科学・技術
世界を繋ぐケーブル
The Cables That Connect the World (xn--gckvb8fzb.com)
要約
インターネットは空気のように当たり前だと思われがちだが、実際には海底に敷設された数百万キロメートルの光ファイバーケーブルによって支えられている。この記事では、これらのケーブルの物理的な構造、信号伝達の仕組み、そしてそれらを敷設・維持する企業やそのコストについて解説する。
全文翻訳
インターネットは空気のように、遍在し所有者のいないものだと考えがちですが、実際にはその正反対です。この記事では、世界を繋ぐもの、そしてそのインフラを誰が構築し所有しているのかを見ていきます。
ラ・リネア・デ・ラ・コンセプシオンの北東端、エル・ブルゴ・トレヌエバという海草の生い茂る地中海沿岸のビーチには、古い要塞塔、ラ・トーレ・ヌエバがありますが、それ以外にはほとんど何もありません。それは16世紀の沿岸監視塔システムの一部であり、バルバリー海賊の侵入からこの地域を守っていました。座標は北緯36度12分36秒、西経5度19分27秒です。潮間帯を歩いても、砂の下2メートルに光ファイバーケーブルが海から現れ、インターネットに繋がっているとは決して気づかないでしょう。それはジブラルタル海峡を渡ってアフリカ大陸のセウタへと走り、さらに2つの大陸へと向かう線の始まりです。あなたがオンラインで行う、海を越えるほとんどすべての通信は、このようなケーブルを通過し、ほとんどの場合、同様に目立たない海岸のパッチの下に終結します。
注:セウタ自体も興味深い場所であり、最近注目を集めており、それ自体で興味深い記事になるでしょう。しかし、要するに、それは北アフリカ沿岸に位置し、モロッコと国境を接する約8万5千人のスペインの自治都市であり、欧州連合がアフリカ大陸との数少ない陸上国境の一つを、おそらくほとんどの人が地図上で指し示すことすらできない半島をまっすぐに横切っているということです。
1668年からスペイン王室の領土であり、それ以前はポルトガル領でした。そしてモロッコは常に領有権を主張し続けているようです。しかし、私たちの目的のためには、この小さな飛び地が、ごく最近まで、単一の老朽化した回線で本土のネットワークにぶら下がっていたことが重要です。
インターネットについて語るとき、私たちはそれを空気のように話します。遍在し、所有者がなく、どこにでもあるもののように。しかし、実際には、国際データは、ほとんどの人が想像するであろう衛星を経由して(通常は)移動しません。それは、海底に敷設された約150万キロメートルの非常に現実的で(そして非常に所有された)光ファイバーケーブルを通過し、わずかな数の慎重に選ばれた着陸地点に現れます。
これらの着陸地点には通常、緩やかに傾斜した海底、穏やかな海流、そしてほとんどない海洋交通量が必要です。これにより、アンカーやトローラーが回線を切断するのを防ぎます。適切な場所は十分に乏しいため、同じビーチが通常、複数のケーブルシステムが同時に上陸する共有地点となります。
ケーブル? どんなケーブル?
