کابل‌های زیر دریایی، رشد انرژی و پهنای باند اینترنت – قسمت سوم

قبل از شروع بخش سوم مقاله پارسیان فیبر ارتباط شما را دعوت می‌کند قسمت اول مقاله را از این لینک و قسمت دوم مقاله را اینجا ببینید.

پارسیان فیبر ارتباط تولید کننده انواع کابل شبکه، کابل فیبر نوری و تجهیزات پسیو شبکه، این مطلب را برای شما انتخاب کرده است.

در دهه ۸۰ و اوایل دهه ۹۰ میلادی، اپراتورهای کابلی دریا، ظرفیت سیستم‌های جدید خود را به صورت تعداد کانال صوتی بیان می‌کردند.

با افزایش ترافیک داده‌ها در اینترنت، دیگر در سیستم‌های جدید به تعداد کانال اشاره نمی‌شود و ظرفیت هر شبکه با نرخ بیت بیان می‌گردد که در آغاز به صورت مگابیت در ثانیه بوده و در حال حاضر به صورت گیگابیت و یا ترابیت در ثانیه سنجیده می‌شود.

در حال حاضر بیشتر ظرفیت کابل‌های زیردریایی، حداقل نه به طور مستقیم، برای مدارهای صوتی استفاده نمی‌شود.

علاوه بر اپراتورهای مخابراتی، ظرفیتی معادل ۵/۲یا ۰/۱۰گیگابیت در ثانیه به اپراتورهای اینترنت زیرساخت، شرکت‌های میزبان اینترنت و سایر اپراتورهای شبکه داده‌ها، به فروش می‌رسد.

 

شرکت سیسکو، در گزارشی که در سپتامبر ۲۰۱۱ منتشر کرده، ارزیابی سالانه از ترافیک اینترنت را ارایه داده و نرخ رشد سالیانه ترافیک  IP را در سراسر جهان برای سال های ۲۰۱۰ تا ۲۰۱۵ برابر ۳۲ درصد پیش‌بینی کرده است.

نرخ ترافیک به طور قابل ملاحظه‌ای در بعضی نقاط مثل خاورمیانه (با ۵۲ درصد) و آمریکای لاتین (با ۴۸ درصد)، بالاتر برآورد می‌شود.

 

‌از عوامل مؤثر در رشد شبکه می‌توان دستگاه‌های بیشتر، تلفن‌های ویژه هوشمند و تبلت‌ها، استفاده بیشتر از برنامه‌های کاربردی داده‌ها بر روی دستگاه‌های تلفن همراه، افزایش استفاده از ویدیو دیجیتال، و میزبانی و ذخیره‌سازی موردنیاز برای ارایه خدمات را برشمرد.

به عنوان نمونه در پایان سال ۲۰۱۱ ، جهان ۰/۶ میلیارد کاربر تلفن همراه داشت که۲/۱ میلیون نفر از آنها از خدمات پهن‌باند تلفن همراه استفاده می‌کردند. برای خط ثابت به اینترنت، در جهان ۶/۰ میلیارد مشترک ثابت پهن باند بود. در پایان سال ۲۰۱۱ ، جهان ۳/۲ میلیارد کاربر ثابت داشته است.

 

تنها بخشی از تمام ترافیک اینترنت بر روی کابل‌های زیر دریا قرار می‌گیرد، اما ترافیک بین‌المللی نیز که تا حدودی به دلیل خدمات ارتباطی جدید در آفریقا و جنوب آسیا در حال افزایش است، با نرخ مشابه در نظر گرفته می‌شود.

روند تعیین محل مراکز داده نیز می‌تواند در تقاضا برای فیبر در کابل‌های زیر دریا تأثیر بگذارد.

مراکز داده در ایسلند، که در آنجا انرژی با هزینه پایین و آلودگی کمتر در دسترس است، و بازارهای جدید از جمله در سوئد و گرینلند، که در آنها آب و هوا برای کاهش هزینه‌های خنک‌کننده مناسب است، از موارد توسعه جدید هستند.

