Veealune sidekaabel

Veealune sidekaabel on kaabel, mis asetatakse vee alla maismaajaamade vahele telekommunikatsioonisignaalide edastamiseks. Esimene Atlandi ookeani alune telegraafikaabel hakkas tööle 1858. aasta 16. augustil.
Veealused kaablid ühendasid esimest korda kõik mandrid (välja arvatud Antarktika) siis, kui Jaava ühendati 1871. aastal Austraalia Põhjaterritooriumil Darwiniga.
Järgnevad kaablid paigaldati telefoniside jaoks, seejärel andmesideliikluse jaoks. Nende varasemate kaablite südamikus kasutati vasktraate, kuid tänapäevastes kaablites on digitaalsete andmete edastamiseks kasutusel kiudoptiline tehnoloogia, mis hõlmab telefoni-, Interneti- ja privaatset andmeliiklust. Kaasaegsed kaablid on tavaliselt umbes 25 mm läbimõõduga ja kaaluga umbes 1,4 tonni kilomeetri kohta süvamere lõikudes, mis moodustavad suurema osa kaablist, kuigi madalaveeliste kaldalähiste lõikude jaoks kasutatakse suuremaid ja raskemaid kaableid.
Esimesed kaablid: telegraaf ja koaksiaalkaablid.
Esimesed edukad katsed.
Pärast seda, kui William Cooke ja Charles Wheatstone 1839. aastal oma telegraafi kasutusele võtsid, hakati üle Atlandi ookeani rajatava veealuse liini ideed kaaluma. Samuel Morse teatas oma toetusest sellele juba 1840. aastal ning 1842. aastal katsetas ta tõrvatud kanepi ja India kummiga isoleeritud traadiga New Yorgi sadama vetes ning saatis selle kaudu telegraafisignaali. Järgmisel sügisel tegi Wheatstone sarnase katse Swansea lahes. Pika veealuse kaabli paigaldamise õnnestumiseks oli vaja head isolaatorit, mis kataks juhtme ja ei laseks elektrivoolul vette lekkida. India kummi oli katsetanud Moritz von Jacobi, Preisi elektriinsener, juba 19. sajandi alguses.
Veel üks isoleervahend, mida sai kuumusega sulatada ja kergesti traadile kanda, ilmus 1842. aastal. Gutapertša ("Palaquium gutta") puu kleepuva mahla tõi Euroopasse Briti Ida-India ettevõtte teenistuses olnud Šoti kirurg William Montgomerie. Paarkümmend aastat varem oli Montgomerie näinud Singapuris gutapertšast valmistatud piitsasid ja ta uskus, et seda saaks kasutada kirurgiliste seadmete valmistamisel. Michael Faraday ja Wheatstone avastasid peagi gutapertša eelised isoleermaterjalina ning 1845. aastal pakkus viimane välja, et seda tuleks kasutada Doverist Calais'sse paigaldatava kaabli kattevahendina. 1847. aastal paigaldas William Siemens esimesena edukalt veealuse kaabli Reini jõkke Deutzi ja Kölni vahele, kasutades gutapertšast isoleervahendeid. Aastal 1849 paigaldas Kaguraudtee (South Eastern Railway) elektrik Charles Vincent Walker 3 km edukalt gutapertšaga kaetud traadi Folkestone'i ranniku lähedale. 
Esimesed kommertskasutuses kaablid.
1850. aasta augustis rajas John Watkins Brettile kuuluv Inglise kanali allveetelegraafikompanii esimese liini üle La Manche'i väina, kasutades ümberehitatud puksiirlaeva Goliath. See oli lihtsalt gutapertšaga kaetud vasktraat ilma igasuguse muu kaitseta ja ettevõtmine ebaõnnestus. Teisel katsel 1851. aasta septembris paigaldati uue südamikuga kaabel, mis pukseeriti üle kanali. 
