Cables transoceánicos

Alejandro Avilés del Moral

01 de abril del 2011

Cables transoceánicos Servicios Avanzados de Red

Universidad de Jaén

Servicios Avanzados de Red Alejandro Avilés del Moral

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Introducción Estamos estudiando en clase las distintas redes y tecnologías que hacen posible Internet tal y

como la conocemos y en qué se convertirá en un futuro cercano. Hemos visto, por ejemplo,

que las redes de España convergen en el punto neutro ESpanix, pero ¿cómo llega nuestro

tráfico hasta lugares remotos y separados por mar con nosotros? En estas circunstancias, el

99% del tráfico es transmitido a través de colosales cables submarinos que conectan países e

incluso continentes, y no por satélite, como se podría pensar en un principio.

A pesar del coste de instalación y mantenimiento que tienen, el ancho de banda y la fiabilidad

en el transporte de señales son mucho mayores que en el caso de las transmisiones vía satélite.

Se expondrá información básica de estos cables transoceánicos así como su relevancia y uso en

la actualidad, centrándose especialmente en Internet.

Historia La comercialización del telégrafo en 1839 fue el desencadenante de esta carrera de superación

por cubrir los fondos oceánicos de cables con el fin de transmitir los mensajes en segundos

hasta donde antes tardaban días o incluso semanas en llegar.

Los primeros intentos de cables subacuáticos datan de 1842 y la primera dificultad a la que

debieron enfrentarse fue el aislamiento de la electricidad que transmitían. Hasta 1850 no se

instaló el primer cable comercial, compuesto simplemente de hilo de cobre aislado con

gutapercha – una goma parecida al caucho pero menos elástica –, uniendo a Reino Unido y

Francia a través del Canal de la Mancha. Aunque en 1858 se consiguió conectar el primer cable

transatlántico, tan sólo estuvo en funcionamiento durante un mes y no fue hasta 7 años más

tarde, en 1865, cuando los avances tecnológicos los convirtieron en un medio de comunicación

fiable con un ancho de banda de 8 palabras por minuto.

Desde entonces el número de

cables creció rápidamente, así

como su financiación en Reino

Unido, al demostrar ser una

herramienta tremendamente útil

para el comercio con EEUU. A

principios del siglo XX lucía así el

mapa mundial de cables

submarinos (en rojo).

Aunque la tecnología para la

implementación de la telefonía

intercontinental existe desde

1920, la Gran Depresión de los ’30

y la II Guerra Mundial retrasaron

ese momento hasta 1960, utilizando entonces cables coaxiales y repetidores de señal. Ya en

los no tan lejanos años 80 se desarrolla la fibra óptica y ésta empieza a reemplazar al cable


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coaxial en 1988, y desde ese momento hasta nuestros días los esfuerzos se centran en la

redundancia y mejora de las infraestructuras sin cambios significativos en las tecnologías

básicas, suponiendo uno de los sistemas más importantes que hacen posible Internet tal y

como la conocemos.

Elementos del sistema Analizaremos los elementos de las redes de cables usadas en la actualidad. Diferenciaremos

sus componentes más básicos, el cable, el repetidor, el ramificador y los puntos de tierra.

Cable Los cables de doble armadura miden unos 7cm de diámetro y un metro pesa alrededor de

10kg. Poseen tantas capas de protección pues deben soportar grandes presiones, corrosión y

mordeduras de tiburón. El tubo de cobre se utiliza además para transmitir corriente eléctrica

que alimenta a los repetidores.

Fig. 1 Cable submarino de doble armadura

Repetidor Debido a la atenuación que se produce en la señal a lo

largo del cable es necesario amplificar la señal para no

tener pérdidas en las transmisiones.

Al principio, para asegurar la transmisión de mensajes, se

aumentaba muchísimo el voltaje produciendo en

ocasiones cortocircuitos en el cable. Más adelante

idearon instalar repetidores para evitarlo. Actualmente,

en los cables de fibra óptica se instalan una serie de

repetidores de señales ópticas cada 60km

aproximadamente y, aunque necesitan corriente eléctrica para funcionar, la reciben a través

del cable.

Fig. 2 Repetidor siendo desplegado


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Unidad ramificadora submarina (Submarine Branching Unit) En un principio los cables eran sistemas punto a punto

pero en la actualidad la topología de la mayoría de ellos

dispone de algún tipo de ramificación. Para ello son

necesarios los ramificadores (SBU), unos dispositivos que

reciben una señal y la distribuyen a distintos destinos.