 

یکی دیگر از موارد توسعه در سال‌های اخیر، کاهش زمان تأخیر برای ترافیک اطلاعات تجاری در بازار مالی و گسترش ویدئو کنفراس‌هاست.

زمان تأخیر کم، سود مالی قابل‌توجهی را برای شرکت‌های سرمایه‌گذاری در استفاده از رایانه برای تجارت برنامه‌ریزی شده فراهم می‌آورد.

دستیابی به این امر با ارتقاء سیستم‌های انتقال موجود، و همچنین برنامه‌ریزی برای ایجاد مسیرهای جدید با هدف کاهش مسافت شبکه و به منظور کاهش زمان تأخیر، که برحسب میلی ثانیه ( MS ) اندازه گیری می‌شود انجام می گیرد.

بنا به گزارش‌ها، سیستم AC-1 نصب شده در سال ۱۹۹۸ که دو سوی اقیانوس اطلس را به هم وصل می‌نماید، پایین‌ترین رکورد تأخیر برابر ۸/۶۴ میلی ثانیه را دارد.

هر دو شرکت امرالد اکسپرس و هیبرنیا اکسپرس ادعا می‌کنند که سیستم‌های مربوطه آنها، اطلاعات را به سرعت در اقیانوس اطلس انتقال می‌دهند.

در مورد سیستم اقیانوس اطلس هیبرنیا، زمان تأخیر از نیویورک و لندن کم و در حدود ۶/۵۹ میلی ثانیه است.

جوزف هیلت معاون ارشد هیبرنیا در امور مالی در مصاحبه با هفته‌نامه تجاری بلومبرگ که در مارس ۲۰۱۲ منتشر شد اظهار داشت که در زدن هر دکمه، ” آن پنج میلی ثانیه اضافی می‌تواند برای آنها میلیون‌ها … (شرکت تجارت الکترونیکی) تمام شود. “

 

بسیاری از سیستم‌های کابل جدید، از جمله سیستم‌های جدید به کار گرفته شده در آفریقا، از واحد انشعابی استفاده می‌کنند.

این فناوری در اواخر دهه ۱۹۹۰ توسعه یافته و نشان داده است که برای مدیریت ترافیکی و بهینه‌سازی در نصب کابل مؤثر است.

در نمونه‌های اخیر سه کابل به محل انشعاب وارد می‌شوند. این کابل‌ها، یا دارای تعداد زیاد فیبر و یا کابل‌هایی با تعداد مختلف فیبر هستند.

بنابراین، با این فناوری می‌توان به تمام کشورها از یک کابل بین المللی، کابل با تعداد کمتر فیبر نسبت به کل سیستم منشعب کرد.

نتیجه آن است که سیستم‌های کابل زیر دریایی در حال حاضر به عنوان شبکه‌های گروهی مطرح بوده و این تغییر قابل‌توجهی نسبت به شبکه‌های سال‌های اولیه است که همه مسیرهای شبکه به صورت نقطه به نقطه پیکربندی می‌شد.

 

در دهه ۹۰ میلادی، فناوری‌های جدید تقویت کننده‌های نوری و مولتی پلکس با تسهیم طول موج، نرخ انتقال بیت برای هر زوج فیبر را به ۵/۲ تا ۵ گیگابیت در ثانیه رساندند.

این تحولات، باعث پیشرفت عمده‌ای در طراحی و تولید فیبرهای نوری برای سیستم‌های زیر دریا و کنترل دیسپرشن فیبر (پخش سیگنال‌های نوری) در مسافت‌های طولانی شده است.

از سال ۲۰۰۰ به این سو، پیشرفت‌های قابل‌توجه در فشرده‌سازی بیشتر طول موج و نرخ مدولاسیون سریعتر، نرخ انتقال را به بالای یک ترابیت در ثانیه برای هر زوج فیبر رسانده است.

 

در حالیکه چالش موجود برای کابل‌های قدرت، انتقال ولتاژ بالاتر در مسافت‌های طولانی است، چالش کابل‌های مخابراتی، انتقال پهنای باند بالاتر در مسافت‌های طولانی است.

