海底ケーブルとは?海中ファイバーの説明

私たちのワイヤレス世界は、海底に敷設された数百本のファイバー ケーブルに依存しています。

私たちはますますワイヤレス化が進む世界に住んでいますが、その接続は海底のワイヤーに依存しています。

海底ケーブルまたは海底ケーブルは、海底に敷設されたケーブルを介して世界中の国を接続する光ファイバー ケーブルです。 これらのケーブルは、多くの場合長さが数千マイルに達し、ある地点から別の地点に大量のデータを迅速に送信できます。

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海底ケーブルは、海中に敷設され、2 つ以上の陸揚げ点を接続する光ファイバー ケーブルです。

庭のホースより幅が広いことはほとんどありませんが、今日のケーブルは一般に、情報を伝える光ファイバーで構成されており、それらはシリコンゲルで覆われ、その後、絶縁を提供するためにプラスチック、鋼線、銅、ナイロンのさまざまな層で覆われています。信号を保護し、野生動物、錨や釣り、天候やその他の自然現象による損傷からケーブルを保護します。

ケーブルは、この目的のために特別に改造された船を使用して敷設され、海底に「湿式プラント」インフラストラクチャを輸送してゆっくりと敷設します。 これらの特別な船は、数千キロメートルの光ケーブルを海まで運ぶことができます。 特殊な海中プラウは、停泊や漁業などの海軍活動が最も盛んで、海底ケーブルに損傷を与える可能性がある海岸線に近い海底に沿って海底ケーブルを掘って埋めるのにも使用されます。

ニュージャージー州のケーブル陸揚げ局 NJFX の創設者兼 CEO、ギル・サンタリズ氏は、「海底ケーブルは 150 年以上にわたって存在しており、まさに国や大陸間の通信手段でした。」と説明します。

「最も基本的なアプリケーションは、世界のある地域で何が起こっているかを別の地域に伝えることですが、私たちはアプリケーションを複数の国に同時に存在できるようにし、アプリケーションのパフォーマンスを向上させ、環境に優しいものを見つけるためにそれを変形させました。二酸化炭素排出量ゼロでアプリケーションを実行できる場所でありながら、そのリソースがない国でもアプリケーションを利用できる場所です。」

海底ケーブルの可能性を実証する取り組みは 1840 年代に始まり、モールス信号の発明者であるサミュエル モールスが 1842 年にタール入り麻とインドゴムで絶縁した電線をニューヨーク港の水中に沈め、電信を行いました。

最初の商業ケーブルは 1850 年に英国海峡海底電信会社が英国とフランスの間に電信ケーブルを敷設したときに敷設されました。 数週間後、漁師らが海藻だと思って切り取った。 後継会社である潜水艦電信会社は翌年に 2 番目のケーブルを敷設し、イギリス諸島とヨーロッパ本土を結ぶケーブルがさらに増えました。

1854 年に大西洋横断電信ケーブルが敷設され、1858 年に完成しました。このケーブルは、アイルランド西部のバレンシアからニューファンドランド州トリニティ湾のブルズ湾まで伸び、初めて大西洋を横断したものでした。 修理不能なほど壊れるまで、わずか 3 週間しか機能しませんでした。

2 分ごとに 1 文字の割合で 2 つの大陸間を通過した最初の公式電報は、8 月 16 日にイギリスのビクトリア女王からアメリカ合衆国大統領ジェームズ・ブキャナンに宛てた祝意の手紙でした。伝送強度を高めるために過剰な電圧が印加された後、ケーブルが破壊されました。 運用されたのは短期間でしたが、大陸間の通信が可能であることが示され、1865 年に 2 番目のケーブルが敷設されました。

最初の太平洋横断ケーブルは 1902 年と 1903 年に完成し、1902 年に米国本土とハワイ、1903 年にグアムとフィリピンを結びました。

最初の海底電話ケーブル TAT-1 は 1955 年から 1956 年にかけて敷設されました。英国郵便局 (BT も長年その一部でした)、アメリカン 電話電信会社 (現在の AT&T)、およびCanadian Outside Telecommunications Corporation では、35 の同時電話通話を行うことができました。