1853. aastal paigaldati töökindlamad kaablid, mis ühendasid Suurbritannia Iirimaa, Belgia ja Hollandiga ning ületasid Taani väina. Briti ja Iiri Magnetic Telegraph Company lõpetas 23. mail esimese eduka Iiri kaabliühenduse loomise Portpatricku ja Donaghadee vahel, kasutades laeva William Hutt. Sama laeva kasutas Submarine Telegraph Company ühenduse loomiseks Belgias Doverist Oostendesse. Vahepeal paigaldas Electric &amp; International Telegraph Company kaks kaablit üle Põhjamere, Orford Nessist Hollandisse Scheveningeni. Need kaablid paigaldas Monarch, aurulaev, millest sai hiljem esimene spetsialiseerunud kaablipaigaldusseadmetega laev. 
1858. aastal kasutati aurulaeva Elba telegraafikaabli paigaldamiseks Jerseyst Guernseysse, Alderneysse ja seejärel Weymouthi, tööd viidi lõpule sama aasta septembris. Peagi ilmnesid probleemid 1860. aasta tormide, loodete ja liiva liikumise ning kivide hõõrumise tõttu tekkinud üheteistkümne katkestusega. Ehitusinseneride Institutsioonile 1860. aastal esitatud aruanne kirjeldas probleeme, mis aitasid ennetada probleeme tulevaste kaablite paigaldamisel.
Krimmi sõda (1853–1856).
Krimmi sõda oli esimene kord, kus sõjas oli oluline roll telegraafil. Sõja alguses oli Bukarestist Londonisse loodud telegraafiühendus. 1854. aasta talvel laiendasid prantslased telegraafiühendust Musta mere rannikule. 1855. aasta aprillis paigaldasid britid veealuse kaabli Varnast Krimmi poolsaarele, et uudised Krimmi sõjast jõuaksid Londonisse mõne tunniga.
Atlandi telegraafikaabel.
Esimest katset Atlandi ookeani telegraafikaabli paigaldamiseks korraldas Cyrus West Field, kes veenis Briti tööstureid 1858. aastal seda rahastama ja paigaldama. Kuid tolleaegne tehnoloogia seda ei võimaldanud, projekti saatsid algusest peale probleemid ja kaabel oli kasutuses vaid kuu aega. Järgnevatel katsetel 1865. ja 1866. aastal maailma suurima aurulaevaga SS Great Eastern oli kasutusel uuem tehnoloogia ja paigaldati esimene töökindel Atlandi ookeani kaabel. Hiljem paigaldas Great Eastern 1870. aastal esimese kaabli, mis jõudis Jeemeni Adenist Indiasse.
Vaikse ookeani telegraafikaablid.
Esimesed Vaikse ookeani riikide vahel telegraafiteenust pakkuvad kaablid valmisid aastatel 1902 ja 1903, ühendades USA mandriosa 1902. aastal Hawaiiga ja Guami 1903. aastal Filipiinidega. Kanada, Austraalia, Uus-Meremaa ja Fidži ühendati 1902. aastal ka Vaikse ookeani piirkonnaga. Jaapan ühendati süsteemiga 1906. aastal.
Kaabliehitus 19.–20. sajandil.
19. sajandi Atlandi ookeani kaablid koosnesid raud- ja hiljem terastraadi väliskihist, mis ümbritses India kummi ja gutapertši, mis omakorda ümbritses vasktraatides südamikku. Igal kaldalähisel osal olid täiendavad armeerivad traadid. Gutapertša, kummiga sarnasel looduslikul polümeeril, oli veealuste kaablite isoleerimiseks peaaegu ideaalsed omadused, välja arvatud üsna kõrge dielektriline konstant, mis muutis kaabli mahtuvuse suureks. William Thomas Henley töötas 1837. aastal välja masina juhtmete katmiseks siidi või puuvillase niidiga, mille ta arendas 1857. aastal tehases välja merekaablite traadi mähkimiseks 1870. aastal asutas William Hooper ettevõtte Hooper's Telegraph Works, et toota oma patenteeritud vulkaniseeritud kautšukist vahendit, et algul varustada teisi valmiskaablite tootjaid. Hiljem laienes ettevõte täielikult kaablitootmisele ja kaablite paigaldamisele, sealhulgas esimese kaablilaeva ehitamine, mis oli spetsiaalselt ette nähtud Atlandi-üleste kaablite paigaldamiseks.
