Transmissão em Cabos Submarinos
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Instituto Superior de
Engenharia de Lisboa
Discente
Daniel Ferreira
OPTOELECTRÓNICA- MEET
Lisboa, 15 de Janeiro de 2013
Índice História
Como um Cabo Submarino funciona
Cabos submarinos e Satélites
Instalação de Cabos Submarinos
O Futuro dos Cabos Submarinos
Bibliografia
2 Optoelectrónica
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História (1/9)
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1840: Cabos para serviços telegráficos começam a ser instalados em portos e rios.
1843-1845: Gutta-percha foi trazida para o Reino Unido para substituir outros materiais usados no isolamento eléctrico.
UK-France Cables A: 1850 B: 1851
Fonte: BT
História (2/9)
1850: 1º cabo telegráfico internacional entre o RU e a França foi colocado ao serviço, seguido de outro mais resistente em 1851.
1858: 1º cabo transatlântico entre a Irlanda e Newfoundland. Falhou passados 26 dias e só em 1886 é que foi reposto novamente
5
Fonte: BT
História (3/9)
1884: 1º cabo submarino colocado para serviços telefónicos entre San Francisco e Oakland
1920s: Rádio de ondas-curtas substituiu os cabos submarinos para tráfego de voz e telégrafo
1956: A invenção de repetidores (1940) e o uso deles no TAT-1 marca o início da era moderna de comunicações transatlânticas rápidas e fiáveis
1961: Começo de uma rede global de alta qualidade
1986: 1º cabo submarino de fibra óptica internacional liga a Bélgica ao RU
1988: O TAT-8, é o 1º cabo submarino transoceânico de FO que liga os EUA ao RU e à França
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História (4/9)
Sistemas de Cabos primitivos
1866 – 1º cabo transatlântico levava mensagens telegráficas com uma velocidade de 7 palavras por minuto e custava 20 libras por 20 palavras.
1948: O custo caiu para menos de 4 pence
1956: 1º cabo transatlântico de telefone (TAT-1) com 36 canais de voz custava 12 libras pelos primeiros 3 minutos
Sistemas de Cabos modernos
1988: 1º cabo de FO transatlÂntico (TAT-8) levava 40k canais de voz (10x mais que o último cabo baseado em cobre)
Nos dias de hoje: Um único cabo leva milhões de chamadas, dados, video HD, etc
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História (5/9) – Cabos Primitivos
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Harvesting gutta percha resin FONTE: Porthcurno Telegraph Museum
conductor - usually copper
insulation - gutta percha resin
cushioning - jute yarn
inner protection - wire armour
jute wrap to contain wire
outer protection - wire armour
jute wrap to contain armour Atlantic cable 1866 FONTE: Porthcurno Telegraph
Museum
História (6/9) – Cabos Actuais
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optical fibres - silica glass
core for strength and fibre separation - polyethylene/fibreglass
jacket - polyethylene
conductor - copper
jacket - polyethylene
protective armour - steel wire
outer protection and wire containment - polypropylene yarn
História (7/9) – Navios utilizados
10 John Pender, named after pioneer cable maker, 1900
FONTE: Cable & Wireless
Great Eastern: laying cable off Newfoundland, 1866 FONTE: Canadian Government
Monarch: laid 1st transatlantic telephone cable, 1955/6 FONTE: www.atlantic-cable.com
Goliath: lays 1st international cable, UK-France, 1850-1 FONTE: Illustrated London News
História (8/9) – Reparação Cabos Séc XIX
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A
[A] Cable ship trailing grapnel to retrieve cable followed by [B] securing of the cable ready for repair Fonte: Traité de Télégraphie Sous-Marine by E. Wüschendorff, 1888
História (9/9) – Equipamento Moderno
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Bringing the cable ashore FONTE: Global Marine Systems
Cable and repeaters inside a cable ship FONTE: TE SubCom
ROV used for cable inspection, recovery and burial FONTE: TE SubCom
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Funcionamento de um Cabo Submarino
Cabos submarinos de fibra óptica dependem de uma propriedade das fibras de vidro puro através da qual a luz é guiada por reflexão interna
Como a “força” do sinal de luz perde-se com a distância são necessários repetidores ao longo do percuso.
