เคเบิลใต้น้ำ

ภาพหน้าตัดเคเบิล

เคเบิลใต้น้ำ (อังกฤษ: submarine communications cable) เป็นสื่ออีกอย่างหนึ่งที่มีการใช้ในการสื่อสาร โทรคมนาคมระหว่างประเทศ มีการรับส่งสัญญาณทุกชนิดได้อย่างมีประสิทธิภาพ ได้มาการพัฒนาเทคโนโลยีเรื่อยๆมาเป็นลำดับตั้งแต่ ยุคของเคเบิลใต้น้ำชนิดแกน (coaxial cable) มาจนถึงสายเคเบิลชนิดใยแก้ว (optical fiber cable) ซึ่งมีใช้แพร่หลาย ทั่วโลกเพราะเหมาะกับสภาวการณ์ปัจจุบัน และมีการพัฒนาความสามารถให้ทันสมัย โครงข่ายเคเบิลใต้น้ำ (submarine cable networks) มีประวัติที่น่าสนใจ นับตั้งแต่ พ.ศ. 2393 มีการวางสายเคเบิลใต้น้ำที่ช่องแคบอังกฤษ ในขณะที่สายเคเบิลโทรเลขทางทราสแอตแลนติค เส้นแรกวางใน พ.ศ. 2410 ปัจจุบันสายเคเบิลใต้น้ำสามารถวางได้เร็วกว่าในอดีตเนื่องจาก ความก้าวหน้าของเทคโนโลยี ทำให้มีการวางสายเคเบิลใต้น้ำในภูมิภาคเอเชีย-แปซิฟิค นานกว่า 10 ปีแล้ว และมีปริมาณทราฟฟิกโทรศัพท์ระหว่างประเทศเพิ่มขึ้นถึง 10 เท่าตัว ประมาณกันว่า สิ้นปี 2539 นี้ ทั่วโลกจะมีการลงทุนทางด้านเคเบิลใต้น้ำใยแก้วมากกว่า 15 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ ใน จำนวนหนึ่งกว่าครึ่งเป็นของภูมิภาคเอเชีย-แปซิฟิกเนื่องจากมีความเจริญเติบโตทางด้านเศรษฐกิจ ทำให้ความต้องการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว

ระบบเคเบิลใต้น้ำเป็นช่องทางการสื่อสารที่ใช้สำหรับรับ-ส่งสัญญาณผ่านสายเคเบิลเฉพาะ  ชนิดที่วางฝังอยู่ใต้ทะเลเชื่อมโยงระหว่างสถานีเคเบิลใต้น้ำสองสถานีซึ่งอาจเป็นระหว่างจุดต่อจุดหรือประเทศต่อประเทศใช้สำหรับการเชื่อมโยงที่มีระยะทางไกลในยุคแรกของการใช้ระบบเคเบิลใต้น้ำใช้สายเคเบิลใต้น้ำ ชนิดสายทองแดงและสายแกนร่วมหรือสายโคแอกซ์ มีปัญหาการรับ-ส่ง สัญญาณจากการรบกวนของสัญญาณมาก จึงมีการพัฒนาระบบเคเบิลใต้น้ำชนิดเส้นใยนำแสง ขึ้นมาใช้งานทำให้ปัญหาลดน้อยลง ในสภาพภูมิอากาศแวดล้อมต่างๆ

การรับ-ส่งสัญญาณของเคเบิลใต้น้ำนี้ จะมีอุปกรณ์ทวนสัญญาณในการขยายสัญญาณในการรับ-ส่งตามระยะกำหนด ทำให้คุณภาพของสัญญาณเกือบคงที่ และความล่าช้าของสัญญาณมีน้อยลง ด้วยการพัฒนาโครงการต่างๆ ของเคเบิลใต้น้ำที่เกี่ยวข้องกับประเทศไทยมีขึ้นหลายโครงการ เช่น  โครงการเคเบิลใต้น้ำอาเซียน  โครงการเคเบิลใต้น้ำไทย-มาเลเซีย โครงการเคเบิลใต้น้ำ เอเซียอาคเนย์–ตะวันออกกลาง-ยุโรปตะวันตก 3 (SEW-ME-WE 3) และโครงการใต้น้ำแฟล็ก เป็นต้น ซึ่งระบบเคเบิลใต้น้ำมีการพัฒนา อย่างรวดเร็ว เพื่อประสิทธิภาพของการสื่อสารข้อมูลปริมาณสูงและสนองความต้องการช่องทางสื่อสารที่มีประสิทธิภาพสูง

