ส่งข้อมูลเคเบิลใต้น้ำ

เคเบิลใต้น้ำ (Submarine cables)
เป็นสื่ออีกอย่างหนึ่งที่มีการนำมาใช้ในระบบสื่อสารโทรคมนาคมระหว่างประเทศตั้งแต่อดีตจนถึงปัจจุบันเพื่อใช้ในการรับ-ส่งสัญญาณทุกชนิดได้อย่างมีประสิทธิภาพ และด้วยเทคโนโลยีที่มีการพัฒนาเป็นลำดับๆมา จากยุคของเคเบิลใต้น้ำที่ใช้เคเบิลแบบแกนร่วม ( Coaxial cable) เรื่อยมาจนถึงเคเบิลแบบใยแก้วนำแสง (Optical fiber cable) เคเบิลใต้น้ำใยแก้วนำแสงมีการวางใช้งานแพร่หลายในแทบทุกส่วนของโลก เนื่องจากสามารถพัฒนาให้ทันสมัย และเหมาะสมกับสภาวการณ์ทั้งในปัจจุบันและอนาคต

ระบบเคเบิลใต้น้ำใยแก้วนำแสง
แบบดิจิทัลเส้นแรกเป็นของโครงการ TAT-8 ซึ่งเปิดให้บริการในปี 2531 ระหว่างสหราชอาณาจักร ฝรั่งเศส และสหรัฐอเมริกา โดยเป็นเคเบิลใต้น้ำชนิดใหม่ที่มีเส้นใยแก้วนำแสงบรรจุอยู่ถึง 3 คู่ ตามติดมาด้วยเคเบิลใยแก้วนำแสงทรานส-แปซิฟิกเส้นแรกของโครงการ TPC-3 ในปี 2532 และ HAW-4 ซึ่งให้บริการระหว่าง ญี่ปุ่น กวม และสหรัฐอเมริกาเมื่อเปรียบเทียบกับเคเบิลแบบสายคู่ตีเกลียว (twisted-pair) และแบบโคแอ๊คเชียล (coaxial) แล้ว เคเบิลแบบใยแก้วนำแสงมีขนาดบางกว่ามาก ทว่าสามารถรองรับจำนวนช่องสัญญาณได้มากกว่า นอกจากนี้เคเบิลใยแก้วนำแสงยังปราศจากปัญหาในเรื่องของเทอร์มอล น๊อยส์ (thermal noise) และ ครอสทอล์ค (crosstalk) และยังไม่มีการรั่วไหลของการแพร่กระจายคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า รวมทั้งใช้สัญญาณแสงซึ่งไม่สามารถดักฟังหรือแท๊พได้อีกด้วยปัจจุบันเคเบิลโทรศัพท์ใต้น้ำสามารถวางได้รวดเร็วกว่าในอดีต อันเป็นผลจากความก้าวหน้าอย่างมากของเทคโนโลยีใยแก้วนำแสง ทำให้มีการวางระบบเคเบิลใต้น้ำใยแก้วนำแสงเป็นจำนวนมากในภูมิภาคเอเซีย-แปซิฟิกนานกว่า 10 ปีมาแล้ว เกินจำนวนของระบบแอนะล็อกที่ได้เคยวางไว้แล้วกว่า 40 ปี และมีปริมาณทราฟฟิกโทรศัพท์ระหว่างประเทศเพิ่มขึ้นถึง 10 เท่าตัวจากความก้าวหน้าของเคเบิลใยแก้วนำแสง ซึ่งปรากฏว่าในจำนวนนี้กว่าครึ่งหนึ่งเป็นของภูมิภาคเอเซีย-แปซิฟิกการขยายตัวและความพยายามเปลี่ยนโครงข่ายในภูมิภาคเอเซีย-แปซิฟิกให้เป็นระบบดิจิทัลอย่างรวดเร็ว ควบคู่กับความต้องการในการวางเคเบิลใต้น้ำที่ค่อนข้างสูงในภูมิภาคนี้ซึ่งมี แหลม หมู่เกาะ และเกาะใหญ่น้อย เป็นจำนวนมาก เช่นเดียวกับการเติบโตทางเศรษฐกิจอย่างสูง ทำให้ตลาดมีการขยายตัว อย่างรวดเร็ว

