เคเบิลสื่อสารใต้น้ำ

เคเบิลใต้น้ำ  เป็นสื่ออีกอย่างหนึ่งที่มีการใช้ในการสื่อสาร โทรคมนาคมระหว่างประเทศ มีการรับส่งสัญญาณทุกชนิดได้อย่างมีประสิทธิภาพ ได้มาการพัฒนาเทคโนโลยีเรื่อย ๆ มาเป็นลำดับตั้งแต่ 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 ในสภาพภูมิอากาศแวดล้อมต่าง ๆ
การรับ-ส่งสัญญาณของเคเบิลใต้น้ำนี้ จะมีอุปกรณ์ทวนสัญญาณในการขยายสัญญาณในการรับ-ส่งตามระยะกำหนด ทำให้คุณภาพของสัญญาณเกือบคงที่ และความล่าช้าของสัญญาณมีน้อยลง ด้วยการพัฒนาโครงการต่าง ๆ 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 มีสถานีเคเบิลใต้น้ำทั้งหมดสี่แห่งในปี พ.ศ. 2526 คือ
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 ควรคะเนได้ว่าจะมีการใช้งานระบบเคเบิลใต้น้ำใยแก้วเป็นระบบหลักของการสื่อสารระหว่างประเทศในอนาคต