Hace 150 años, el 16 de agosto de 1858, el presidente de los Estados Unidos, James Buchanan, recibió un telegrama de felicitación de la reina Victoria y le envió un mensaje a cambio. El primer intercambio oficial de mensajes a través del cable telegráfico transatlántico recién tendido estuvo marcado por un desfile y un espectáculo de fuegos artificiales sobre el Ayuntamiento de Nueva York. Los festejos se vieron ensombrecidos por un incendio que ocurrió por este motivo, y luego de 6 semanas el cable falló. Es cierto que incluso antes de eso no funcionó muy bien: el mensaje de la reina se transmitió en 16,5 horas.
De la idea al proyecto
La primera propuesta de telégrafo y el Océano Atlántico fue un esquema de retransmisión en el que los mensajes entregados por barcos debían ser telegrafiados desde Terranova al resto de América del Norte. El problema era la construcción de una línea de telégrafo a lo largo del difícil terreno de la isla.
La solicitud de ayuda del ingeniero a cargo del proyecto atrajo al estadounidenseempresario y financiero Cyrus Field. En el transcurso de su trabajo, cruzó el océano más de 30 veces. A pesar de los reveses que enfrentó Field, su entusiasmo lo llevó al éxito.
Al empresario inmediatamente se le ocurrió la idea de una transferencia bancaria transatlántica. A diferencia de los sistemas terrestres, en los que los pulsos se regeneraban mediante relés, la línea transoceánica debía funcionar con un solo cable. Field recibió garantías de Samuel Morse y Michael Faraday de que la señal podría transmitirse a largas distancias.
William Thompson proporcionó la base teórica para esto al publicar la ley del inverso del cuadrado en 1855. El tiempo de subida de un pulso que pasa por un cable sin carga inductiva está determinado por la constante de tiempo RC de un conductor de longitud L, igual a rcL2, donde r y c son la resistencia y capacitancia por unidad de longitud, respectivamente. Thomson también contribuyó a la tecnología de cable submarino. Perfeccionó el galvanómetro de espejo, en el que las más mínimas desviaciones del espejo provocadas por la corriente eran amplificadas por proyección sobre una pantalla. Más tarde, inventó un dispositivo que registra señales con tinta sobre papel.
La tecnología de cables submarinos mejoró después de la aparición de la gutapercha en 1843 en Inglaterra. Esta resina de un árbol nativo de la península de Malaca era un aislante ideal porque era termoplástico, se ablandaba cuando se calentaba y volvía a su forma sólida cuando se enfriaba, lo que facilitaba el aislamiento de los conductores. Bajo las condiciones de presión y temperatura en el fondo del océano, sus propiedades aislantesmejorado. La gutapercha siguió siendo el principal material aislante de los cables submarinos hasta el descubrimiento del polietileno en 1933.
Proyectos de campo
Cyrus Field lideró 2 proyectos, el primero de los cuales fracasó y el segundo terminó con éxito. En ambos casos, los cables consistían en un solo hilo de 7 hilos rodeado de gutapercha y blindado con hilo de acero. El cáñamo alquitranado proporcionó protección contra la corrosión. La milla náutica del cable de 1858 pesaba 907 kg. El cable transatlántico de 1866 era más pesado, con 1.622 kg/milla, pero como tenía más volumen, pesaba menos en el agua. La resistencia a la tracción fue de 3t y 7,5t respectivamente.
Todos los cables tenían un conductor de retorno de agua. Aunque el agua de mar tiene menos resistencia, está sujeta a corrientes vagabundas. La energía fue suministrada por fuentes de corriente química. Por ejemplo, el proyecto de 1858 tenía 70 elementos de 1,1 V cada uno. Estos niveles de voltaje, combinados con un almacenamiento inadecuado y descuidado, provocaron la falla del cable transatlántico de aguas profundas. El uso de un galvanómetro de espejo hizo posible el uso de voltajes más bajos en líneas posteriores. Dado que la resistencia era de aproximadamente 3 ohmios por milla náutica, a una distancia de 2000 millas, se podían transportar corrientes del orden de un miliamperio, suficiente para un galvanómetro de espejo. En la década de 1860, se introdujo un código de telégrafo bipolar. Los puntos y trazos del código Morse han sido reemplazados por pulsos de polaridad opuesta. Con el tiempo, se desarrollóesquemas más complejos.
