Отрасль, занимающаяся прокладкой подводного кабеля, пережила свой бум еще во времена доткомов. Теперь крупные интернет-компании предпочитают прокладывать собственные кабели. Тем самым они продвигают прогресс, а также меняют инфраструктуру Интернета в свою пользу.
Когда Facebook и Microsoft 21 сентября объявили о завершении проекта Marea, это стало не просто очередной технологический вехой. С пропускной способностью в 160 Тбит/с и протяженностью в 6605 км это самый мощный кабель такого типа — и первый трансатлантический кабель с тех времен, как лопнул пузырь доткомов. Поэтому он является символом отрасли в переходном периоде: эпоха подводного кабеля только началась.
Передача данных на глубине 8000 метров
Подводный кабель уже 20 лет определяет форму и качество Интернет-соединения. 99% всех международных потоков данных и 90% всех пакетов данных в целом на своем пути как минимум один раз проходит через оптоволокно, проложенное по морскому дну.
Для своего мониторингового проекта Deep Web Dive художник Тревор Паглен искал подводный кабель, для которого АНБ организовала шпионский перехват данных
Так будет и дальше: если дело касается больших расстояний, преодолеваемых по воде, то альтернативы подводному кабелю пока нет. Хотя это и требует огромных технических и финансовых вложений — стоимость кабеля исчисляется сотнями миллионов долларов США, проектирование и конструкторские изыскания длятся не менее трех лет, и ежегодно тратятся миллионы на техническое обслуживание, модернизацию и ремонт.
Медная оболочка в самой сердцевине кабеля обеспечивает питание для ретранслятора
Тем не менее это решение почти всегда оказывается дешевле, надежнее, гибче и, прежде всего, гораздо эффективнее, чем передача сигнала по спутниковой связи. Быстрее и дешевле только наземный кабель — например, между Европой, Ближним Востоком и Азией.
Для сравнения: самые производительные спутники (Highthroughput, или HTS) характеризуются пропускной способностью в 500 Гбит/с. Это 0,03% производительности кабеля Marea при более высокой стоимости, меньшей гибкости и вдвое большем времени отклика (латентность 140 мс против 60 мс). Так что в ближайшем обозримом будущем спутники — это только план B для областей, которые пока невозможно охватить по-другому, и для обеспечения специализированной связи, например, в судоходстве.
Но это и не входит в задачи, выполняемые подводным кабелем: он является единственным средством обеспечения Интернет-соединения, которое гарантирует высокую пропускную способность при достаточной надежности.
Этот факт привлекает крупных Интернет-провайдеров, чьи вычислительные центры становятся настоящими драйверами роста полосы пропускания. И именно они представляют собой причину роста инвестиций в прокладку подводных кабелей.
20 000 километров под водой
В настоящее время около 430 кабельных систем с общей протяженностью 1,1 млн км пролегают по морскому дну. Многие из этих линий имеют протяженность сотни километров. Другие охватывают почти весь земной шар.
Кстати, еще пять лет назад насчитывалось всего 150 таких систем. В 2013 году начался новый бум прокладки кабелей, после того как со времен заката эпохи доткомов и банкротства многих компаний, специализировавшихся на монтажных работах, еще долго занимались только расширением старых кабельных систем.
С 2016 года рынок стал по-настоящему привлекательным. За год было проложено 100 000 км новых кабелей — годом ранее этот показатель составлял 21 000 км. И тенденция должна сохраниться: до 2020 года планируется построить 33 новые системы — в первую очередь между Китаем, США, Австралией, Индией и Юго-Восточной Азией.
Морской кабель — это артерия Интернета. За исключением времен раздувания пузырей в этой отрасли линии прокладывались там, где требуется высокая пропускная способность. Мы живем в эпоху быстрых изменений — меняется и физическая структура Интернета.
«Отдельные компании могут оказать большое влияние на спрос», — говорит специалист по подводным кабельным линиям Алан Молдин из компании TeleGeography. Новые приложения, географическое расположение центров обработки данных и новые сетевые топологии могут изменить потоки данных по всему миру.
Чтобы застраховаться от подобных колебаний, такие компании, как Facebook, Amazon, Google, Microsoft и Tencent, стремятся к обретению большего контроля и права голоса в отношении проектирования, маршрутов и размещения точек соединения кабельных линий на суше.
