Objavljeno: 29.6.2021 | Avtor: Matej Huš | Monitor Julij-avgust 2021

Privatni optični podmorski kabli - Bitka za dno oceanov

Optične povezave pod morsko gladino že več kot tri desetletja povezujejo svet. Še do pred petimi leti je bilo samoumevno, da to hrbtenico modernega interneta polagajo in vzdržujejo konzorciji telekomunikacijskih operaterjev. V zadnjih letih pa so jih začeli po desni prehitevati tehnološki giganti, kot so Facebook, Google in Amazon, ki tekmujejo s svojimi storitvami v oblaku. Zanje pa potrebujejo več, kot jim ponujajo operaterji. Začela se je bitka za morsko dno.

Pred dvema letoma, aprila 2019, se je uspešno končal projekt Curie. V Čilu so uspešno priključili podmorski optični kabel, ki Valparaíso povezuje z El Segundom v Kaliforniji in Balboom v Panami. Na prvi pogled zgolj eden izmed približno 400 podmorskih kablov, ki sestavljajo hrbtenico svetovnega interneta, je bil vendarle poseben. Curie je v celoti financiral Google, s čimer je prvi mednarodni podmorski kabel, ki je v celoti v zasebni lasti enega podjetja in ga ni naročil telekomunikacijski operater.

Kmalu kabli s 24 pari optičnih vlaken

Eden glavnih proizvajalcev kablov NEC Corporation je marca letos sporočil, da so certificirali kable s 24 pari optičnih vlaken in ustrezne repetitorje. Dosedanji sistemi imajo do 16 parov. Novi podmorski kabli, ki bodo imeli 24 parov optičnih vlaken, bodo lahko prenašali še več podatkov, cena na gigabit pa se bo občutno znižala.

Curie je dolg 10.500 kilometrov in ima prenosno kapaciteto 18 Tb/s na par optičnih vlaken, skupno torej 72 Tb/s. V Kaliforniji se povezuje s podatkovnim centrom oziroma postajo Equinix LA4, ki nudi direktne povezave do storitev Google Cloud, Amazon Web Services in drugih, ki se povezujejo prek Equinix Cloud Exchangea. Odgovor na vprašanje zakaj se skriva v dejstvu, da je Google v letih 2016–2018 investiral 47 milijard dolarjev v gradnjo infrastrukture Google Cloud. Brez hitrih, zanesljivih in poceni povezav je oblak neuporaben.

Zlata doba

Ko smo pred sedmimi leti nazadnje obširneje pisali o podmorskih kablih (Podvodni internet, Monitor 04/14), se je aktualni bum pri podmorskih kablih ravno začenjal, glavni igralci pa so bili še telekomunikacijski operaterji. Zgodovina polaganja optičnih kablov je, podobno kot pri vseh novih tehnologijah, zaznamovana z vrhovi in globelmi. V 90. letih je bil prvi vrhunec množičnega polaganja kablov, ko so z njimi prvikrat povezali vse kontinente razen Antarktike (kabli pred tem niso bili optični).

Ob prelomu tisočletja je sledilo zatišje, saj so ustvarjene povezave zadostovale potrebam, kabli pa razen ob poškodbah vzdrževanja (skoraj) ne potrebujejo. Konec tisočletja je sledil še pok borznega balona tehnoloških delnic (dot-com bubble), zato so se investicije dodatno upočasnile.

A ravno zdaj se kablom iz 90. let počasi izteka življenjska doba. Znameniti TAT-14, ki je leta 2001 povezal ZDA in Zahodno Evropo, so upokojili decembra lani. Novi kabli imajo tudi čedalje večje zahteve po prenosnih kapacitetah, ki so posledica večpredstavnega interneta in storitev v oblaku. Če so v prvi polovici prejšnjega desetletja kable polagali zlasti operaterji, se je v zadnjih petih letih pojavil nov tip investitorja. Tehnološka podjetja, ki so ponudniki vsebin (content provider), so začela najprej zakupovati kapaciteto, kasneje pa vlagati neposredno v polaganje kablov, s čimer so postala delni lastniki osnovne infrastrukture. Zlata doba polaganja podmorskih optičnih kablov se je vrnila.

Kvalitativna sprememba v količini prenesenih podatkov prek mednarodnih povezav se je zgodila po letu 2011. Dotlej so večino prometa ustvarili ponudniki hrbteničnih povezav (tudi 90 odstotkov), odtlej pa se delež prometa ponudnikov vsebin vseskozi povečuje in že presega dve tretjini. Med ponudnike vsebin sodijo Google, Facebook, Amazon in Microsoft kot največji predstavniki in nekaj manjših, denimo, Apple, Dropbox, IBM, Alibaba, Tencent, Cloudflare in drugi. Med letoma 2015 in 2019 se je mednarodni promet povečal za devetkrat, na povprečnih 960 Tb/s, leta 2017 pa so ponudniki vsebin prvikrat prehiteli ponudnike hrbtenic po količini ustvarjenega prometa. Temu so se ponudniki storitev prilagodili z lastno infrastrukturo.