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Cabo Submarino - Tamanho Os cabos submarinos oceânicos são
pequenos – 17-20 mm de diâmetro
Cabos com blindagem - 50 mm
Para contraste, tubos submarinos que transportam gás/petróleo podem chegar aos 900 mm. Os usados nas redes de pesca podem variar entre os 5k e os 50k mm
Um dos cabos submarinos mais extensos é o cabo SW-ME-WE-3 que chega aos 40k km
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Modern fibre-optic cable in hand (for scale) and relative to 600 mm diameter subsea pipe
Deep ocean Fibre-optic
cable
600 mm oil/gas
pipe
Deep-sea cable, (black) sectioned to show internal construction; fine strands at top are optical fibres used to transmit data
Repetidores
16 FONTE: Lonnie Hagadorn
Funcionamento geral de um sistema de Cabos Submarinos
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NOT TO SCALE FONTE: UK Cable Protection Committee and Alcatel-Lucent Submarine Networks
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CABOS SUBMARINOS E SATÉLITE
Vantagens dos Cabos Ópticos Submarinos
Capacidade, segurança e fiabilidade
Delay
Mais rentável nas principais rotas, portanto, preços mais baratos do que os satélites
Transportam >95% dos dados e voz
Vantagens do sistema Satélite
Regiões mais afectadas por eventos naturais
Cobertura vasta para TV
Indicado para rotas menores, tais como ligações entre pequenas nações insulares
Transportam <5% dos dados e voz
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Mapa Mundial de Cabos Submarinos
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Submarine Communications Cables
FONTE: TE SubCom
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Passos para a instalação de um cabo submarino Selecção teórica de uma rota
Autorizações de autoridades
Um survey no terreno (para a rota final)
Desenho do sistema de cabos submarinos que vai ao encontro da rota escolhida
Instalação do cabo
Aceitação após trabalho
Notificação para que as cartas maritimas sejam actualizadas com a localização dos novos cabos
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Seabed mapping systems accurately chart depth, topography, slope angles and seabed type
FONTE: NIWA
Rotas de cabos em zonas costeiras
Perto da costa é necessária protecção contra navios, actividades de pesca,etc
Para redução de risco existem zonas identificadas nos mapas naúticos
Existem zonas onde são proibidas actividades danosas para os cabos submarinos
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Chart with protection zone for Southern Cross cable terminal in New Zealand
FONTE: Telecom NZ
Instalação de um cabo 1/2
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Instalação de um cabo 2/2
Cabos são enterrados numa trincheira curta (<1 m) com recurso a jactos de água/arados
O “arado” levanta sedimentos
A velocidade que demora um cabo a ser enterrado depende do tipo e condições do leito marítimo
Para um cabo com armadura a velocidade é cerca de 0.2 Km/Hr
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A plough being prepared to start the burial of a cable FONTE: Seaworks, NZ
Reparação de um cabo
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Causas das falhas nos cabos submarinos
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External aggression faults
Year
Analysis of faults by type of aggression FONTE: M. Wood and L. Carter, IEEE, 2008
Analysis of faults by water depth FONTE: Submarine Cable Improvement Group
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
0 to
100
100 to
200
200 to
300
300 to
400
400 to
500
500 to
600
600 to
700
700 to
800
800 to
900
900 to
100
0
1000
to 110
0
1100
to 120
0
1200
+
% o
f A
ll F
au
lts
1986 - 1995
1997 - 2000
2001 - 2003
Depth ranges (m)
Falhas nos cabos submarinos – Mapa Mundial
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Global pattern of external aggression cable faults, 1959-2006 Source: TE SubCom
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FUTURO DOS CABOS SUBMARINOS
A operação de cabos submarinos (e os próprios!) estão constantemente a evoluir » maior fiabilidade, maior capacidade e menor tamanho
A investigação e observação dos oceanos passará pela tecnologia de cabos submarinos
Acoplamento de sensores para detecção de mudanças químicas e físicas
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Bibliografia e sites interessantes
32
http://www.submarinecablemap.com/#/submarine-cable/flag-europe-asia-fea
http://www.extremetech.com/computing/96827-the-secret-world-of-submarine-cables
http://www.safe-sat3.co.za/
http://en.wikipedia.org/wiki/TAT-1
http://en.wikipedia.org/wiki/TAT-8
Optoelectrónica
Daniel Ferreira – [email protected]
Obrigado pela atenção!