Так что собственный кабель может обеспечить их потребности в пропускной способности и надежности, а также попутно вернуть к жизни заброшенный рынок.
Неутолимый голод
Каждые два года мировая потребность в ширине полосы пропускания удваивается. В первую очередь рост определяют облачные вычисления и трафик между центрами обработки данных, а не Интернет вещей или Netflix, как это часто утверждается (они определяют прежде всего локальный трафик).
Но с ростом центров обработки данных изменяется и структура потребности в данных. Здесь более ярко проявляются географические различия. Меняющиеся потребители кабельных систем также могут предъявлять совершенно разные требования к технологии подключения, доступности и цене.
Кабель, проложенный во времена доткомов, не может удовлетворять эти требования. Ресурс дооснащения уже исчерпан. Поэтому сейчас прокладываются новые линии, такие как Marea.
Специалист по подводным кабельным линиям Молдин подсчитал, что важные линии, пролегающие по дну Атлантического и Тихого океанов, могут быть перегружены уже через пять лет. Если до этого времени не проложить достаточно кабеля, то существует угроза возникновения «узких мест» в трафике, сбоев и нестабильности. А если возникнет проблема, когда важный кабель выйдет из строя из-за того, что какой-нибудь рыбак зайдет в запретную зону, или якорь вырвет кабель из грунта? Между прочим, как показывают исследования, акулы не имеют отношения к повреждениям кабеля. А вот охрана окружающей среды — это больной вопрос для отрасли.
Разумеется, такие прогнозы требуют осторожности. Но в равной степени непредсказуем и рост ширины полосы пропускания. А уж отдельные приложения и сервисы, пожирающие трафик, могут резко увеличить потребность или замедлить потоки данных. И то, что крупные компании в состоянии объединяться и прокладывать свой собственный кабель, также имеет далеко идущие последствия: до сего времени они были отличными потребителями полосы пропускания, арендовали целые сегменты длины волн или сразу целые оптоволоконные пары у владельцев кабельных линий.
По данным исследователя рынка Молдина, в период с 2012 по 2016 год только такие компании, как Google, Facebook, Microsoft и Amazon, в четырнадцать раз увеличили мощности собственных кабельных линий. Это — встряска сразу для нескольких отраслей, связанных с прокладкой кабеля, а значит — золотые времена для производителей, укладчиков кабеля и консалтинговых компаний.
Кое-что еще заставляет задуматься специалистов по кабелю: сдача кабельных мощностей в аренду в ближайшее время может оказаться нерентабельной. Стоимость передачи данных уже падает быстрее, чем затраты на ее обеспечение. Тот, кто не может позволить себе собственный кабель, будет выбирать для аренды что-то получше.
До горизонта и не дальше
Годами кабельная отрасль подтачивалась инвестиционным безумием эпохи доткомов. Тогда было проложено более миллиона километров кабеля — главным образом огромными телекоммуникационными консорциумами и фирмами-однодневками.
Чрезмерная эйфория, неопределенность планирования и экономические промахи привели к тому, что в 2002 году этот пузырь лопнул. Прошло 15 лет, пока снова не был проложен трансатлантический кабель в рамках проекта Marea.
Нельзя сказать, что отрасль простаивала. Просто вместо прокладки нового кабеля с 2003 года в основном модернизировали уже проложенный кабель — с большим успехом.
«В последние годы как в Wet Plant, так и в Dry Plant был достигнут огромный прогресс», — говорит Самия Бахсун, ветеран отрасли и основательница сетевой компании Capwave Technologies.
Dry Plant в отрасли называют прокладку кабеля над водой, а Wet Plant — под водой. «Новые методы модуляции и исправления ошибок позволили увеличить скорость со 10 Гбит/с до 100 Гбит/с и даже до 400 Гбит/с на канал передачи данных».
Одновременно постоянное уменьшение интервала между каналами увеличило число доступных каналов передачи данных в оптоволокне.
Стоит отметить, что этот прогресс был достигнут в уже проложенном кабеле. Это был огромный технологический успех: одна только замена оборудования в Dry Plant позволила постепенно достичь невероятного увеличения скорости передачи данных.