Poraba kapacitet na obstoječih podmorskih kablih v letu 2020. Slika: PriMetrica

Google podjetno polaga kable

Google je prvikrat v gradnjo podmorskega podatkovnega kabla investiral že pred desetletjem. Kabel Unity je začel delovati leta 2010, ko je na razdalji 9.620 kilometrov povezal Los Angeles v ZDA in Čikuro na Japonskem. Kabel ima pet parov optičnih vlaken s skupno kapaciteto 4,8 Tb/s. To je eden prvih kablov, ki ga je naročil in financiral konzorcij, v katerem so bili tudi končni uporabniki. Bharti Airtel, Global Transit, Google, KDDI Corporation, Pacnet in SingTel so si razdelili 300 milijonov dolarjev vredno investicijo.

Geopolitične ovire

Pri polaganju kablov se je treba ozirati na geološke, ekonomske in družbene dejavnike. Iščejo se najboljši kompromisi med varnostjo, ceno in vplivi na okolje. Včasih pa se vmeša politika. Kabel PLCN (Pacific Light Cable Network) bi moral poleg Tajvana in Filipinov z ZDA povezati tudi Hongkong. Projekt se je začel leta 2016, ko je bilo že 13.000 kilometrov položenih. Pred začetkom delovanja je moral v ZDA dovoljenje izdati še FCC (Zvezna komisija za telekomunikacije), ki je nasprotoval priključki v Hongkongu zaradi bojazni, da bi Kitajci prisluškovali. Končni rezultat je, da je pol kabla neizkoriščenega. Vlakna, ki potujejo do Hongkonga, ne bodo osvetljena, torej ne bodo v uporabi.

To sploh ni edini tovrstni primer. Kabel Hong Kong-Americas (HKA) bi tudi moral povezati Hongkong z ZDA, pa se to ne bo zgodilo. Facebook je umaknil vlogo pri FCC, spet zaradi pomislekov FCC o nacionalni varnosti. BtoBE (Bay to Bay Express Cable System) je še tretji kabel, ki bi moral potekati iz ZDA do Hongkonga, a so ga na koncu iz istih razlogov spremenili tako, da namesto Hongkonga obišče Filipine.

Trenutno več kot 95 odstotkov mednarodnega internetna prometa teče prek podmorskih kablov, zato se jih še lep čas ne bomo otresli. Tudi moderni sistemi, kot je satelitski Starlink, so namenjeni drugačni uporabi kakor podmorski kabli, zato jih ne bodo nadomestili. Namesto tega bomo priče tehnološkemu razvoju pri kablih. Ti imajo danes že 32 vlaken (prej 24), po katerih lahko z boljšim multipleksiranjem pošljemo več podatkov kot prej. Stare kable nadomeščajo, ko se ti iztrošijo (običajna življenjska doba je 20–30 let), ne pa za povečevanje kapacitete. Do neke mere gre to z nadgradnjo opreme, pogosto pa se položi dodaten kabel.

Google je odtlej čedalje hitreje povečeval svoje prenosne kapacitete z lastništvom podmorskih kablov. Sodeloval je v konzorciju, ki je leta 2013 zgradil 400-milijonski kabel SJC od Singapurja do Japonske s povezavami do Bruneja, Tajske, Hongkonga, Filipinov in Kitajske. Leta 2016 je bil del konzorcija FASTER, ki je povezal Japonsko, Tajvan in ZDA. Sledili so Monet (2017) med Brazilijo (Praia Grande na jugu in Fortaleza na severu) in Florido, Junior (2018) med Santosom in Riom de Janeirom, ki je tehnično gledano prvi v celoti Googlov podmorski kabel, a gre le za krajši notranji segment v Braziliji. Tannat (2018) med Brazilijo, Argentino in Urugvajem pa že nima več pravega konzorcija, temveč sta lastnika le Google in Antel Uruguay.

PLCN je leta 2019 povezal Hongkong, Filipine, Tajvan in Los Angeles, pomemben pa je, ker sta moči združila Google in Facebook s podjetjem Pacific Light Data Communication. Indigo je istega leta povezal Singapur, Indonezijo in avstralski Perth, Havfrue pa New Jersey z Irsko, Dansko in Norveško. Sledil je že omenjeni Curie, kjer je Google prvikrat v celoti sam financiral vse.

Odtlej je to čedalje pogostejša praksa. Dunant, ki je lani začel delovati med ZDA in Francijo, je drugi mednarodni kabel, ki je izključno v Googlovi lasti. Tretja takšna povezava bo Equiano, ki bo tekel iz Lizbone do Nigerije in Južnoafriške republike ter začenja delovati letos, četrta pa Grace Hopper iz ZDA do Španije in Velike Britanije, ki bo nared prihodnje leto.