8 番目の大西洋横断通信ケーブルである TAT-8 は、最初の光ファイバー海底ケーブルでした。 AT&T、フランス テレコム、ブリティッシュ テレコムが主導する企業コンソーシアムによって 1988 年に建設されたこのケーブルは、毎秒 280 メガビットを伝送できました。 2002年に廃止されました。

現在、400 本を超える海底ケーブルが運用されています。 近隣の島々を結ぶ距離が 80 マイル未満の場合もあります。 太平洋を横断するものは、長さが 10,000 マイル以上に達することがあります。 水域をまたいで単一の地点を結ぶものもあれば、複数の国を結ぶ複数の着陸地点を持つものもあります。

南極大陸は海底通信ケーブルがまだ到達していない唯一の大陸であるが、この地域の研究者の接続を改善するために海底通信ケーブルが検討されていると伝えられている。

希望のルートを選択した後、専門船がケーブルを敷設する作業を開始し、ケーブルは海底に投下されます。 これらの船は巨大なケーブルのスプールを保持し、その後ゆっくりと正確に広げて海底に敷設します。 ケーブルが陸地に近づき始めると、損傷から保護するためにケーブルは海底プラウによって作られた溝に埋められることがよくあります。

1966年以前にはクジラが海底電信ケーブルに絡まった例が16件報告されていたが、現在ではケーブルが一度敷設されれば地元の野生動物に干渉することはほとんどないが、ケーブルによってイソギンチャクなどが他の方法では侵入できない場所に定着できることがある。解決する。

サメは時折海底ケーブルを噛むことが知られており、電気信号に引き寄せられた可能性があり、ごく最近では 2014 年に Google によって報告されました。しかし、そのような出来事はまれであり、ケーブルの外装を追加することで対処できます。

昨年、イギリス諸島のマン島にあるポート・エリンとポート・グレノー沖の海底にファイバーケーブルを敷設するために、50万個以上のホタテ貝が移動されました。 584 マイル (940 km) のハービングステン電気通信ケーブルが島をアイルランド、英国、デンマークに接続します。

ケーブルには多数のリピーターが含まれており、ケーブルの長さに沿っておよそ 100 km ごとに信号を増幅します。 ケーブルはそれぞれの終端でケーブル ランディング ステーション内のランドに到達し、そこからデータが最終的な場所にルーティングされます。

「光ファイバー ケーブルは、高密度波長分割多重 (DWDM) を利用しています。この技術により、複数の波長が毎秒数百ギガビットの速度で動作し、海底ケーブルの情報伝送容量を最大化することができます」とシニアのブライアン ラヴァリー氏は説明します。通信およびネットワーキング企業 Ciena のソリューション マーケティング担当ディレクター。 「光増幅器は、海底ネットワーク空間では今でも中継器と呼ばれており、大洋横断ルートを通過する際にこれらの信号を一定の間隔で増幅します。」

OpenRAN やコンテナのようなコンポーネントがコンポーネント間の分離をさらに進めているのと同じように、オープン ケーブルの導入と「ウェット プラント」からの SLTE の分離は、ケーブル システムがより定期的にアップグレードされ、新しいものを選択する際の選択肢がより多様になることを意味すると Lavalée 氏は言います。コンポーネント。

「オープン ケーブル モデルの結果、多数の新しいアップグレード ベンダーが海底ネットワーキング業界に参入し、海底ケーブル事業者は SLTE テクノロジーとベンダーの幅広い選択肢の利点を理解し、高く評価しています。サザン クロスなどの海底システムは現在、より多くの機能を備えています。 SLTE テクノロジーへのアップグレードにより、元の設計容量の 80 倍を超えます。」

ケーブルの両端にはケーブル ランディング ステーションがあります。 「通常の」データセンターと同様に、ケーブルに電力を供給し、その動作を制御する重要なネットワーク機器を収容しています。