С новыми силами
Следствием стал настоящий бум роста ширины полосы пропускания: даже мощность таких «динозавров», как кабель Sea-Me-We-3, была увеличена в тысячу раз. С протяженностью в 39 000 км эта сеть по-прежнему остается самой большой кабельной системой в мире. С частыми разветвлениями она пролегает с севера Германии до Южной Кореи и Австралии. При завершенииее прокладки в 1999 году она была рассчитана на 1,12 Гбит/с, с момента последнего обновления в 2015 году скорость составляет до 4,6 Тбит/с — никакого волшебного увеличения ширины полосы пропускания.
Очень скромно в сравнении с современными кабелями, но лучше, чем ничего. Когда 30 сентября 2017 года произошел разрыв на линии Sea-Me-We 3 между Пертом и Сингапуром, ремонт продлился почти два месяца. И это отразилось на трафике между Австралией и Азией — в данный период скорость сильно упала. Только в 2018 и 2019 году планируется замена Sea-Me-We 3 на два новых кабеля. Они рассчитаны на 40 и 36 Тбит/с. Не везде скорость будет максимальной. Но это и хорошо, потому что оставляет простор для маневра.
Производство кабеля
Причина кроется в массе погонного метра такого кабеля. Для примера, один километр кабеля для использования на средних глубинах достигает веса в несколько тонн. Межконтинентальные глубины предъявляют к нему еще более строгие требования по безопасности и сроку эксплуатации.
А когда на пути предполагается гористые местности, то у кабеля появляется еще несколько слоев брони. Это влечет за собой многократное увеличение веса. К тому же обычно стараются использовать переходы без соединительных муфт. Одна четырехкилометровая бобина самого простого кабеля весит порядка 15 тонн.
Как можно понять из вышесказанного, транспортировка такой бухты не самая простая логистическая задача для сухопутного транспорта. Для намотки кабелей деревянные барабаны не выдерживают большой массы и для транспортировки на суше, к примеру, приходится перемещать кабель на спаренных железнодорожных платформах, чтобы не повредить оптоволокно внутри конструкции.
Таким образом, располагая производство как можно ближе к открытой воде, производитель экономит на логистике приличную сумму.
Назад в будущее
Подводный кабель рассчитан на срок службы в 25 лет. Соответственно, он должен обладать высокой прочностью и надежностью, таким же должно быть и оборудование.
Кабельный блок
Для прокладки кабеля на больших глубинах стараются использовать как можно более длинные переходы. Для этого на корабль «Tyco Resolute» с берега оптоволокно наматывают на специальный барабан-носитель. В него уже встроен автоматический податчик кабеля с контролем натяжения.
Все операции по подсчету использованного кабеля, глубины прокладки, маршрута ведутся в автоматизированном центре на корабле.
То, что оно должно быть способным к адаптации, — достаточно новая мысль. Именно новые владельцы кабельных линий определили, что можно создавать технически «открытые» кабельные системы, вместо того чтобы потом расширять их посредством замены аппаратного обеспечения.
Для этого в 2015 году Microsoft и другие поставщики облачных решений посягнули на принципиальную структуру кабельных линий. В их концепции Open Cable System (или Open Line System) изначально заложена постоянная адаптация к меняющимся потребностям оборудования. Только так поставщики облачных решений смогут согласовать «экспоненциальный рост и почти идеальную доступность сервиса», говорит руководитель оптоволоконного направления компании Microsoft Джейми Годетт.
Первой из таких открытых кабельных систем и стала Marea. И теперь именно Интернет-провайдеры определяют, что такое кабель.
Эпоха подводного кабеля
«Мы хотим обеспечить общий контроль над сетью», — сказал Джейми Годетт во время своего выступления. И с проектом Marea компания Microsoft теперь обеспечивает такой контроль.
Другие провайдеры тоже последуют этому примеру. У них есть и другая мотивация: безопасность. Кабель не застрахован от сбоев. По словам Годетта, чтобы безопаснее передать бит из пункта А в пункт В, требуется не менее трех кабелей — огромное поле для деятельности.
Сейчас разрабатывается новый стандарт для оптоволоконных подводных кабелей, который позволит увеличить пропускную способность от изначальных 1,87 Тбит/с до 3,2 Тбит/с. Причем сделать это можно будет в рамках габаритов существующих кабелей.