1930. aastatel võeti kasutusele polüetüleen. Toona oli materjal kättesaadav ainult sõjaväele ja esimene sellest valmistatud merekaabel veeti üle La Manche'i 1945. aastal Teise maailmasõja ajal. 1920. aastatel katsetasid Ameerika sõjaväelased kummiisolatsiooniga kaableid alternatiivina gutapertšale, kuna Ameerikal olid kautšukivarud, kuid neil ei olnud lihtsat juurdepääsu gutapertša tootjatele. 1926. aastal John T. Blake'i poolt valguvaba kummi väljatöötamine parandas kaablite veekindlust.
Paljusid esimesi kaableid kahjustas mereelustik. Isolatsiooni võis süüa näiteks "Teredo" (laevauss) ja "Xylophaga" liigid. Terastraatmähise vahele pandud kanep võimaldas kahjuritel kaablisse tungida. Sissepääsu võimaldas ka kahjustatud armeering. Registreeritud on juhtumeid, kus haid hammustavad kaableid. Ühel juhul 1873. aastal kahjustas vaal Pärsia lahe kaablit Karachi ja Gwadari vahel. Ilmselt üritas vaal kasutada kaablit enda parasiitidest puhastamiseks kohas, kus kaabel kulges üle järsu sügaviku. Vaal takerdus sabapidi kaablisilmustesse ja uppus. Kaabliparanduslaev Amber Witch suutis kaabli üles vintsida koos vaalaga.
Mahutavuse probleemid.
Varasematel veealustel pikkadel telegraafikaablitel ilmnesid elektriprobleemid. Erinevalt tänapäevastest kaablitest ei võimaldanud 19. sajandi tehnoloogia kaablitel repiitervõimendeid. Elektritakistuse ületamiseks kasutati suuri pingeid, kuid kaablite mahtuvus ja induktiivsus moonutasid telegraafiimpulsse liinis, vähendades kaabli ribalaiust, piirates olulisel määral telegraafi töö andmeedastuskiirust 10–12. sõnani minutis.
Juba 1816. aastal oli Francis Ronalds täheldanud, et elektrisignaalide liikumine läbi isoleeritud juhtme või südamiku, mis asetati maa alla, on aeglustunud, ja tõi Leydeni purgi analoogia põhjal välja põhjusena induktsiooni. Sama efekti märkas Latimer Clark (1853) vette asetatud südamikel ja eriti Inglismaa ja Haagi vahelisel pikal kaablil. Michael Faraday näitas, et efekti põhjustas juhtme ja seda ümbritseva maa (või vee) vaheline ühendus. Faraday oli märganud, et kui traati laaditakse akust (näiteks telegraafiklahvi vajutamisel), tekitab juhtmes olev elektrilaeng vees liikudes vastupidise laengu. 1831. aastal kirjeldas Faraday seda efekti tänapäeval tuntud Faraday induktsiooniseaduses. Kuna kaks laengut tõmbavad teineteist, pidurdub laetud laeng. Südamik toimib kondensaatorina, mis on jaotatud piki kaablit, mis koos kaabli takistuse ja induktiivsusega piirab kiirust, millega signaal liigub läbi kaabli.
Esimestes kaablite puhul ei analüüsitud neid mõjusid. EOW Whitehouse eitas neid probleeme ja rõhutas, et Atlandi ookeani kaabel on tehtav. Kui temast hiljem sai Atlantic Telegraph Company peaelektrik, sattus ta avalikku vaidlusse William Thomsoniga. Whitehouse uskus, et piisava pinge saab juhtida läbi mis tahes kaabli. Thomson uskus, et aeglustumist ei saa ületada kõrgema pingega. Tema soovitus oli suurem kaabel. Whitehouse'i soovitatud ülemäärase pinge tõttu ei töötanud Cyrus West Fieldi esimene Atlandi-ülene kaabel kunagi usaldusväärselt ja lõpuks läks lühisesse, kui Whitehouse suurendas pinget üle kaabli arvestatud piiri.