「従来、海底ケーブル システムの海底線終端装置 (SLTE) と給電装置 (PFE) はケーブル陸揚げ局に設置されていました」と Lavalée 氏は言います。 「場合によっては、PFE がケーブル陸揚げ局に設置される一方、SLTE は中央局やデータセンターなど内陸の別の場所に設置されることもあります。」

既存のケーブルの容量は常に増加していますが、Google のバージニアからフランスのデュナンまでを結ぶケーブルは現在最大容量のケーブルであり、毎秒 250 テラビットの通信が可能です。

サンタリズ氏は、コストが低下する一方で衛星インターネットの容量が増加している一方で、地上および海底システムは爆発的に増加していると述べています。

「彼らは、人工衛星の開発者ですらを上回る速度で指数関数的に成長しており、誰もがこれまで不可能だと考えていた以上に、それらのファイバーを通じてますます多くのことを推進しています」と彼は言います。 「1年半前は8ペアシステムが大注目で、その前は4ペアシステムだった。現在では24ペアシステムが採用されており、AからBへ行くだけでなく、AからAへ行くことになる」 BからC、D、Eへ

「今後 4 年以内に、ペタビットのシステムが大西洋を横断することになるでしょう」とサンタリス氏は予測します。

今年初めの試験の後、大西洋横断 MAREA ケーブルの潜在容量は 200Tbps から 224Tbps に増加しました。 Microsoft と Facebook の共同プロジェクトは、当初 160Tbps の容量で設計されました。

7月、TPG Telecomは、シドニーとグアム間のPPC-1海底ケーブルをアップグレードし、InfineraのICE6 800G製品を使用してケーブルのデータ容量を現在の8テラビット/秒から12テラビット/秒に50パーセント増強する計画を発表した。

日本の研究者たちは最近、毎秒 319 テラビットの速度で情報を送信するという新しいデータ伝送記録を達成しました。

従来、ケーブルはコンソーシアム通信会社が所有しており、ケーブルの帯域幅の一部を使用できることと引き換えに、ケーブルの製造と導入のコストを分散するために団結していました。 現在、Facebook、Google、Microsoft、Amazon などのクラウド企業やハイパースケール企業は、従来のコンソーシアムの一部として、また民間プロジェクトとして、海底ケーブルへの投資を増やしています。

他のデジタル インフラストラクチャと同様に、ケーブルも売買できます。 ハワイキ海底ケーブルは7月に海運大手BWグループの関連会社に4億4500万ドルで買収されたと伝えられている。 また、他のデジタル インフラストラクチャと同様に、ケーブルの主なリスクは予期せぬ停電です。

陸上の光ファイバーの停止は非常に一般的です。 ケーブルや機器はげっ歯類に食べられる可能性があり（最近オーストラリアとニュージーランドでも発生しました）、建設工事によって切断される可能性があります。 かつては牛が地上のファイバーケーブルを踏んで断続的な停電を引き起こしたこともあった。

海底ケーブルは牛や建設工事による危険にさらされていないかもしれませんが、海底ケーブルに対するリスクは存在します。 海底ケーブルは地上のファイバーよりも障害に対する耐性が優れていますが、問題が発生した場合、最初にケーブルを地表に到達させてから引き上げるのに必要な時間と労力を考えると、解決に費用がかかり、困難で、時間がかかる可能性があります。

「海底ケーブルと地上ケーブルでは、特性が影響を与える可能性が大きく異なります」とサンタリズ氏は説明します。 「地上ケーブルは海底ケーブルよりも問題が発生する可能性が 100 倍高いですが、それでも地上ケーブルの修正には数日かかる場合がありますが、海底環境では数週間かかる場合もあります。」

「海底ケーブルの片側にシャント障害として知られる問題が発生している可能性がありますが、ケーブルはまだ動作しており、そのケーブルに実際に動作できない問題が発生するには別のイベントが必要です。1 つのシャントは許容できます。しかし、それでは計画的に調整された方法でこれに対処する準備をするように船に指示していることになります。」