Google je trenutno lastnik ali solastnik 14 podmorskih podatkovnih kablov, med katerimi je pet ekskluzivno Googlovih (štirje mednarodni). Za prihodnost je Google napovedal nove investicije, tako individualne kakor konzorcijske.

Ladja, ki polaga kabel Grace Hopper. Slika: Google

Facebook zvesto sledi

Skupaj z Googlom je v svoji ligi tudi Facebook, saj ima prav tako ogromno podatkovnih centrov, ki hlepijo po hitrih povezavah. Tudi Facebook intenzivno investira v podmorske kable, le da (še?) nima čisto svojih, temveč sodeluje v konzorcijih. Igri se je pridružil nekoliko pozneje kot Google. Prvi kabel, v položitev katerega je znatno investiral kot konzocijski partner, je Asia Pacific Gateway (APG), ki od leta 2016 povezuje Singapur, Malezijo, Tajsko, Vietnam, Kitajsko, Tajvan, Južno Korejo in Japonsko. Naslednji večji projekti je bil MAREA med Španijo in ZDA, v katerega so investirali Microsoft, Facebook in Telxius.

Ladje

Za polaganje kablov so ključne ladje. Tyco Telecommunications je eno večjih podjetij, ki ima šest ladij za polaganje kablov (Resolute, Durable, Decisive, Dependable, Responder in Reliance). Resolute meri 140 metrov v dolžino in 21 metrov po širini. Ladje lahko plove 60 dni in prepotuje razdaljo 25.000 navtičnih milj. Položi lahko 5.465 ton kabla. Na ladji je 80 članov posadke, ki delajo v 12-urnih izmenah.

Durable polaga kable s hitrostjo okrog 10 kilometrov na uro. To je optimalna hitrost, da se kabel lepo usede na dno. Kadar se bliža slabo vreme in mora ladja proč, kabel odrežejo, pritrdijo na plavajočo bojo in ga potem ob vrnitvi spojijo z nadaljevanjem.

Sledil pa je pravi cunami, saj je v letih 2019–2020 Facebook sodeloval še v 11 konzorcijih, ki so povezali različne države in kontinente. 2Africa bo potekal iz Velike Britanije mimo Portugalske vse okrog Afrike in skozi Sueški prekop nazaj do Italije, Francije in Španije, v konzorciju pa je poleg kopice telekomunikacijski operaterjev tudi Facebook. Amitie bo tekel od ZDA do Francije in velike Britanije, Bifrost in Echo od Indonezije in Singapurja prek Guama do ZDA. CAP-1 bo z ZDA povezal Filipine.

Facebook sodeluje tudi v konzorcijih, ki so kable že položili. V PLCN sodeluje tudi z Googlom, podobno velja za Havfrue. PLCN bi lahko šteli za najbolj zasebni Facebookov kabel, saj je v konzorciju le še Google. Jupiter deli z Amazonom in še nekaterimi drugimi podjetji ter teče s Filipinov prek Japonske v ZDA, Malbec pa je regionalni kabel med Argentino in Brazilijo. SJC2 nadgrajuje SJC, v njem pa je tudi Google.

Zemljevid vseh aktivnih podmorskih kablov. Slika: telegeography.com

Konkurenca daleč zadaj

Med tehnološkimi velikani omembo zaslužita le še Amazon in Microsoft, ne pa tudi Apple, ki sploh ne kaže interesa za gradnjo lastne podmorske infrastrukture. Amazon je šele leta 2016 zakupil prve kapacitete, in sicer v kablu Hawaiki med Avstralijo, Novo Zelandijo in ZDA (ni pa lastnik). Pri izgradnji pa Amazon investira v CAP-1 in Jupiter.

Microsoft sodeluje kot velik zakupnik kapacitet v kablu AEConnect-1 (med ZDA in Irsko) in GTT Express (med ZDA in Irsko ter Veliko Britanijo). Sicer pa je vlagal v položitev kablov Amitie, MAREA in New Cross Pacific (Tajvan, Kitajska, Južna Koreja, Japonska, ZDA).

Omenjeni ponudniki vsebin, ki imajo lastne kable ali solastniške deleže, svojih kapacitet ne prodajajo nikomur, temveč jih uporabljajo le za lastne potrebe. Če bi jih nudili drugim, bi postali telekomunikacijski operaterji, kar zahteva vrsto licenc in pokoravanje dodatni zakonodaji. Facebook se na vse kriplje trudi, da bi obveljal za platformo, s čimer je razbremenjen odgovornosti za objavljene vsebine, dokler ni opozorjen na nezakonitosti. Vse to bi se bistveno zapletlo, če bi postal še telekomunikacijski operater. Druga težava pa bi bila varstvo konkurence, saj bi nastopal v dveh vertikalno povezanih vlogah.