Thomson kavandas keeruka elektrivälja generaatori, mis minimeerib voolu kaablis resoneerides, ja tundliku valguskiire peegelgalvanomeetri nõrkade telegraafisignaalide tuvastamiseks. Thomson sai rikkaks nende ja mitmete teiste sarnaste leiutiste patentide arvelt. Thomson ülendati Lord Kelviniks tema panuse eest selles valdkonnas, peamiselt kaabli täpse matemaatilise mudeli loomise eest, mis võimaldas projekteerida seadmeid täpseks telegraafiks.
Thomson oli koostanud matemaatilise analüüsi elektriliste signaalide levimise kohta telegraafikaablites nende mahtuvuse ja takistuse põhjal, kuid kuna pikad merekaablid töötasid aeglase kiirusega, ei hõlmanud ta induktiivsuse mõju. 1890. aastateks oli Oliver Heaviside loonud telegraafi võrrandite kaasaegse üldvormi, mis hõlmas induktiivsuse mõjusid ja mis oli hädavajalik ülekandeliinide teooria laiendamiseks kiire andmeside ja kõne jaoks vajalikele kõrgematele sagedustele.
Atlandi ookeani telefoniside.
Kui Atlandi ookeani telefonikaabli paigaldamist kaaluti tõsiselt alates 1920. aastatest, siis majanduslikult mõistliku telekommunikatsiooni jaoks vajalik tehnoloogia töötati välja 1940. aastatel. Esimene katse paigaldada kaabel ebaõnnestus 1930. aastate alguses Suure Depressiooni tõttu.
TAT-1 (Trans-Atlantiline kaabel nr 1) oli esimene Atlandi-ülene telefonikaabelsüsteem. Aastatel 1955–1956 paigaldati kaabel Šotimaal Obani lähedal asuva Gallanachi lahe ja Kanadas Newfoundlandi ja Labradori osariigi Clarenville'i vahele. See avati 25. septembril 1956, esialgu sisaldas see 36 telefonikanalit.
1960. aastatel olid ookeaniülesed kaablid koaksiaalkaablid, mis edastasid sagedusmultipleksitud signaale. Esimese põlvkonna järgurid olid ühed kõige töökindlamad elektronlambid. Hilisemad olid transistorlülitid. Paljud neist kaablitest on endiselt kasutuskõlblikud, kuid neist on loobutud, kuna nende võimsus on liiga väike, et olla majanduslikult tulus. Mõnda neist on kasutatud teaduslike instrumentidena seismiliste lainete ja muude geomagnetiliste sündmuste mõõtmiseks.
Vaikse ookeani telefoniside.
Esimene Vaikse ookeani telefonikaabel rajati Hawaiilt Jaapanisse 1964. aastal, pikendusega Guamist Filipiinideni. Samuti avati 1964. aastal Austraalia Sydneyst Kanada Vancouverisse 80 telefonikanali võimsusega Commonwealth Pacific Cable System (COMPAC) ja 1967. aastal avati Kagu-Aasia Rahvaste Ühenduse (SEACOM) süsteem 160 telefonikanali võimsusega. Kaabel kulges Cairnsist Madangi (Paapua Uus-Guinea), Guami, Hongkongi, Kota Kinabalu (Sabahi pealinn, Malaisia), Singapuri ja seejärel maismaa kaudu mikrolaineraadio vahendusel Kuala Lumpurisse. 1991. aastal oli North Pacific Cable system esimene regenaratiivne süsteem (st järguritega), mis läbis täielikult Vaikse ookeani USA mandriosast Jaapanini.
Muud kasutusalad.
1942. aastal kohandas Siemens Brothers of New Charlton Londonis koostöös Ühendkuningriigi riikliku füüsikalaboriga merealuse sidekaabli tehnoloogiat, et luua II maailmasõja ajal operatsiooni Pluuto käigus maailma esimene veealune naftajuhe.