ข้อดีของเคเบิลใต้น้ำใยแก้วนำแสง
ระบบเคเบิลใต้น้ำมีความได้เปรียบทางเทคโนโลยีหลายประการที่เหนือกว่าระบบอื่นๆ1. หากเป็นระบบดาวเทียม ที่มีระยะทางในการสื่อสัญญาณไป-กลับมากกว่า 72,000 กิโลเมตรแล้ว การสื่อสารด้วยระบบดาวเทียมจะมีการหน่วงเวลา (propagation delay) ราว 0.5 วินาที นอกจากนี้สภาพภูมิอากาศยังมีผลต่อประสิทธิภาพและการทำงานด้วย เช่น ฝน สามารถทำให้เกิดการลดทอนสัญญาณได้ด้วย แต่ถ้าเป็นระบบเคเบิลใต้น้ำใยแก้วนำแสงแล้ว จะมีการหน่วงเวลาค่อนข้างน้อย และไม่อ่อนไหวต่อสภาพภูมิอากาศที่เลวร้ายแต่อย่างใดสำหรับระบบดาวเทียมนั้นมีข้อดีคือ ส่งข้อมูลข่าวสารได้เป็นจำนวนมากไปยังที่ต่างๆบนพื้นโลก การรับสัญญาณทำได้ง่าย แต่ก็ขาดความปลอดภัยหากไม่มีการเข้ารหัสป้องกัน2. ด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีหลายประการ ทำให้สามารถลดค่าใช้จ่ายในการก่อสร้างและบำรุงรักษาระบบเคเบิลใยแก้วนำแสงได้มาก ถึงแม้ว่าระบบดาวเทียมมีวิธีการสื่อสารได้กับหลายๆจุด (multipoint)ซึ่งค่อนข้างประหยัดก็ตาม แต่ระบบเคเบิลก็ยังได้เปรียบทั้งในด้านค่าใช้จ่ายระหว่างจุดต่อจุด (point-to-point) และยังสามารถรับ-ส่งสัญญาณได้เป็นจำนวนมากอีกด้วยนอกจากนี้ในเรื่องของเทคโนโลยี Branching ซึ่งเป็นจุดเด่นพิเศษของระบบเคเบิลแบบใยแก้วนำแสงที่ไม่มีในระบบเคเบิลแบบแกนร่วม ทำให้เคเบิลใต้น้ำสามารถใช้คู่สายร่วมกันได้ และแยกออกเป็นเส้นทางสื่อ-สัญญาณ (transmission path) ต่างๆได้โดยใช้ Branching unit3. จากการใช้ DS-3 ทำให้ช่วยร่นเวลาในการนำ unactivated capacity ในระบบเคเบิลใต้น้ำมาใช้ เป็นผลให้สามารถพัฒนาบริการในระบบดิจิทัลใหม่ๆได้ เช่น การสื่อสารข้อมูลความเร็วสูง และการประชุมทางไกลด้วยภาพและเสียง (video-audio conference) ซึ่งต้องการระบบที่มีความจุช่องสัญญาณ (capacity) มากๆและการสื่อสารที่มีคุณภาพสูง

ลักษณะของเคเบิลใต้น้ำระบบเคเบิลใต้น้ำ
เป็นระบบที่ใช้ในการรับ-ส่งสัญญาณโทรคมนาคม ผ่านทางสายเคเบิลที่วางทอดตัวอยู่ใต้ทะเลหรือมหาสมุทรเป็นระยะทางไกล เชื่อมโยงระหว่างสถานีเคเบิลใต้น้ำ 2 สถานีซึ่งอาจจะเป็นระหว่างจุดต่อจุดหรือประเทศต่อประเทศ และจากการที่สายเคเบิลมีระยะทางที่ค่อนข้างไกลมากนี้เอง จำเป็นต้องมีการชดเชยการสูญเสียกำลังของสัญญาณไปตามความยาวของสายเคเบิลโดยใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่า อุปกรณ์ทวนสัญญาณ (repeater) ช่วยขยายช่องสัญญาณเป็นช่วงๆ ทำให้คุณภาพสัญญาณไม่เปลี่ยนแปลงแม้ภูมิอากาศแปรปรวน รวมทั้งมีความล่าช้าของสัญญาณ (time delay)น้อยมาก เคเบิลใต้น้ำโดยทั่วไปออกแบบให้มีอายุใช้งานอย่างน้อย 25 ปีขึ้นไปอุปกรณ์ทวนสัญญาณนี้จะใส่เป็นระยะๆตลอดความยาวของเคเบิลใต้น้ำ ถ้าเป็นระบบเคเบิลใต้น้ำแบบแกนร่วม แต่ละตัวห่างกันประมาณ 15 กิโลเมตร(เนื่องจากมีอัตราการสูญเสียของระดับสัญญาณสูง) ส่วนระบบเคเบิลใต้น้ำแบบใยแก้วนำแสงนั้น แต่ละตัวห่างกันประมาณ 100 กิโลเมตร(หรืออาจมากกว่านั้น)ระบบเคเบิลใต้น้ำ เป็นระบบสื่อสารโทรคมนาคมที่ทันสมัยและเป็นที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายทั่วโลก โดยเฉพาะอย่างยิ่งการสื่อสารโทรคมนาคมในระบบโครงข่ายติดต่อระหว่างประเทศในการวางเคเบิลใต้น้ำที่ผ่านมาในอดีตจะเป็นเคเบิลแบบแกนร่วม ซึ่งมีความจุหรือความสามารถในการให้บริการด้านสื่อสารโทรคมนาคมไม่เพียงพอในปัจจุบันและอนาคต จึงมีการพัฒนาเป็นเคเบิลแบบใยแก้วนำแสง และนำมาใช้เป็นเคเบิลใต้น้ำที่มีประสิทธิภาพรองรับบริการได้มากขึ้นหลายเท่าตัว ด้วยคุณสมบัติของเคเบิลใยแก้วนำแสง ทำให้สามารถสื่อสารในรูปแบบดิจิทัล รับส่งสัญญาณได้ด้วยแถบความถี่ที่กว้างกว่า รับส่งข้อมูลข่าวสารด้วยอัตราที่เร็วกว่า และที่สำคัญคือรองรับการสื่อสารโทรคมนาคมใหม่ๆได้ทุกรูปแบบ

