteristiche principali
Rispetto ai cavi in fibra ottica terrestri, i cavi in fibra ottica sottomarini presentano molti vantaggi: in primo luogo, non hanno bisogno di scavare tunnel o di essere supportati da staffe, quindi l'investimento è basso e la velocità di costruzione è veloce; A causa della distruzione dell'ambiente naturale come il vento e le onde e l'interferenza delle attività di produzione umana, il cavo è sicuro e stabile, con una forte capacità anti-interferenza e buone prestazioni di riservatezza.
Metodo di costruzione
Il design del cavo ottico sottomarino deve garantire che la fibra ottica non sia influenzata da forze esterne e dall'ambiente. I requisiti di base sono: può adattarsi all'ambiente di pressione sottomarina, abrasione, corrosione, biologia, ecc.; avere uno strato di armatura adeguato per prevenire danni da reti da traino, ancore e squali dei pescherecci; rotture del cavo in fibra ottica Allo stesso tempo, ridurre al minimo la lunghezza dell'acqua di mare che penetra nel cavo ottico; può impedire che l'idrogeno penetri nel cavo ottico dall'esterno e l'idrogeno generato all'interno; dispone di un circuito di alimentazione remota a bassa resistenza; può sopportare la tensione durante la posa e il riciclaggio; la durata è nella media Il requisito è superiore a 25 anni.
Il cavo ottico sottomarino per acque profonde (oltre i 1.000 metri) adotta una struttura corazzata priva di acciaio, ma la struttura dell'anima del cavo e l'elemento di rinforzo (solitamente il filo d'acciaio centrale) devono essere in grado di proteggere la fibra ottica per evitare l'alta pressione dell'acqua di mare e l'alta pressione durante la posa e il riciclaggio. tensione. Per prevenire danni agli squali, due strati di nastro d'acciaio dovrebbero essere avvolti a spirale sulla guaina del cavo ottico per acque profonde nella zona di mare in cui gli squali sono infestati e uno strato di guaina esterna in polietilene dovrebbe essere schiacciato.
La struttura centrale del cavo ottico sottomarino per acque basse (entro 1000 metri dall'acqua) è la stessa di quella del cavo ottico per acque profonde, ma il cavo ottico per acque basse deve avere un'armatura in filo d'acciaio a strato singolo o doppio. Il numero di strati di armatura e il diametro esterno del filo di acciaio sono determinati in base all'ambiente sottomarino, alla profondità dell'acqua, alla possibilità di essere interrati, alla pesca, ecc. del percorso del cavo sottomarino.
Processo di posa
Il progetto del cavo sottomarino è riconosciuto come un progetto su larga scala complesso e difficile da paesi di tutto il mondo. In acque poco profonde, se la profondità dell'acqua è inferiore a 200 metri, i cavi vengono interrati, mentre in acque profonde vengono posati. L'interramento a getto idraulico è il principale metodo di interramento. Ci sono diverse file di fori per spruzzi d'acqua nella parte inferiore dell'attrezzatura interrata, che sono distribuite in parallelo su entrambi i lati. Durante il funzionamento, ogni foro spruzza contemporaneamente sul fondo del mare getti d'acqua ad alta pressione per lavare via i sedimenti del fondale e formare una trincea per cavi sottomarini; la parte superiore dell'attrezzatura ha un passacavo, viene utilizzato per guidare il cavo (cavo ottico) sul fondo della trincea del cavo sottomarino e la trincea viene automaticamente riempita dalla marea. L'attrezzatura interrata viene trainata in avanti dalla nave da costruzione e varie istruzioni vengono fornite tramite il cavo funzionante. Le macchine posacavi generalmente non hanno attrezzature per l'interramento subacqueo e vengono posate sulla superficie del fondo marino dal peso del cavo sottomarino.
La barca continua a guidare in avanti, quindi svuota una trincea con il robot subacqueo, inserisce il cavo ottico, quindi risciacqua la sabbia con il robot subacqueo, copre il cavo ottico e quindi continua ad avanzare. Quando è necessario l'attracco, viene completata la connessione sulla barca, quindi Seal, e quindi continuare a posare. Attualmente, tutti i cavi ottici sottomarini sono fibre ottiche, e ci sono pochissimi cavi, e tutti i cavi attualmente posati sono sepolti nel terreno, cioè un robot sottomarino viene utilizzato per irrigare una trincea e metterla dentro e poi seppellire il suolo.
Il robot subacqueo utilizza effettivamente una pompa dell'acqua ad alta pressione per pressurizzare l'acqua ad alta pressione e spruzzarla fuori, precipitandosi così fuori dalla trincea. Per quanto riguarda la manutenzione, non c'è nessuna manutenzione. Normalmente, non c'è bisogno di manutenzione. Hai solo bisogno di controllare se il cavo ottico è esposto regolarmente con un robot subacqueo e, se c'è, coprire il fango. Inoltre, se si rompe, usa il rilevatore di attenuazione per misurarlo per ottenere la posizione specifica, quindi vai lì per pescarlo, collegarlo o altri metodi, di solito taglia tutta la sezione danneggiata e sostituiscila con una nuova.