Los ramificadores de fibra óptica actuales utilizan un

multiplexador SONET/SDH para dividir y recombinar las

señales hacia las direcciones resultantes de conmutar las

celdas ATM que recibe.

Landing Points Los Landing Points, o puntos de conexión o desembarque, son grandes instalaciones

encargadas de interconectar el final de un cable submarino con el resto de cables en tierra,

suministrar corriente eléctrica para los repetidores y otras tareas de mantenimiento. Son

puntos muy sensibles de la red ya que pueden llegar a concentrar muchos puntos de conexión

y necesitan de medidas de seguridad especiales para protegerlos de catástrofes climáticas o

ataques deliberados, ya sean físicos o virtuales.

Por ejemplo, la empresa Terremark es propietaria de

varios de los Landing Points más importantes alrededor

del mundo. Las infraestructuras que utilizan son

colosales, así como las medidas de seguridad. No se

limitan a conectar los cables submarinos; disponen de

generadores eléctricos alternativos, sistemas de

redundancia, muros de 7 metros de grosos de acero y

cemento para soportar el azote un huracán de máxima

potencia, vigilancia y monitorización 24 horas, personal antiterrorista, registro de paquetes de

correo con rayos-X, etc. Una locura que nos recuerda la fragilidad de Internet y las medidas

que son necesarias tomar para mantener la total disponibilidad de la red.

Tecnología Se expone aquí una breve descripción de los principios tecnológicos que sustentan la red de

cables submarinos.

Fibra óptica Se trata de una fibra delgada, flexible y transparente que actúa como conductor para la

transmisión luz entre dos extremos. Permite anchos de banda superiores a cualquier otra

forma de comunicación ya que las señales luminosas viajan más rápido que las eléctricas en

cables metálicos y además son inmunes a las interferencias electromagnéticas.

WDM (Wavelenght-Division Multiplexing) Es una tecnología que permite multiplexar varias señales ópticas en una sola fibra óptica

usando lasers de diferentes longitudes de onda (colores).

Fig. 3 SBU

Fig. 4 Infraestructuras de Terremark


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SHR (Self-healing ring) Es un término que describe una topología circular o en anillo que dota de redundancia a la red

y así soportar destrucciones parciales con un bajo coste. Esta topología es común en sistemas

SONET/SDH y WDM.

Consiste en un anillo de enlaces bidireccionales entre un conjunto de estaciones. En

situaciones normales el mensaje tomará el camino más corto, pero en caso de pérdida de un

enlace las dos estaciones más cercanas al corte lo devolverán para que llegue a su destino

aunque tarde más. Si hay daños mayores en la red algunas zonas quedarán aisladas pero

seguirán transmitiendo a las estaciones alcanzables.

SONET/SDH SONET (Synchronous Optical Networking) y SDH (Synchronous Digital Hierarchy) son

protocolos de multiplexación que transportan flujos de datos, celdas ATM en la actualidad,

sobre fibra óptica usando lasers o LEDs.

SONET se utiliza en Estados Unidos y Canadá y SDH en el resto del mundo, pero son en esencia

la misma tecnología.

ATM (Asynchronous Trasnfer Mode) Es una técnica de conmutación que usa multiplexación asíncrona en tiempo y encapsula la

información en unidades de tamaño fijo llamadas celdas, siendo capaz de combinar tráfico de

alta velocidad y baja latencia. ATM opera sobre la capa de enlace del modelo OSI y utiliza un

modelo enfocado a conexión, creando un circuito virtual entre los puntos finales antes de

iniciarse la transferencia.

Es además un protocolo básico usado sobre la columna SONET/SDH de RDSI (Red Digital de

Servicios Integrados).


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Instalación Los primeros más importantes pasos a seguir para la instalación son la planificación de la ruta y

la selección del tipo de cable.

Dependiendo de la profundidad a la que se encuentre el cable se instalará con distintas capas

de armadura. Para profundidades inferiores a 1,000 metros se instala cable de doble armadura

para protegerlo de los mayores riesgos, redes pesqueras y anclas de barcos. Para mayores

profundidades y hasta los 2,000 metros el cable utilizado es de una sola capa de armadura, y

sin armadura alguna a partir de esa. No obstante, habrá zonas en las que el cable quedará

suspendido por algún motivo y, aparte de balancearse, los tiburones intentarán morderlo, por

lo que se necesitará mayor protección a pesar de la profundidad.

A la hora de determinar la ruta que seguirá el cable se realizan, mediante sonar, inspecciones

del fondo marino identificando montañas y valles, evitando lugares en los que son frecuentes

los terremotos, restos de naufragios, zonas militares, áreas de extracción petrolífera, aguas

conflictivas, etc., e intentando además que el trayecto sea lo más recto posible ya que las

curvas hacen más probable una rotura.