การพัฒนาระบบเคเบิลใต้น้ำ
ในยุคแรก ใช้เคเบิลใยแก้วนำแสงขนาดความยาวคลื่น (wavelength) 1.4 um ที่มีอัตราความเร็ว 295.6 Mbit/s (ตาม CEPT-4 139.264 Mbit/s) อัตรารับส่งสัญญาณ 280 Mbit/s ทำให้ได้ช่องสัญญาณ 3,780 ช่อง ( 64 Kbit/s ต่อช่องสัญญาณ)ระบบในยุคที่ 2 ใช้ขนาดความยาวคลื่น 1.55 um ด้วยอัตราความเร็ว 560 Mbit/s ทำให้ได้วงจรเสียงพูด (voice channel) เพิ่มขึ้นถึง 40,000 วงจรต่อคู่ นั่นก็หมายความว่า ต้องการใช้อุปกรณ์ทวนสัญญาณหรือรีพีทเตอร์ จำนวนน้อย เคเบิลใต้น้ำแต่ละเส้นจะมีเคเบิลใยแก้วนำแสงใช้งานเพียง 2 คู่ โดยอีกคู่ใช้เป็นคู่สายสำรอง ซึ่งสามารถรองรับทราฟฟิกเท่ากับวงจรโทรทัศน์ถึงกว่า 30,000 วงจรระบบเคเบิลใต้น้ำใยแก้วนำแสงนั้น โดยทั่วไปมักออกแบบให้มีอายุใช้งานราว 25 ปี ทั้งนี้ต้องมีการทดสอบความไว้วางใจได้เพิ่มเติม ด้วยอุปกรณ์รีพีทเตอร์ เช่นเดียวกับการใช้เทคนิคของ redundancy ด้วยนอกเหนือจากการใช้เรือออกสำรวจ ซ่อมแซมราว 2-3 ครั้งตลอดอายุใช้งานของมันระบบเคเบิลใต้น้ำใยแก้วนำแสงยุคที่ 3 มีการนำ ออพติคัล ไฟเบอร์ แอมพลิฟายร์ (optical fibre amplifiers) หรือออพแอมป์ เข้ามาเกี่ยวข้องด้วย ทั้งนี้ในระบบดังกล่าว สัญญาณจะถูก repeat โดยตรงโดยไม่มีการแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้าในรีพีทเตอร์แต่อย่างใด จึงทำให้การสร้างรีพีทเตอร์ทำได้ง่ายโดยใช้เพียงอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ความเร็วต่ำและไม่มีปัญหาในเรื่อง bit rate จากการมอดูเลท นอกจากนี้ยังสามารถใช้ได้กับเอสดีเอช (SDH - Synchronous Digital Hierarchy) และเพิ่มความเร็วได้สูงถึง 5 Gbit/s ทำให้รองรับวงจรเสียงได้ถึง 300,000 วงจรต่อเคเบิลใยแก้วนำแสงหนึ่งคู่นอกจากนี้ ได้มีการพัฒนาเทคโนโลยีที่ก้าวหน้าขึ้นไปอีก โดยความร่วมมือกันระหว่าง KDD (ญี่ปุ่น) กับ AT&T (สหรัฐอเมริกา) ในการพัฒนาระบบเคเบิลใต้น้ำใยแก้วนำแสงที่สามารถส่งสัญญาณได้ที่ความเร็ว 100 Gbit/s หรือ 10 เท่าของความเร็วของระบบที่ทั้งสองบริษัทกำลังสร้างอยู่ในปัจจุบัน โดยคาดว่าจะใช้ระบบที่มีความเร็วถึง 100 Gbit/s นั้นได้ในราว พ.ศ. 2543 (ค.ศ. 2000) ซึ่งจะรองรับการสื่อสารโทรศัพท์ได้ถึง 1.2 ล้านช่อง นอกเหนือจากการส่งสัญญาณโทรทัศน์อีก 2,000 ช่อง