تفاوت اصلی این است که بیشتر پیشرفت‌های حاصل در سال‌های اخیر، نه در مورد فیبر یا کابل، بلکه بهبود فناوری در تقویت‌کننده‌ها و سیستم‌های انتقال حاصل شده است.

از اولین فیبرنوری کابل های زیردریایی نصب شده در دهه هشتاد میلادی تاکنون، به دلیل بهبود لیزر و مدولاسیون الکترونیکی نرخ بیت، در هر زوج فیبر، از ۲۸۰ مگابیت در ثانیه به ۶۲۲ مگابیت در ثانیه افزایش یافته است.

در قسمت قبلی این مقاله جدول جزئیات رشد در ظرفیت پهنای باند و پیاده‌سازی در سیستم‌های بین المللی از اواخر دهه ۱۹۸۰ تا اوایل قرن ۲۱ ارایه شد.

با توجه به رشد قوی در پهنای باند سیستم‌های نصب شده در ۸ سال گذشته (شکل ۱) نیاز به تشریح جزئیات تحولات سیستم اولیه را به حداقل می‌رساند.

 

سوال مهم این است که چگونه در صنعت مخابرات، موفق به افزایش ظرفیت پهنای باند کابل در بیش از بیست سال گذشته شده‌اند؟

سه عامل برای بررسی می‌توان در نظر گرفت:

۱) تعداد جفت فیبر،

۲) تعداد طول موج ، که اغلب به عنوان لاندا یا کانال اشاره می‌شود.

۳) سرعت انتقال در هر یک از طول موج که برحسب گیگابیت در ثانیه اندازه‌گیری می‌شود.

در یک سیستم دریایی، تعداد فیبر به صورت “جفت فیبر” بیان می‌شود، به طوری که ترافیک دو سویه قابل استفاده است.

با توجه به توسعه فناوری تافتگری و واتافتگری که برای تجمیع و مجزا نمودن طول موج استفاده می‌شود، تعداد طول موج‌هایی که به طور مؤثر می‌توان مدیریت و بر روی آنها اطلاعات ارسال نمود، به طور قابل‌توجهی افزایش یافته است.

 

همانطورکه در شکل ۲ نشان داده شده، تا سال ۱۹۹۵ ، بجز سیستم‌های محدودی که در انتقال از چند طول موج استفاده می‌کردند هیچ سیستمی از نوع WDM مستقر نشده بود، در آن زمان تنها سه سیستم TAT -12 با سه طول موج، TPC-5 با دو طول موج و یک کابل داخلی ژاپن که WDM را با استفاده از ۴ طول موج مورد استفاده قرار می‌داد به صورت چند کاناله استفاده می‌شد.

WDMسیست‌م‌هایی هستند که در آنها از چهار طول موج استفاده می‌شود.

صنعت کابل زیر دریایی تا سال ۱۹۹۸ که فناوری DWDM  (با بیش از از ۴ طول موج) به طور گسترده مطرح شد اصولاً سیستم‌های با ۲ و یا بیشتر طول موج را نمی‌‎‌شناخت.

بالاخره در سال ۱۹۹۹ سیستم‌های با طول موج‌های بیشتر مورد استفاده قرار گرفت.

در اواخر دهه ۹۰ ، سیستم‌های DWDM ، فاصله کانال‌ها را بهبود بخشیده و از ۱۰۰ گیگاهرتز (۸/۰ نانومتر) به ۵۰ گیگاهرتز کاهش داد.

این امر باعث شد که تولیدکنندگان بتوانند برای مصارف تجاری، تا ۳۶۰ طول موج را به طور مؤثر در تست آزمایشگاهی انتقال دهند.

 

همانطورکه در قسمت‌های قبل بیان شد، اولین کابل تلگراف دریایی در اقیانوس اطلس نصب شد.