ความหมาย

เคเบิลหรือสายนำสัญญาณใต้น้ำ คือ สื่อสัญญาณสำหรับการสื่อสารระยะทางไกล เปรียบเสมือนท่อส่งสัญญาณขนาดใหญ่ ที่มีการรับ-ส่งสัญญาณคุณภาพสูง โดยพัฒนาการของเคเบิลใต้น้ำ เริ่มจากชนิดแกนร่วม (Coaxial) จนมาถึงระบบใต้น้ำเคเบิลเส้นใยนำแสง (Optical Fiber) เนื่องจากเทคโนโลยีของเคเบิลชนิดแกนร่วมเป็นระบบอนาล็อก (Analog) การเพิ่มขนาดหรือขยายระบบทำได้ยาก และซับซ้อนในด้านการบำรุงรักษา เมื่อขนาดความจุของระบบใหญ่ขึ้น จะทำให้ขนาดของสายเคเบิลใหญ่ขึ้นด้วย และกรณีแถบความถี่ของระบบที่กว้างมากขึ้น จะเป็นผลให้สัญญาณ ในสายเคเบิลถูกลดทอน (Attenuation) ระยะทางการติดตั้งอุปกรณ์ทวนสัญญาณ (Repeater) จะลดลง ซึ่งเป็นผลให้มีความซับซ้อน และมูลค่าของระบบสูงขึ้นจากข้อจำกัดดังกล่าวข้างต้นจึงได้มีการพัฒนาเทคโนโลยีเฉพาะทางสำหรับระบบเคเบิลใต้น้ำเพื่อปรับปรุงระบบให้ทันสมัย มีประสิทธิภาพดีขึ้น จึงได้มีวิวัฒนาการมาเป็นระบบเคเบิลแบบดิจิทัล (Digital) เมื่อเปรียบเทียบกับระบบเคเบิลใต้น้ำชนิดแกนร่วมแล้วมีข้อดีกว่าหลายประการคือ สามารถรับ-ส่งสัญญาณได้ในแถบความถี่ที่กว้างกว่าราคาต่อวงจรต่ำกว่า มีน้ำหนักเบา นอกจากนี้ยังสามารถรับ-ส่งข้อมูลที่อัตราเร็วกว่า เนื่องจากใช้แสงที่มีความจุของช่องสัญญาณหรือแบนด์วิดท์กว้างกว่า ดังนั้นระยะทางระหว่างหน่วยทวนสัญญาณ (repeater) ของเคเบิลชนิดเส้นใยนำแสงจะมากหรือไกลกว่า

ระบบเคเบิลใต้น้ำในประเทศไทย

การสื่อสารโทรคมนาคมในประเทศไทยเริ่มนำระบบเคเบิลใต้น้ำเข้ามาใช้ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2507 (ค.ศ.1964) จากการร่วมลงทุนกับประเทศญี่ปุ่นทำการวางสายเคเบิลใต้น้ำระหว่างประเทศไทยไปยังประเทศฟิลิปปินส์ ซึ่งประเทศไทยจะได้สิทธิใช้คู่สายเคเบิลจำนวน 10 ช่องทางโทรศัพท์ สามารถใช้ส่งโทรเลขได้พร้อมกัน 24 สาย ต่อมาประเทศญี่ปุ่น ได้สำรวจเพื่อการวางสายเคเบิลใต้น้ำ จากประเทศไทยและประเทศเวียดนามใต้เพื่อเชื่อมต่อกับประเทศฟิลิปปินส์ โดยการวางสายเคเบิลใต้น้ำในทะเลอ่าวไทย และนำสายขึ้นบกที่เขาแหลมหญ้าและเขาสาบ บ้านเพ อำเภอเมือง จังหวัดระยอง และเชื่อมโยงกับระบบถ่ายทอดวิทยุภาคพื้นดิน โดยใช้คลื่นวิทยุความถี่ไมโครเวฟจากเขาสาบมายังสัตหีบ แหลมฉบังแล้วเชื่อมโยงเข้ากรุงเทพมหานครต่อไป ต่อจากนั้นได้มีพัฒนาการ เกิดโครงการเคเบิลใต้น้ำตามมาอีกหลายโครงการทั้งของภาครัฐและภาคเอกชน

สถานีเคเบิลใต้น้ำในประเทศไทย (พ.ศ. 2526)