Amazon, Facebook, Google in Microsoft imajo v lasti ali solasti že več kot 20 kablov. Slika: The New York Times

Nova realnost

Velike spremembe v industriji podmorskih kablov so se zgodile po letu 2015. Cene kablov so upadle, tako da so današnji tudi do štirikrat cenejši od tistih izpred desetletja. Kilometer stane okrog 10.000–20.000 dolarjev, kar je povzročilo več sprememb.

Konzorciji so se zmanjšali in danes štejejo od tri do štiri člane, včasih tudi dva ali pa je lastnik celo en sam. Namesto zakupa kapacitet, ki je sorazmeren z vložkom, člani konzorcija čedalje pogosteje želijo lastništvo svojih optičnih vlaken (vsak kabel jih ima več). Z novimi načini multipleksiranja se je povečala tudi kapaciteta vlaken, tehnične izboljšave pa omogočajo deljenje spektra, tako da ima lahko vsak kasnejši investitor svoj virtualni par vlaken, kar predstavlja določen del spektra v skupnem fizičnem vlaknu.

Poleg omenjenih tehnoloških velikanov, ki ponujajo vsebino (Google, Facebook, Amazon, Microsoft), se je pojavila še druga velika skupina novih igralcev poleg klasičnih telekomunikacijskih operaterjev. To so tako imenovani neodvisni razvijalci infrastrukture (independent infrastructure developers). To niso klasični operaterji, temveč specializirana podjetja, ki nudijo zgolj velike kapacitete na podmorskih kablih. Specializirala so se za celoten postopek, torej od polaganja kabla do pristajalnih postaj na obali in kopenskih zalednih povezav. Pri nekaterih od njih kapacitete najemajo tudi velikani iz prve skupine, denimo Microsoft na kablu AEConnect-1 pri edinem lastniku Aqua Comms. Nekatera izmed teh podjetij tržijo le en kabel, druga spet v več. Najbolj znana podjetja so Seaborn Networks, Super Sea Cable Networks, Eualink, SAEX International, Hawaiki, Peace Cable Networks, Pacific Light Data Communications in IOX Cable.

Pozoren bralec bo opazil, da lastnih kablov ne polagajo niti ne najemajo kapacitet ponudniki pretočnih storitev (Netflix, Disney, Amazon Prime). To ni nenavadno, saj je njihov promet precej drugačen kakor ponudnikov vsebin v oblaku (Google, Amazon, Microsoft, Facebook). Ti imajo ogromno dinamičnih podatkov, ki se nenehno spreminjajo, zato morajo biti povezave med podatkovnimi centri in do končnih uporabnikov po vsem svetu hitre ter prostorne. Ponudniki pretočnih storitev pa strežejo sicer veliko vsebin in ustvarjajo precej prometa, ki pa je statičen. Vsi, ki gledajo isti film, morajo dobiti iste podatke, zato imajo svoje zbirke shranjene na strežnikih po vsem svetu (Content Delivery Networks), od koder se potem strežejo končnemu uporabniku. Ti so običajno v isti regiji, zato imajo majhne potrebe po medkontinentalnem prenosu.

V zadnjih petih letih so štirje veliki (Amazon, Facebook, Google, Microsoft) v podmorske kable vložili poldrugo milijardo dolarjev. Nič ne kaže, da bi se trend ustavil. Podatkovni centri rastejo kot gobe po dežju, povezljivost pa je čedalje pomembnejša. Za podmorske kable alternative ni. Sateliti in brezžična omrežja imajo premajhne kapacitete in previsoke latence, zato se uporabljajo le za dostopovni del ali povezavo območij, kjer drugih možnosti ni (Antarktika). Podmorski kablov pa bo čedalje več. Trenutno polagalci komajda dohajajo povpraševanje.

Ponudniki vsebin raje uporabljajo lastno infrastrukturo, ker je zanesljivejša, hitrejša, varnejša in predvidljivejša od javnega interneta. Slika: Google

Številke

Leta 2021 je delujočih 1,3 milijona kilometrov podmorskih kablov.

Najdaljši kabli merijo več kot 20.000 kilometrov.

Aktivnih je okrog 420 kablov.

Prek satelitov se prenese 0,37 odstotka prometa.

Življenjska doba kablov je 25 let.

Tabela [PDF]

Naroči se na redna tedenska ali mesečna obvestila o novih prispevkih na naši spletni strani!

Komentirajo lahko le prijavljeni uporabniki

Monitor na Facebooku

Monitor TV na YouTube

JXGuB2E3qYI

  • Polja označena z * je potrebno obvezno izpolniti
  • Pošlji