Finalmente, y tras decidir los puntos de

conexión en tierra, los cuales suelen estar

alejados de zonas con actividad marítima

para no paralizar el tráfico en caso de ser

necesaria una reparación, se inicia el

despliegue del cable desde dichos puntos.

Los barcos siguen la ruta establecida

previamente a una velocidad máxima de

10 km/hora, según las condiciones

meteorológicas, y van dejando caer el

cable y, desde 1960, enterrándolo

utilizando un ROV (Remotely Operated

underwater Vehicle) hasta 10 metros bajo

el fondo marino a profundidades inferiores a 2000. El proceso se ve interrumpido cada vez que

ha de instalarse un repetidor, separados entre 40 km y 100 km.

Mantenimiento Normalmente, cuando un cable se rompe el resultado es imperceptible por los usuarios ya que

los proveedores de servicios desvían el tráfico por rutas alternativas. Sin embargo, si varios de

estos cables son dañados, los resultados pueden llevar a una congestión total del resto de

cables, anulando la capacidad de transmisión de la red, como ocurrió en el mar Mediterráneo

en 2009, afectando a países de Medio Oriente y el Sudeste de Asia.

Debemos ser conscientes que Internet no sería posible sin un mantenimiento constante de sus

infraestructuras. Como hemos visto, los cables se enfrentan a un entorno muy hostil, y a pesar

de todas las medidas tomadas, se producen fallos en el sistema. Estos fallos vienen siendo la

Fig. 5 Barco instalador de cables submarinos


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rotura parcial o total de algún cable, causados a alguna vez por la naturaleza y la mayoría por

el ser humano, y es entonces cuando comienza el proceso de reparación.

En primer lugar, los técnicos han de determinar dónde se ha producido la rotura. Para ello

utilizan un dispositivo denominado OTDM (Optical Time Domain Reflectometer) con el que se

puede aislar la rotura con un margen de error de 10 metros enviando una señal de luz por la

fibra óptica y midiendo el tiempo que tarda en volver el reflejo que se produce en la apertura.

Una vez conocidas las coordenadas se envía un barco

de instalación/reparación y recupera el cable desde

las profundidades oceánicas para repararlo a bordo.

Si el cable no se encuentra muy profundo utilizan un

ROV para rescatarlo. El proceso de reparación puede

prolongarse hasta 20 horas y requiere de personal

muy cualificado que se dedicará a injertar un nuevo

fragmento de cable entre las dos partes dañadas.

Finalmente se deja caer con la grúa que porta el barco hasta colocarlo en el lugar donde se

encontraba previamente.

Repercusión medioambiental A causa de la preocupación de algunas ONGs acerca del impacto medioambiental que tenían

los cables se han ido incrementando las restricciones y condiciones para su instalación. No

obstante, algunos estudios indican que el impacto ambiental que suponen en el fondo marino

es mínimo o nulo ya que los materiales que los componen no son tóxicos y su diámetro es tan

reducido que sólo supone un surco en los tramos en los que no se encuentra enterrado.

Ciertamente, en el pasado esto no era así. Los datos recogidos demuestran que entre 1877 y

1965 hasta 16 ballenas quedaron enredadas en cables produciendo su muerte y la rotura de

estos. Desde la introducción del cable coaxial, la composición de los cables evita estos enredos

y, además, desde 1960 los cables se encuentran enterrados bajo el fondo marino en

profundidades inferiores a 2000 metros y de forma opcional a partir de esa.

Actualmente se despliegan cables deliberadamente en

algunas zonas pues se ha demostrado que actúan de

santuario marino formando arrecifes de coral,

atrayendo a ciertas especies que encuentran en ellos un

soporte para la vida y aumentando la biodiversidad de

la zona. Algunos puntos a lo largo de los cables se

consideran observatorios marinos muy útiles para

biólogos y están protegidos legalmente contra la pesca.

ROV 1

Fig. 6 ROV

Fig. 7 Cable submarino con formaciones de coral


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Análisis de algunos cables

Cables principales

SEA-ME-WE 3

Acrónimo de South-East Asia – Middle

East – Western Europe 3 y es el más largo

del mundo con una longitud de 39,000

kilómetros y un ancho de banda de

960Gbps (dos pares de fibra óptica a

480Gbps cada uno), conectado desde

Alemania hasta Corea del Sur y pasando

por otros 31 países. Se terminó de construir en el año 2000 y utiliza tecnología WDM

(Wavelenght-Division Multiplexing) con transmisión SDH (Synchronous Digital Hierarchy) para

incrementar el ancho de banda y aumentar la calidad de la señal.