「しかし、固定ケーブルや海底ケーブルを扱い始めると、その費用は数百万ドル単位になります。地上波ケーブルシステムの修理には数万ドルかかるでしょう。」

平均すると、年間約 100 件のケーブル障害が発生します。 動物や自然現象が原因となっている事故もありますが、ケーブル損傷の大部分は漁業や船舶活動によって引き起こされています。

損傷したケーブルの修復には信じられないほど時間がかかります。 断層が特定されると、船はその地域を航行し、ロープとグラップルまたは水中ロボットを使用して、ケーブル (完全に切断されている場合は両端) を見つけて水面まで持ち上げる必要があります。 より深い海底からケーブルを引き上げるには、1 日以上かかる場合があります。 ケーブルの損傷した部分がすべて取り除かれ、ケーブルが再び接続され、接着剤とジョイントで密封され、海底に戻されます。

GTTコミュニケーションズは今年初め、アイルランドの地元漁師に対し、ウェックスフォード州キルモア・キー沖の同社の海底ケーブル2本付近でのトロール漁を差し止める差し止め命令を申し立てた。

8月、オーストラリアのパース沖でヴォーカス・オーストラリア・シンガポール・ケーブルが「困難な深さの複数の場所」で断線した。 ヴォーカス社は原因を公式に発表しなかったが、ケーブルが船の錨によって破損したのではないかと噂されていた。 ケーブルは修理され、12 日後に稼働が宣言されました。

ケーブルは自然現象によっても破損する可能性があります。 2020年1月、西アフリカ沖の2本の海底ケーブルが、コンゴ川の洪水によって引き起こされた可能性のある海底土砂崩れによって損傷した。

シエナのラヴァレ氏は、「自然原因による障害は、障害の約 10% にすぎません。しかし、自然原因が発生すると、複数の場所でケーブルが断線する傾向があり、地域全体に問題を引き起こす可能性があります。」と述べています。

「私たちは、2006年と2009年に台湾沖で、そして2011年に（地震後の）日本沖でそれが起こるのを数回見ました。」

Santaliz 氏は、ケーブルには 2 つの寿命があると説明します。 機能しなくなって廃棄する必要がある物理的な寿命と、まだ機能しているケーブルを使用するのにお金の価値がない経済的な寿命があります。

「18 年間水中に置かれていたケーブルを使用することはできますが、新しいシステムが完成すると、非常によく似た着地が行われるため、古いシステムの経済寿命は存続できなくなります。」と彼は説明します。 「彼らは商業的な理由でこれほど競争することはできないので、たとえケーブルがまだ機能していても、それを維持する価値がないため、おそらく時期尚早に電源を切るでしょう。」

少なくとも 2 つのケーブル ポイントの維持、人員、および必要に応じてケーブルの修理にかかるコストはすべて固定費に相当し、より大容量のケーブルが既存のケーブルと同様のルートと着地点をたどる場合、競争が難しくなります。

ただし、ケーブルが廃止されると、それを回復するための努力はほとんど行われないことがよくあります。 銅は貴重ではありますが、ケーブルを回収するコストを回収できる可能性は低いです。 そして、劣化したケーブルを海に長期放置するのは有害だと多くの人が主張するが、ケーブルを掘り出すと、その地域の海洋生物に悪影響を与える可能性もある。 ケーブルの再配置は技術的には可能ですが、実際に行われることはほとんどありません。

しかしサンタズリ氏は、将来的には、少なくとも国の領海内では、環境上の理由から海底ケーブルの回収に関する義務がさらに増える可能性があると予想している。

「これは今日の経済問題だが、環境活動家らはこれを徹底的に考えるよう要求するようになって、ますます活発になっている。米国の一部の州は、少なくとも境界線については、ケーブルを腐ったまま放置しないでほしいと要求するだろう。」

5月、海底環境サービスとレッドペンギン・アソシエイツは、20年間続いた15,428kmの大西洋横断TAT-14通信ケーブルシステムを廃止することが決定したと発表した。 伝えられるところによると、プロジェクトの計画段階にはほぼ1年かかり、米国、英国、フランス、デンマーク、オランダだけでも陸上作業は2021年末までに完了する予定だという。