การสื่อสารแห่งประเทศไทย(ชื่อเดิม)ได้สร้างสถานีเคเบิลใต้น้ำเพื่อให้ประโยชน์ในการให้บริการระหว่างประเทศซึ่งประเทศไทย มีสถานีเคเบิลใต้น้ำทั้งหมดสี่แห่งในปีพ.ศ. 2526 คือ

ก) สถานีชลี 1 - เพชรบุรี ตั้งอยู่ที่ ต.หาดเจ้าสำราญ อ. เมืองเพชรบุรี จ. เพชรบุรี

ข) สถานีชลี 2 - สงขลา ตั้งอยู่ที่ ต. เขารูปช้าง อ.เมืองสงขลา จ.สงขลา

ค) สถานีชลี 3 - ศรีราชา ตั้งอยู่ภายในบริเวณสถานีดาวเทียมภาคพื้นดิน ต.ทุ่งสุขลา อ.ศรีราชา จ. ชลบุรี

ง) สถานีชลี 4 – สตูล ตั้งอยู่ที่ ต.ปากน้ำ อ.ละงู จ.สตูล

ระบบเคเบิลใต้น้ำใยแก้ว

ระบบเคเบิลใต้น้ำใยแก้ว ที่ใช้งานอยู่หรือกำลังจะใช้งานปีพ.ศ. 2531-2533 ในแถบมหาสมุทรแอตแลนติก ในแถบทะเลเหนือ หรือข่ายเคเบิลใต้น้ำในแถบมหาสมุทรแปซิฟิก จะใช้เคเบิลใต้น้ำในแถบมหาสมุทรแปซิฟิค จะใช้เคเบิลใยแก้วชนิด single-mode fibre ที่ความยาวคลื่นขนาด 1.3 ไมครอน (1.3 micrometer) ซึ่งเคเบิลใยแก้วนี้ ทำจากใยแก้วซิลิคอนที่บริสุทธิ์มาก (highly-pure sillicone glass fibre) ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 0.1-0.15 มิลลิเมตร ซึ่งใยแก้วนี้จะทำหน้าที่เหมือนกับเป็นท่อนำคลื่น (waveguide) ให้กับคลื่นแสงโดยใช้หลักการสะท้อนแสงในขอบเขตของใยแก้วนั้น

ระบบเคเบิลใต้น้ำใยแก้วซึ่งเป็นระบบดิจิตอล (digital system) เมื่อเปรียบเทียบกับระบบเคเบิลใต้น้ำชนิดแกนร่วมแล้ว จะเห็นได้ว่าระบบเคเบิลใต้น้ำใยแก้วมีข้อดีกว่าหลายประการคือ สามารถรับ-ส่งสัญญาณได้ในแถบความถี่ที่กว้างกว่าราคาต่อวงจรก็ต่ำกว่าและยังมีน้ำหนักเบาอีกด้วย นอกจากนี้ยังสามารถรับ-ส่งข้อมูล ที่อัตราเร็วกว่าเคเบิลชนิดแกนร่วมแต่สิ่งสำคัญคือระยะทางระหว่างตัวทวนสัญญาณ (repeater syacing) ของเคเบิลใยแก้วก็มากกว่า

ลักษณะการทำงานของระบบเคเบิลใยแก้วสัญญาณไฟฟ้าแบบดิจิตอลจะถูก modulate เข้ากับแหล่งกำเนิดแสงที่นี้อาจเป็นเลเซอร์ไดโอกชนิด ILD(Injection Laser Diode) หรือ LED ( Light Emitting Diode) ก็ได้สัญญาณที่ออกมาจะเป็นสัญญาณแสงซึ่งจะถูกส่งผ่านไปตามเคเบิลใยแก้วระยะหนึ่งจนถึงตัวทวนสัญญาณ สัญญาณก็จะถูกเปลี่ยนกลับเป็นสัญญาณไฟฟ้า (eloctrical signal) โดยใช้โฟโต้ไกโกชนิด PIN หรือ APD (Avalanche photo diode) สัญญาณไฟฟ้านี้ก็จะถูกนำมาขยาย และกำเนิดสัญญาณไฟฟ้าใหม่ (regeneratc) แก้วจะเปลี่ยนเป็นสัญญาณแสง (optical signal) โดยถูก modulate กับแหล่งกำเนิดแสงอีกครั้งหนึ่ง และผ่านเคเบิลใยแก้วจนถึงปลายทาง (dislant terminal) กับปลายทางสัญญาณแสงก็จะถูกเปลี่ยนกลับเป็นสัญญาณไฟฟ้า เพื่อต่อเข้าชุมสายต่อไป ซึ่งลักษณะการทำงานนี้จะเป็นเช่นเดียวกันทั้งด้านรับและส่งสำหรับการจ่ายไฟเลี้ยงให้กับตัวทวนสัญญาณระบบการจ่ายไฟจะป้อนกระแสไฟตรงที่กระแสตรงที่มีค่ากระแสคงที่ผ่านตัวนำโลหะ (ทองแดง) ในสายเคเบิลและครบวงจรด้วยระบบพื้นทะเล (Ocean Ground) ที่ปลายทางทั้ง 2 ด้าน ซึ่งมีลักษณะของระบบจ่ายไฟเลี้ยงเหมือนกับระบบเคเบิลใต้น้ำแกนร่วม