Aktiivsed kiudoptilised kaablid võivad olla kasulikud seismiliste sündmuste tuvastamisel, mis muudavad kaabli polarisatsiooni.
Tänapäev.
Optilised telekommunikatsioonikaablid.
1980. aastatel töötati välja valgusjuhe. Esimene optilise kiuga Atlandi ookeani telefonikaabel oli TAT-8, mis hakkas tööle 1988. aastal. Kiudoptiline kaabel koosneb mitmest kiudude paarist. Igal paaril on kummaski suunas üks kiud. TAT-8-l oli kaks tööpaari ja üks varupaar. Kui välja arvata väga lühikesed liinid, siis sisaldavad kiudoptilised merekaablid regulaarsete ajavahemike järel järgureid.
Kaasaegsed kiudoptilised järgurid sisaldavad pooljuht-optilist võimendit, tavaliselt erbiumiga legeeritud kiudvõimendit (EDFA). Iga järgur sisaldab iga kiu jaoks eraldi seadmeid. Need hõlmavad signaali reformimist, vigade mõõtmist ja juhtimisseadmeid. Tahkislaser saadab signaali järgmisse kiusse. See ergastab lühikese pikkusega legeeritud kiudu, mis ise toimib laservõimendina. Kui valgus läbib kiudu, siis see võimendub. See süsteem võimaldab ka lainepikkusjaotusega multipleksimist, mis suurendab järsult kiu mahtuvust. EDFA-võimendeid kasutati merekaablites esimest korda 1995. aastal.
Repiiterid saavad toite pidevast alalisvoolust, mis juhitakse kaabli keskkoha lähedal, nii et kõik kaabli repiiterid on järjestikku. Terminalijaamadesse on paigaldatud toiteseadmed (PFE). Tavaliselt jagavad mõlemad otsad voolu genereerimist, üks ots annab positiivse pinge ja teine negatiivne pinge. Tavalise töötamise korral on kaabli umbes keskpaigas virtuaalne maanduspunkt. Võimendid või repiiterid saavad oma võimsuse nende potentsiaalide erinevusest. Kaabli kaudu edastatav pinge on sageli vahemikus 3000 kuni 15 000 VDC vooluga kuni 1100 mA, kusjuures vool suureneb koos pinge vähenemisega, vool 10 000 VDC juures on kuni 1650 mA. Seetõttu on kaablisse juhitud võimsuse koguhulk sageli kuni 16,5 kW.
Merekaablites kasutatav optiline kiud on valitud selle erakordse puhtuse tõttu, võimaldades läbida üle 100 kilomeetri repiiterite vahel, et minimeerida võimendite arvu ja nende põhjustatud moonutusi. Järguriteta kaablid on odavamad kui järguritega kaablid ja nende maksimaalne edastuskaugus on piiratud, kuigi see on aastatega suurenenud; 2014. aastal oli järguriteta kaableid kasutusel kuni 380, need eeldavad aga vooluta repiiterite paigutamist iga 100 järel km.
2012. aasta seisuga olid operaatorid edukalt demonstreerinud pikaajalist veavaba edastamist 100 Gbit/s üle Atlandi ookeani kuni 6,000 km liinidel, seega tüüpiline kaabel suudab liigutada kümneid terabitte sekundis. Kiirused paranesid hoogsalt, vaid kolm aastat varem pakuti sel liinil 40 Gbit/s.
WDM-i ehk lainepikkusjaotusega multipleksimist rakendati esimest korda veealustes kiudoptilistes kaablites 1990.–2000. aastatel, millele järgnes 2007. aasta paiku DWDM ehk tihe lainepikkusjaotusega multipleksimine. Iga kiud võib korraga kanda 30 lainepikkust. SDM-i ehk ruumijaotusega multipleksimise allveekaablitel on vähemalt 12 kiupaari, mis on rohkem kui tavalistes merekaablites leiduv 8 paari, ning kasutusele on võetud kuni 24 kiupaariga merekaablid. Merekaablis kasutatav modulatsiooni tüüp võib selle võimsust oluliselt mõjutada. SDM on kombineeritud DWDM-iga, et suurendada võimsust.
