Repeatery na dnie oceanu są zasilane prądem wysyłanym przez sam kabel — z powrotem przez morze
W podmorskim kablu światłowodowym sygnał optyczny po tysiącach kilometrów wymaga okresowego wzmocnienia, więc na trasie znajdują się aktywne repeatery. Te urządzenia potrzebują energii elektrycznej mimo że leżą daleko od jakiegokolwiek gniazdka. Specyfikacje ITU opisują system zasilania, w którym stacje końcowe podają prąd stały do metalicznego przewodnika biegnącego wzdłuż kabla, a w typowej konfiguracji obwód może zamykać się przez ziemię i wodę morską. Kabel transportuje więc jednocześnie dane jako światło i energię elektryczną potrzebną sprzętowi na dnie oceanu.
Światło słabnie po drodze
Włókno ma bardzo małe tłumienie, ale przy trasach liczących tysiące kilometrów nawet niewielka strata na jednostkę długości staje się istotna. Repeatered submarine system wykorzystuje optyczne wzmacniacze rozmieszczone wzdłuż kabla, aby utrzymać sygnał w zakresie pozwalającym na dalszą transmisję. Są to urządzenia projektowane do wieloletniej pracy w środowisku, do którego dostęp serwisowy jest skrajnie trudny.
Energia płynie metalem, dane szkłem
ITU-T G.978 opisuje metaliczny przewodnik w kablu służący do zdalnego zasilania repeaterów. Włókna optyczne nie przewodzą zasilania urządzeń; energia elektryczna biegnie osobnym elementem konstrukcji. Jedna fizyczna lina na dnie morza pełni więc dwie całkiem różne funkcje: przesyła fotony niosące dane i prąd podtrzymujący aktywną elektronikę optyczną.
Zasilacz stoi na lądzie
Stacje końcowe zawierają Power Feeding Equipment, czyli układ dostarczający wymagany prąd i napięcie do całego podmorskiego odcinka. Przy bardzo długim systemie trzeba pokonać rezystancję kabla i zasilić wiele urządzeń szeregowo. To jeden z powodów, dla których konstrukcja podmorskiej linii obejmuje znacznie więcej inżynierii elektrycznej niż sugeruje proste hasło „światłowód między kontynentami”.
Morze może być częścią obwodu
ITU-T G Supplement 41 opisuje konfiguracje zasilania wykorzystujące ziemię jako drogę powrotną prądu. Elektrody uziemiające stacji łączą system z otoczeniem, a przewodząca woda morska i grunt uczestniczą w zamykaniu obwodu. Nie oznacza to, że „Internet płynie przez wodę”: sygnał danych nadal biegnie we włóknach. To wyłącznie tor elektrycznego zasilania urządzeń.
Awaria elektryczna może zagrozić transmisji optycznej
Skoro wzmacniacze zależą od wspólnego systemu zasilania, projektanci muszą uwzględniać zwarcia, uszkodzenia izolacji, bezpieczeństwo wysokiego napięcia i zachowanie odcinków po awarii. Elementy podmorskie są konstruowane tak, aby możliwa była lokalizacja problemu i późniejsza naprawa przez specjalistyczny statek. To infrastruktura telekomunikacyjna i elektroenergetyczna w jednym.
To niezwykły kompromis inżynieryjny
Można byłoby marzyć o całkowicie pasywnym kablu, ale tysiące kilometrów optycznej trasy wymagają regeneracji lub wzmacniania sygnału. Skoro urządzeń nie da się zasilać lokalnie na dnie, energia musi przyjść z końców systemu. Rozwiązanie wykorzystuje więc tę samą długą konstrukcję do przesłania dwóch różnych nośników: światła dla informacji i prądu dla infrastruktury, która temu światłu pomaga dotrzeć do celu.
Dlaczego podmorskie urządzenia projektuje się inaczej niż sprzęt w serwerowni
Repeater w centrum danych można wymienić stosunkowo szybko; urządzenie zatopione kilka tysięcy metrów pod wodą powinno działać latami bez dotykania. Konstrukcja systemu kablowego musi więc łączyć bardzo wysoką niezawodność optyczną z odpornością elektryczną i mechaniczną. Zasilanie szeregowe oznacza dodatkowo, że parametry całego długiego toru są współzależne. ITU opisuje urządzenia zdalnie zasilane oraz wymagania dotyczące izolacji i zachowania systemu przy uszkodzeniach. Dla użytkownika repeater jest całkowicie niewidoczny, ale bez niego sygnał po długiej trasie stałby się zbyt słaby. Najbardziej niezwykłe jest to, że elementy elektroniczne działają w jednym z najmniej dostępnych środowisk na Ziemi, a ich energia przychodzi z lądu tym samym systemem, który chroni włókna optyczne.