Gestione degli incidenti
frattura
Ci sono generalmente due ragioni principali per le interruzioni del cavo sottomarino. Uno è la forza maggiore, come i terremoti e gli tsunami, e l'altro è causato dall'uomo. Una volta scollegato il cavo, non solo avrà un enorme impatto sulle comunicazioni internazionali, ma la perdita causata sarà ancora più incalcolabile.
danno
I cavi sono spesso soggetti a danni da pescherecci, ancore e persino squali. I cavi vengono talvolta distrutti dalle truppe nemiche durante la guerra. Il grande terremoto di Terranova nel 1929 causò un crollo sottomarino su larga scala che causò danni al cavo transatlantico.
Una volta che più cavi sottomarini vengono danneggiati contemporaneamente (ad esempio, danneggiati da un terremoto), può causare l'interruzione dei servizi Internet regionali e telefonici a lunga distanza, con conseguenti perdite incalcolabili. Ad esempio, il terremoto di Hengchun nel 2006 è un esempio.
Riparare il cavo profondo e la parte danneggiata viene portata in superficie per la riparazione. La parte danneggiata del cavo per acque profonde deve essere tagliata e portata in superficie per la riparazione. La parte riparata sarà più lunga di quella originale.
Alcuni importanti cavi in prossimità dei porti sono stati predisposti per riparare navi dedicate alla riparazione dei cavi. Diverse società di restauro come CS Cyrus West Field sono state fondate vicino ad Halifax, in Nuova Scozia. Alcuni grandi operatori di telecomunicazioni, come France Telecom e Japan Telecom, hanno le proprie navi portacavi sottomarini.
riparazione
I cavi ottici sottomarini sono solitamente interrati a una profondità di 1-2 metri sotto il fondo del mare. Poiché il fondale non è molto regolare, i cavi ottici saranno inevitabilmente a volte esposti. Il cavo in fibra ottica può essere distrutto quando il peschereccio è ancorato o si utilizza una rete da traino per pescare. Pertanto, il luogo in cui il cavo in fibra ottica passa sul fondo del mare è designato come zona di non ancoraggio e nessuna nave può attraccare. Questo principio è lo stesso dei cavi ottici a terra. Spesso vediamo cartelli come"Ci sono cavi ottici sotto terra e la costruzione è vietata" sulla strada. I cavi ottici sottomarini devono essere protetti e la tecnologia deve essere rafforzata per migliorare la resistenza alla trazione del cavo sottomarino stesso.
Il primo passo nel lavoro di riparazione è trovare il punto di interruzione. Gli ingegneri dei cavi sottomarini possono trovare la posizione approssimativa del punto di interruzione tramite interruzioni telefoniche e Internet. Il terminale di terra può emettere impulsi luminosi e la normale fibra ottica può sempre trasmettere questi impulsi in mare, ma se la fibra è rotta, l'impulso riprenderà da quel punto e il terminale di terra può trovare il punto di rottura in questo modo . Successivamente, i nuovi cavi ottici devono essere portati dalle navi per la riparazione, ma il primo passo è recuperare le fibre ottiche rotte.
Se il cavo ottico è a meno di 2.000 metri di profondità sott'acqua, puoi utilizzare un robot per recuperare il cavo ottico. Generalmente si trova in mare con una profondità dell'acqua che va dai 3000 ai 4000 metri circa. È possibile utilizzare un solo tipo di rampino. Ci vogliono più di 12 ore per ritrarre il rampino una volta. È necessario aggiungere il cavo nel mezzo dopo aver pescato il cavo ottico rotto sulla nave. Questo lavoro è svolto da un tecnico altamente professionale.
1. Dopo che il robot si è immerso nell'acqua, scansiona e rileva la posizione precisa del cavo ottico sottomarino danneggiato.
2. Il robot estrae il cavo ottico sottomarino sepolto nel fango e lo taglia con le forbici per cavi. La corda è stata posata sulla barca e il robot è stato legato a un'estremità del cavo ottico, quindi è stato tirato fuori dal mare. Allo stesso tempo, il robot installa un transponder wireless al taglio.
3. Utilizzare lo stesso metodo per estrarre un'altra sezione di cavo ottico dal mare. Come per la manutenzione delle linee telefoniche, gli strumenti sulla nave sono collegati a entrambe le estremità del cavo in fibra ottica e la stazione di atterraggio del cavo ottico sottomarino in due direzioni viene utilizzata per rilevare quale estremità del cavo ottico è bloccata. Dopodiché, riprendi la parte più lunga del cavo sottomarino con la parte bloccata e tagliala. L'altra sezione è stata dotata di una boa e lasciata galleggiare temporaneamente sul mare.
4. Quindi, collegare manualmente il cavo ottico sottomarino di riserva ai due punti di interruzione del cavo ottico sottomarino. Il collegamento di connettori per cavi in fibra ottica è un lavoro con"contenuto tecnico" estremamente elevato, che non è competente per la gente comune. Deve essere una persona che è stata appositamente addestrata e ha ottenuto una licenza da un'organizzazione internazionale prima di poter essere utilizzata.
5. Dopo aver collegato il cavo ottico sottomarino di riserva, dopo ripetuti test, dopo che la comunicazione è normale, verrà gettato nell'acqua di mare. A questo punto, il robot subacqueo sta per"combattere" ancora:"scala" il cavo ottico sottomarino riparato, cioè usare una pistola ad acqua ad alta pressione per lavare il limo sul fondo del mare da una trincea, e"laici" il cavo ottico sottomarino riparato in esso.
Allo stesso tempo, condizioni meteorologiche avverse come forti venti e onde sul mare possono rallentare i lavori di ripristino.