از دهه ۱۹۲۰ تا اواسط دهه ۵۰ ، خدمات تلفنی در اقیانوس از طریق سیستم‌های رادیویی ارایه می‌شد. برای اولین بار در سال ۱۹۵۶ ، سیستم TAT – ۱ با ۳۶ کانال تلفنی در اطلس راه‌اندازی شد.

سیستم جانشین آن از کابل‌های کواکسیال مشابه که برای ظرفیت‌های بالاتر طراحی شده بود و تا ۱۰۰۰۰ کانال تلفنی را انتقال می‌داد، قبل از نصب اولین کابل نوری اقیانوسی یعنی TAT-8 مورد استفاده قرار گرفت.

شکل ۳ مسیر و مسافت سیستم‌های کابل نوری را که از سال ۱۹۸۸ نصب آنها شروع شده، نشان می‌دهد.

تا اواسط دهه ۹۰ ، این سیستم‌های کابلی توسط کنسرسیومی از ارایه‌دهندگان وقت در هر دو طرف اقیانوس اطلس ساخته می‌شد.

آتلانتیک کراسینگ (Ac) اولین پروژه کابل اقیانوسی بود که در دوره رونق مخابراتی دهه ۹۰ در سال ۱۹۹۸ کاملاً توسط بخش خصوصی نصب شد.

اکنون به سختی می‌توان باور کرد، ولی زمانی که مطالعه امکان‌سنجی برای AC- 1 در اواخر سال ۱۹۹۶ و اوایل سال ۱۹۹۷ انجام شد، سرویس‌دهندگان وقت اروپا هنوز از ظرفیت انتقال با چند E1 صحبت می‌کردند E1. واحد ظرفیت انتقال نوری برابر ۲/۰۴۸مگابیت در ثانیه است.

داده‌های نشان داده شده فقط مربوط به آن دسته از سیستم‌های اقیانوس اطلس است که از آمریکای شمالی به اروپا کشیده شده‌اند.

سیستم‌های نصب شده از ۱۹۹۸ تا ۲۰۰۲ شامل TAT-14، AC- 2 سیستم آپولو، جمینی یا برج جوزا، کلمبوس ۳، فلگ آتلانتیک (نام جدید: گلوبال کام) و تیکو گلوبال نت ورک هستند. سیستم تیکو که در دوره رونق مخابرات برابر ۳ میلیارد دلار قیمت‌گذاری شده بود در سال ۲۰۰۵ به مبلغ ۱۳۰ میلیون دلار به VSNL(Tata) واگذار شد.

این سیستم‌ها نیازهای سیستم‌های TAT های قدیمی‌تر را برطرف می‌کرد و همگی تا سال ۲۰۰۴ کنار گذاشته شدند، بجز TAT – 14 که تنها کابلی است که هنوز فعال است.

کنار گذاشتن این سیستم‌ها در بین سالهای ۲۰۰۳ تا ۲۰۰۸ با کاهش مسیر- مسافت با توجه به شکل ۳ کاملاً مشهود است.

حدود ده سال است که در اقیانوس اطلس سیستم جدیدی نصب نشده است.

البته در آینده نزدیک شاهد بکارگیری دو سیستم با تأخیرات زمان کم به نام هیبرنیا اکسپرس و امرالد اکسپرس خواهیم بود.

اهمیت این سیستم‌ها آن است که ظرفیت انتقال در اقیانوس اطلس، با راه‌اندازی آنها به بیش از چهار برابر خواهد رسید.

 

هر چقدر در سیستم‌های به کار گرفته شده تعداد طول موج افزایش یابد، نرخ بیت افزایش می‌یابد که باعث افزایش ظرفیت انتقال می‌شود.

در سال ۲۰۱۱ ، شرکت NTT سرعت انتقال ۱۰۰ گیگابیت در ثانیه را در یک کانال طول موج با موفقیت انجام داد و بر همین اساس تصمیم گرفته شد که تا پایان ۲۰۱۳ سیستم کابل PC-1 خود را در اقیانوس آرام با این فنآوری ارتقاء دهد.

سیستم انتقال ۱۰۰ گیگابیت در ثانیه با استفاده از یک طرح تشخیص منسجم و مدارهای مجتمع فوتونیکی انجام می‌گیرد.