SOUTHERN CROSS

Se trata de un cable transpacífico de

28,900 kilómetros submarinos y 1,600

terrestres que opera con una

configuración de anillo triple con un

ancho de banda de 1.2Tbps que conecta

a Estados Unidos, Australia, Nueva

Zelanda y Fiji.

Su topología dispone de caminos de redundancia y mecanismos de auto-curación (self-healing)

en caso de daños físicos.

CUCN

Acrónimo de China-US Cable Network.

Tiene una longitud de 30,000 kilómetros

y es uno de los cables más largos y con

mayor ancho de banda, 2.2Tbps, de los

que atraviesan el Pacífico. Conecta China,

Corea del Sur, Estados Unidos, Guam,

Japón y Taiwán.

SAM-1

Acrónimo de South America-1. En

funcionamiento desde el año 2000 y con

una longitud de 25,000 kilómetros,

conecta Estados Unidos con 8 países de

Sudamérica, Puerto Rico, Colombia,

Brasil, Argentina, Chile, Perú, Ecuador y

Guatemala, con un ancho de banda de

1.92Tbps.


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Cables españoles En territorio español tenemos los siguientes puntos de conexión de cables transoceánicos.

ATLANTIS-2

Localización: Conil.

Longitud: 12,000km.

Ancho de banda: 20Mbps.

Colombus II

Localización: Las Palmas.

Longitud: 12,000km.

Ancho de banda: 40Gbps.

Colombus III

Localización: Conil.

Longitud: 12,000km.

Ancho de banda: 0.56Gbps.

GLO1

Localización: Vigo.

Longitud: 9,800km.

Ancho de banda: 2.5Tbps.

Main One

Localización: Buenavista.

Longitud: 14,000km.

Ancho de banda: 1.92Tbps.

SAT-2

Localización: El Médano.

Longitud: 9,500km.

Ancho de banda: 0.56Gbps.

SAT-3

Localización: Chipiona y Las Palmas.

Longitud: 12,000km.

Ancho de banda: 340Gbps.

VSNL Western Europe

Localización: Bilbao

Longitud: ?

Ancho de banda: 3.84Gbps


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Curiosidades El único continente que no está unido con cables es la Antártida debido a las

limitaciones técnicas que implican las bajas temperaturas (-80 ºC) y la inviabilidad

económica que supondría superarlas.

Actualmente el ancho de banda máximo que se ha desplegado en cables

transoceánicos es 5.5Tbps.

Los cables submarinos también se utilizan para la predicción de terremotos y tsunamis.

Esto es posible detectando pequeñas variaciones (en torno a los 500 milivoltios) en el

voltaje al final del cable o añadiendo sistemas adicionales, como acelerómetros, en

algunos puntos.

Alcatel es la empresa líder en la industria de la instalación de cables submarinos.

Gracias a sus 9 barcos ha conseguido alcanzar un 41% de cuota de mercado.

Conclusión Hoy en día los cables tienen una importancia vital para las comunicaciones, aunque pocas

veces pensamos en ellos, en lo colosales que son, en lo antiguos y a la vez tan jóvenes que son,

y en cómo han cambiado el mundo en tan poco tiempo. No somos conscientes al visitar una

web, o al mandar un correo electrónico que nuestras señales están viajando miles y miles de

kilómetros a la velocidad de la luz a través de miles de cables que alguien ha tenido que tender

y mantener. Y finalmente, tampoco apreciamos que lo que hoy es tan cotidiano sería

impensable para los que sólo conocieron los albores de esta era de la comunicación o,

directamente, pura magia para personas de hace doscientos años.

Para mí, la red de cables transoceánicos es toda una oda a la superación, a la lucha contra los

elementos y a la insignificancia del ser humano.

Recursos interesantes Greg’s Cable Map. Mapa interactivo con información de todos los cables del mundo.

http://www.cablemap.info/

International Cable Protection Committee. Mucha información y recursos multimedia para

utilizar como referencia. http://www.iscpc.org/

SubOptic. Organización formada por las empresas del sector de la instalación de cables

submarinos. Tiene disponible un repositorio de artículos y presentaciones de las conferencias

que realizan cada tres años. La información es muy técnica y especializada.

http://www.suboptic.org/

http://www.cablemap.info/

http://www.iscpc.org/

http://www.suboptic.org/


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