ケーブル技術が向上し、コストが低下するにつれて、かつては衛星や低速のインフラに依存しなければならなかった遠隔地では、国内のケーブル容量が急速に大幅に増加しています。 3月には、ガラパゴス諸島が最大20テラビット/秒（Tbps）の帯域幅を提供するエクアドルへの新しい海底リンクを取得し、ガラパゴス諸島の現在の容量が10倍に増加すると発表された。

しかし、ケーブルのルートや参加者に関する決定は、潜在的な政治的および規制上の影響を考慮して譲歩する必要がますます高まっています。

地上波光ファイバーの敷設はしばしば政治問題になることがありますが、それは通常、人々や企業が地元の代表者に対してより多くの光ファイバーの敷設を要求しているためです。 しかし、海底ケーブルの場合、その国境を越えた性質により、国際関係がケーブルの敷設場所や関与する企業に影響を与える可能性があります。 国際関係、特に米国と中国の間の冷え込みにより、提案されているケーブルの多くが再検討されたり、完全に中止されたりしている。

今年初め、太平洋の島国であるナウル、キリバス、ミクロネシア連邦（FSM）を接続する予定だった東ミクロネシア海底ケーブルが政治のため廃止された。 世界銀行主導のプロジェクトは、国家安全保障への懸念を理由に中国のケーブル会社HMNテクノロジーズに契約を渡すのではなく、契約の締結を拒否したと報告された。 ナウルは、代わりに島をコーラル・シー・ケーブル・システムに接続するケーブルを建設するようオーストラリアと交渉している。

昨年、香港と米国を結ぶケーブルが関係悪化によりキャンセルされた。 Facebook主導の香港アメリカ（HKA）ケーブルは2018年に初めて発表され、タタ・コミュニケーションズ、テルストラ、中国国有企業のチャイナ・ユニコムとチャイナ・テレコム・グローバル・リミテッドのコンソーシアムがすべて関与した。 フェイスブックは、両国間の直接通信関係に対する「米国政府の継続的な懸念」を受けて、FCCへの申請を取り下げた。

フェイスブックはアマゾンと同様、同様の理由でシンガポール、マレーシア、香港、米国を結ぶベイ・ツー・ベイ・エクスプレス・ケーブル・システムの申請を以前取り下げた。 代替品の可能性としてはあるが、両社は規制当局との問題を避けるため、以前に発表されたパートナーであるチャイナモバイル抜きでフィリピン-カリフォルニア間のCAP-1ケーブルの開発を検討している。

ロサンゼルスを中国と香港に直接接続する Google と Facebook のプロジェクトである Pacific Light Cable Network (PLCN) は、B2BE システムと同様の理由で規模が縮小されました。 おそらくそれに代わるものとして、両社は最近、日本－シンガポール間のアプリコットケーブルと並行して、エコーと呼ばれる米国－シンガポール間のケーブルプロジェクトを発表したが、どちらも中国を回避している。

既存のケーブルも潜在的な政治問題になります。 英国国防省は最近、英国海軍が国のインターネット海底ケーブルの保護を支援するために新しい監視船を建造すると発表した。 多目的海洋監視には、ファイバーの切断や盗聴など、海底ケーブルへの外部からの干渉を探索するための一連のセンサーと、遠隔操作される自律型海中ドローンが多数含まれます。

国防省は、ロシアが「海底ケーブルを脅かす可能性のある深海能力を含む重要な水中能力に投資し、開発している」と主張した。

全長9,800km（6,000マイル）のオマーン・オーストラリア・ケーブル（OAC）は、2021年末までに完全に接続される予定で、オマーンの首都マスカットとオーストラリア西海岸のパースを結びます。 Sub.coは、ケーブルのルートは起こり得る異常気象を回避し、スンダ海峡や南シナ海など係争中の領海を回避するために計画されたと述べた。