最初に考えるかもしれないこととは異なり、海底ケーブルは一般的なイーサネットケーブルや光ファイバーケーブルではありません。深海で重労働を担うハードウェアは、ホースの太さに近く、直径約25mmで、1キロメートルあたり約1.4トンの重さがあります。あなたのデータを運ぶ部分は、人間の髪の毛と同じくらいの太さのガラス繊維の小さな束で、その中心にあります。
それらの繊維の周りに巻き付けられている他のすべては、非常に敵対的な環境でそれらを生き続けさせるためのものです。コアから外側に向かって、繊維は薄い銅またはアルミニウム管内の水分遮断ゲルに収められ、ポリカーボネートで覆われ、次にアルミニウム防水バリア、次に引張強度を与える鋼線束の層、次にマイラーテープの巻き、そして最後にポリエチレンの外皮があります。銅は電力用です。なぜなら、ケーブルは非常に長い延長コードとしても機能するからです。これは後で説明します。岸の近く、トローラーやアンカーが行き交う場所では、全体に亜鉛メッキ鋼鉄線のアームジャケットが1つか2つ追加され、直径50mm以上に膨らみ、重量は数倍になります。したがって、私たちのスペインのビーチに現れるケーブルは、数メートル下に埋められており、単に砂の上に置かれているわけではありません。
銅導体が全長にわたって走っている理由は、光は、ガラスがどれほど純粋であっても、移動中にゆっくりと減衰するためです。そのため、50〜80キロメートルごとに、ケーブルはリピーター(信号を増幅してから次に渡す光増幅器)によって中断されます。各リピーターは電力を必要とします。そして、魚が残念ながらまだ海底に電源ソケットを取り付けていないため、両端の陸上局は、銅コアに3,000から15,000ボルトの間の直流電流を供給し、文字通り両端から同時にケーブルに電力を供給する必要があります。
増幅に加えて、最新のシステムは、数千キロメートルのガラスを横切って信号を知覚可能に保つために、巧妙なトリックのスタックに依存しています。これには、単一のファイバーに多くの異なる色の光を詰め込むための波長分割多重化、それらを読み取るためのコヒーレント検出、そして途中で乱れたものを修復するための前方誤り訂正が含まれます。
したがって、長さは主にガラス自体ではなく、電力と増幅の問題です。短い区間はリピーターを完全に省略できるため、リピーターなしの区間は、両端のアンプだけで約250キロメートルまで問題なく稼働できます。これは、この投稿の冒頭で述べた線の長さとほぼ同じです。極端な場合、単一のシステムは海を横断でき、最も長いもの、例えばアフリカ大陸を囲む2Africaケーブルは、数万キロメートルに及びます。
誰がケーブルを敷設しているのか?
これらのケーブルの実際の製造と敷設は、世界の経済全体が依存しているにもかかわらず、おそらく驚くべきことですが、ごく少数の企業ビジネスです。世界の海底ケーブルの大部分は、アメリカのSubCom、フランスのAlcatel Submarine Networks、日本のNEC、中国のHMN Technologiesというわずか4つのサプライヤーによって構築および設置されています。彼らは、ケーブル敷設船の専門艦隊を所有・運営しています。これらは、港で見かけるような船ではなく、甲板下の巨大なタンクに数千キロメートルのケーブルを巻き付け、船が海を這うようにゆっくりとした歩行速度で船尾から繰り出していく、目的のために特別に建造された船です。
新しいシステムの展開は、船が出港するずっと前に始まる数年がかりの作業です。まず、これらの日には電話会社よりもコンテンツ大手が増えていますが、誰かがルートに価値があると判断し、単独で、または複数の所有者が費用を分担するコンソーシアムとして、その資金を調達します。次に、海洋調査が行われ、船が海底の意図された経路をマッピングして、難破船、海溝、他の人々のケーブルの周りの最も穏やかで安全なルートを見つけます。その後、許可取得が行われ、ケーブルがわずかに触れるすべての管轄区域から着陸権と特権を確保するための書類作業が行われます。スペインのビーチで見るように、これは驚くべき量の官僚主義を生み出す可能性があります。
それらすべてが解決されて初めて、ケーブルは長さに合わせて製造され、船に積み込まれ、敷設されます。船は水深の深い場所では海底に降ろし、岸に近い危険な場所では、漁業やアンカーからの危険が最も大きい場所では、海中プラウで堆積物の下に1〜2メートル埋め込みます。稼働中の船は1日に約100〜200キロメートルをカバーするため、大洋横断には数週間の海上作業が必要です。
約7,000キロメートルの大西洋横断システムは通常、約2億5千万米ドルの費用がかかりますが、より長い太平洋横断ルートは簡単に4億ドル近くに達する可能性があります。ケーブル自体は、運ぶファイバーペアの数や装甲の程度によって、1キロメートルあたり約6,000ドルから20,000ドルの範囲です。ケーブルが稼働した後も支出は止まらないことを覚えておいてください。なぜなら、海底ケーブルの設計寿命は約20〜25年であり、それに加えて、典型的な年間に世界中のケーブルで150〜200件の障害が発生しているからです。それらの大多数は、破壊行為やサメによって引き起こされるのではなく、漁具と引きずられた船舶のアンカーの組み合わせによって引き起こされます。各断線は、修理されなければなりません。