Expediciones 1857-58 y 65-66
Se recaudaron £350.000 mediante la emisión de acciones para tender el primer cable transatlántico. Los gobiernos estadounidense y británico garantizaron un retorno de la inversión. El primer intento se hizo en 1857. Se necesitaron 2 barcos de vapor, Agamenón y Niagara, para transportar el cable. Los electricistas aprobaron un método en el que un barco tendía la línea desde una estación costera y luego conectaba el otro extremo a un cable en otro barco. La ventaja era que mantenía una conexión eléctrica continua con la orilla. El primer intento fracasó cuando el equipo de tendido de cables falló a 200 millas de la costa. Se perdió a una profundidad de 3,7 km.
En 1857, el ingeniero jefe de Niagara, William Everett, desarrolló un nuevo equipo de tendido de cables. Una mejora notable fue un freno automático que se activaba cuando la tensión alcanzaba cierto umbral.
Después de una violenta tormenta que casi hundió al Agamenón, los barcos se encontraron en medio del océano y el 25 de junio de 1858 comenzaron a tender nuevamente el cable transatlántico. El Niágara se movía hacia el oeste y el Agamenón se movía hacia el este. Se hicieron 2 intentos, interrumpidos por daños en el cable. Los barcos regresaron a Irlanda para reemplazarlo.
17 de julio, la flota volvió a salir para encontrarse. Después de contratiempos menores, la operación fue un éxito. Caminando a una velocidad constante de 5 a 6 nudos, el 4 de agosto, el Niágara entróen bahía trinidad Terranova. El mismo día, el Agamemnon llegó a Valentia Bay en Irlanda. La reina Victoria envió el primer mensaje de saludo descrito anteriormente.
La expedición de 1865 fracasó a 600 millas de Terranova, y solo el intento de 1866 tuvo éxito. El primer mensaje sobre la nueva línea se envió de Vancouver a Londres el 31 de julio de 1866. Además, se encontró el extremo de un cable perdido en 1865 y la línea también se completó con éxito. La tasa de transferencia fue de 6 a 8 palabras por minuto a un costo de $10/palabra.
Comunicación telefónica
En 1919, la empresa estadounidense AT&T inició un estudio sobre la posibilidad de tender un cable telefónico transatlántico. En 1921, se tendió una línea telefónica de aguas profundas entre Cayo Hueso y La Habana.
En 1928 se propuso tender un cable sin repetidores con un solo canal de voz a través del Océano Atlántico. El alto costo del proyecto ($ 15 millones) en el punto álgido de la Gran Depresión, así como las mejoras en la tecnología de radio, interrumpieron el proyecto.
A principios de la década de 1930, los avances en la electrónica hicieron posible la creación de un sistema de cable submarino con repetidores. Los requisitos para el diseño de amplificadores de enlace intermedio no tenían precedentes, ya que los dispositivos debían operar ininterrumpidamente en el fondo del océano durante 20 años. Se impusieron requisitos estrictos sobre la fiabilidad de los componentes, en particular los tubos de vacío. En 1932 ya había lámparas eléctricas que fueron probadas con éxito enpor 18 años Los elementos de radio utilizados fueron significativamente inferiores a las mejores muestras, pero fueron muy confiables. Como resultado, TAT-1 funcionó durante 22 años y no falló ni una sola lámpara.
Otro problema fue la colocación de amplificadores en mar abierto a una profundidad de hasta 4 km. Cuando el barco se detiene para reiniciar el repetidor, pueden aparecer torceduras en el cable con armadura helicoidal. Como resultado, se utilizó un amplificador flexible que podía adaptarse a equipos diseñados para cable telegráfico. Sin embargo, las limitaciones físicas del repetidor flexible limitaron su capacidad a un sistema de 4 hilos.
UK Post ha desarrollado un enfoque alternativo con repetidores duros de mucho mayor diámetro y capacidad.