در ماه اوت سال ۲۰۱۲ ، گلف بریج اینترنشنال اعلام کرد که اولین سیستم تجاری ۱۰۰ گیگابیت با تکرارکننده را در مدیترانه و در شبکه‌ای که مصر را به ایتالیا پیوند می‌دهد، نصب کرده است. هیبرنیا نیز در صدد تست سیستم ۱۰۰ گیگابیت در اقیانوس اطلس است.

 

تعدادی از سیستم‌های موجود قرار است به پهنای باند ۴۰ گیگابیت در ثانیه ارتقاء یافته و یا برنامه‌ریزی برای ارتقاء به ۱۰۰ گیگابیت در ثانیه انجام شده است.

در حال حاضر در برخی موارد، انتقال به ۴۰ گیگابیت در ثانیه نیز اجرا شده است کراس ساوترن در اوایل سال ۲۰۱۲ اعلام کرد که سیستم خود را تا پایان فصل دوم سال به ۴۰ گیگابیت در ثانیه به‌روزرسانی می کند و همچنین قرار است با تجهیز رابط کاربری به کارت‌های ۱۰۰ گیگابیت در ثانیه، پهنای باند را حتی بیشتر از حد نیاز اعلام شده ارایه کند.

طبق گزارش این شرکت، تقاضای سالیانه در سطح ۳۵ تا ۴۰ درصد در حال رشد است و تخمین زده می‌شود که پهنای باند موردنیاز استرالیا و نیوزیلند به ۶۲۰ گیگابیت در ثانیه برسد.

در فوریه ۲۰۱۱ ، شرکت SME4 قرارداد ارتقاء ظرفیت لینک ۴۰ گیگابیت در ثانیه را با نصب تجهیزات در محل به ۱۰۰ گیگابیت امضا کرد.

این ارتقاء در سال ۲۰۱۲ ، پنجمین موردی است که برای دستیابی به ظرفیت ۶ ترابایت انجام می‌شود.

ظرفیت جدید در واقع ۲۵ برابر ظرفیت شبکه اصلی است که در سال ۲۰۰۰ با ۲۴۰ گیگابیت در ثانیه طرح و راه‌اندازی شد.

رشد گسترده اقتصادی در جوامع اقتصادی در حال ظهور نشان می‌دهد که مصرف برق قطعاً افزایش خواهد یافت. افزایش نیازهای رو به رشد در بازارهای پیشرفته، بازار کابل‌های برق زیر دریا را نیز افزایش خواهد داد.

این رشد، تقاضای نصب کابل برای ارتباط مزارع بادی دریایی به شبکه‌های برق در سواحل و همچنین سیستم‌های نظارتی و مانیتورینگ منابع طبیعی در کف دریا را افزایش خواهد داد.
بازارهای کابل نوری زیر دریایی با موج افزایش تقاضا و رکود به دلیل ایجاد ظرفیت‌های اضافی روبروست. همانطورکه قبلاً مشاهده شده است، با افزایش نصب کابل‌های زیر دریایی برای کشورهای جنوب صحرا، در سرمایه گذاری برای هر دو حوزه زیرساخت مخابراتی و اهداف غیرمخابراتی آنها چندین برابر مؤثر بوده است.

همچنین بسیاری از این بازارها که قبلاً توسعه نیافته بودند تبدیل به مراکز اقتصادی شده، و سرمایه‌گذاری بیشتری در این کشورها جریان یافته است و باعث بالا رفتن سطح زندگی و افزایش سرمایه‌گذاری در زیرساخت‌های قدرت شده است. این روند رشد قوی و به دنبال آن رکود فعالیت همراه با پیش‌بینی بازار برای فرصت‌های رشد در آینده ادامه خواهد یافت.

منبع: خبرنامه فدراسیون بین المللی کابلسازان (ICF) ترجمه: مهندس محمدعلی مساواتی (کارشناس ارشد صنایع/کارشناس برق و الکترونیک)