บทสรุป

ปัจจุบันการสื่อสาระหว่างประเทศมีระบบดาวเทียมและระบบเคเบิลใต้น้ำเป็นข่ายสื่อสัญญาณเมื่อเปรียบเทียบการใช้งานของทั้งสองระบบแล้วจะเห็นได้ว่า

1. ต้นทุนของระบบเคเบิลใต้น้ำใยแก้วมีแนวโน้มจะต่ำลงเรื่อย ๆ เพราะจะเป็นระบบที่ได้รับการพัฒนาให้มีความสูงและอายุการใช้งานยาวมาก แม้ว่า ในอนาคตระบบดาวเทียมจะมีราคาลดลง แต่จะมากเพราะมีต้นทุนคงที่ส่วนหนึ่งคือ เป็นค่าส่งดาวเทียมที่ต้องใช้เชื้อเพลิงเป็นพลังงานขับเคลื่อนจรวดอีกทั้งอายุการใช้งานดาวเทียมแต่ละดวงไม่ยาวมากเท่าเคเบิลใต้น้ำ

2. ระบบเคเบิลใต้น้ำใยแก้วขนาด 1 คู่ เส้นใยรุ่นใหม่มีความจุพอ ๆ กับระบบดาวเทียมกล่าวคือสามารถรับ-ส่งสัญญาณทราฟฟิกแบบดิจิตอลได้ถึง 1.8 Gbit/sในขณะที่ดาวเทียมดวงหนึ่งมีแถบความถี่ใช้งานได้ (Useablc band-width) ประมาณ 1000 Mllz หรือใช้งานได้ 1.8 Gbits/s ซึ่งเท่ากับระบบเคเบิลฯ 1 คู่เส้นใย แต่การวางเคเบิลใต้น้ำระบบหนึ่ง ๆ จะบรรจุเส้นใยแก้วได้หลายคู่ ดังนั้น โดยทั่ว ๆ ไประบบเคเบิลใต้น้ำใยแก้วจะสามารถแบ่งให้มีความจุมากกว่าระบบดาวเทียมได้

3. ระบบดาวเทียม ต้องมีการแบ่งสรรตำแหน่งในวงโคจรคงที่ (Geostationary orbit)ซึ่งทุกประเทศแสวงหามาใช้งาน และระบบดาวเทียมเป็นระบบวิทยุจึงมีขีดจำกัดเรื่องความถี่ ซึ่งเป็นทรัพยากรที่แต่ละประเทศต้องแบ่งกันใช้และการซ่อมดาวเทียมที่อุปกรณ์เกิดเสียหรือชำรุดทำได้ยาก ในขณะที่เคเบิลใต้น้ำใยแก้วไม่มีปัญหาในเรื่องตำแหน่งโคจร เพราะมีน่านน้ำสากลกว้างใหญ่ไพศาลให้เลือกวางเคเบิลได้และเป็นระบบที่ใช้ความถี่แสงรับ-ส่งเฉพาะในเส้นใยแก้วเท่านั้น ไม่แผ่กระจายออก จึงไม่มีปัญหาเรื่องความถี่รบกวนกันหรือการแบ่งกันใช้งาน อีกทั้งการซ่อมเคเบิลที่เสียหรือชำรุดก็ทำได้ง่ายกว่า จากข้อที่ได้เปรียบเหล่านี้ ควรคะเนได้ว่าจะมีการใช้งานระบบเคเบิลใต้น้ำใยแก้วเป็นระบบหลักของการสื่อสารระหว่างประเทศ… ในอนาคต