Implementación de TAT-1
El proyecto se reinició después de la Segunda Guerra Mundial. En 1950, la tecnología de amplificadores flexibles fue probada por un sistema que une Cayo Hueso y La Habana. En el verano de 1955 y 1956 se tendió el primer cable telefónico transatlántico entre Oban en Escocia y Clarenville en la isla. Terranova, muy al norte de las líneas telegráficas existentes. Cada cable tenía alrededor de 1950 millas náuticas de largo y tenía 51 repetidores. Su número estaba determinado por el voltaje máximo en los terminales que podría usarse para energía sin afectar la confiabilidad de los componentes de alto voltaje. El voltaje era +2000 V en un extremo y -2000 V en el otro. El ancho de banda del sistema, en sula cola estaba determinada por el número de repetidores.
Además de los repetidores, se instalaron 8 ecualizadores submarinos en la línea este-oeste y 6 en la línea oeste-este. Ellos corrigieron los cambios acumulados en la banda de frecuencia. Aunque la pérdida total en el ancho de banda de 144 kHz fue de 2100 dB, el uso de ecualizadores y repetidores la redujo a menos de 1 dB.
Primeros pasos TAT-1
En las primeras 24 horas posteriores al lanzamiento el 25 de septiembre de 1956, se realizaron 588 llamadas desde Londres y EE. UU. y 119 desde Londres a Canadá. TAT-1 triplicó inmediatamente la capacidad de la red transatlántica. El ancho de banda del cable era de 20-164 kHz, lo que permitía 36 canales de voz (4 kHz cada uno), 6 de los cuales se dividían entre Londres y Montreal y 29 entre Londres y Nueva York. Un canal estaba destinado al telégrafo y al servicio.
El sistema también incluía una conexión terrestre a través de Terranova y una conexión submarina a Nueva Escocia. Las dos líneas consistían en un solo cable de 271 millas náuticas con 14 repetidores rígidos diseñados por UK Post. La capacidad total era de 60 canales de voz, 24 de los cuales conectaban Terranova y Nueva Escocia.
Más mejoras en TAT-1
La línea TAT-1 costó $42 millones. El precio de $1 millón por canal estimuló el desarrollo de equipos terminales que usarían el ancho de banda de manera más eficiente. El número de canales de voz en el rango de frecuencia estándar de 48 kHz se ha aumentado de 12 a 16 mediante la reducciónsu ancho de 4 a 3 kHz. Otra innovación fue la interpolación temporal del habla (TASI) desarrollada en Bell Labs. TASI duplicó el número de circuitos de voz gracias a las pausas de voz.
Sistemas ópticos
El primer cable óptico transoceánico TAT-8 se puso en funcionamiento en 1988. Los repetidores regeneraban pulsos convirtiendo las señales ópticas en eléctricas y viceversa. Dos pares de fibras en funcionamiento trabajaron a una velocidad de 280 Mbps. En 1989, gracias a este cable de Internet transatlántico, IBM acordó financiar un enlace de nivel T1 entre la Universidad de Cornualles y el CERN, lo que mejoró significativamente la conexión entre las partes estadounidense y europea de los inicios de Internet.
En 1993, más de 125 000 km de TAT-8 estaban en funcionamiento en todo el mundo. Esta cifra casi correspondía a la longitud total de los cables submarinos analógicos. En 1992 entró en servicio el TAT-9. Se ha aumentado la velocidad por fibra a 580 Mbps.
Avance tecnológico
A fines de la década de 1990, el desarrollo de amplificadores ópticos dopados con erbio condujo a un s alto cuántico en la calidad de los sistemas de cable submarino. Las señales de luz con una longitud de onda de aproximadamente 1,55 micras se pueden amplificar directamente y el rendimiento ya no está limitado por la velocidad de la electrónica. El primer sistema mejorado ópticamente que sobrevoló el Océano Atlántico fue el TAT 12/13 en 1996. La velocidad de transmisión en cada uno de los dos pares de fibras fue de 5 Gbps.
Los sistemas ópticos modernos permiten la transmisión de volúmenes tan grandesdatos que la redundancia es crítica. Por lo general, los cables de fibra óptica modernos, como el TAT-14, constan de 2 cables transatlánticos separados que forman parte de una topología en anillo. Las otras dos líneas conectan estaciones costeras a ambos lados del Océano Atlántico. Los datos se envían alrededor del anillo en ambas direcciones. En caso de rotura, el anillo se reparará solo. El tráfico se desvía a pares de fibra de repuesto en los cables de servicio.