Investeeringud ja rahastus.
Tüüpilise mitme-terabitise ookeaniülese merekaablisüsteemi ehitamine maksab mitusada miljonit dollarit. Peaaegu kõik kiudoptilised kaablid alates 1988. aastast kuni ligikaudu 1997. aastani ehitati operaatorite konsortsiumite poolt. Näiteks TAT-8-l oli 35 osalejat, sealhulgas enamik suuremaid rahvusvahelisi ettevõtteid. Kaks erarahastatud mittekonsortsiumi kaablit ehitati 1990. aastate lõpus, aastatel 1999–2001 kaasati enam kui 22 miljardi dollari väärtuses investeeringuid. Sellele järgnes selliste kaabellevioperaatorite nagu Global Crossing, 360networks, FLAG, Worldcom ja Asia Global Crossing pankrot ja saneerimine. Tata Communicationsi ülemaailmne võrk (TGN) on ainus täielikult ühe omanikuga kiudoptiline võrk.
Enamik 20. sajandi kaableid oli Atlandi ookeanis USA ja Euroopa vahel. Vaikse ookeani võimsust suurendati aga alates 1990. aastatest. Näiteks aastatel 1998–2003 paigaldati Vaikse ookeani piirkonda ligikaudu 70% merealusest kiudoptilisest kaablist. See on osaliselt seoses Aasia turgude kasvava tähtsusega maailma majanduses.
Kaablitesse investeerimine kujutab endast äririski, sest üle 6200 km pikad kaablid läbivad merealuseid mäeahelikke ja lõhesid. Seetõttu ostab enamik ettevõtteid võimsust alles pärast kaabli paigaldamist.
Antarktika ja Arktika.
Antarktika on ainus maailmajagu, kuhu merealune telekommunikatsioonikaabel veel 2020. aastatel ei ulatunud. Telefoni-, video- ja meililiiklus tuleb edastada sinna piiratud kättesaadavuse ja võimsusega satelliidiühenduse kaudu. Mandril asuvad baasid saavad üksteisega raadio teel suhelda, kuid see on vaid kohalik võrk. Et olla töökindel alternatiiv, peab kiudoptiline kaabel taluma temperatuuri kuni −80 °C jaa jää liikumist kuni 10 meetrit aastas. Seega on Antarktika kiudoptilise kaabliga ühendamine endiselt probleemne.
Kliimamuutustest tingitud Arktika jää sulamine on andnud võimaluse rajada sinna uusi kaabelvõrke. Arktikas on käsil mitmed projektid, sealhulgas 12 650 km pikkune Polar Express ja 14 500 km Far North Fiber. Samas on teadlased väljendanud muret seoses merekaablite paigaldamisega piirkonnas ja üldise detailse reguleeriva raamistiku puudumisega. Keskkonnaprobleemid puudutavad nii jääkahjustusi kui ka merepõhja või elektromagnetvälju häirivate kaablite paigaldamist ja tundlikke organisme mõjutavat kaablite soojuskiirgust.
Veealuste kaablite või satelliitside.
Veealused kaablid moodustavad digitaalajastul olulise taristu, mis kannab üle ookeanide 99% andmeliiklusest. Need andmed hõlmavad kogu Interneti-liiklust.
Merekaablite koguvõimsust mõõdetakse terabittides sekundis, samas kui satelliit pakub 2020. aastatel vaid 1 gigabitti sekundis, suhe on üle 1000:1. Satelliidid on võimelised vahendama alla 5% – hinnanguliselt isegi 0,5% – ülemaailmsest andmeedastusest ning on vähem tõhusad, aeglasemad ja kallimad. Seetõttu kaalutakse satelliitide kasutamist pigem kõrvalistes piirkondades, kus veealuste kaablite paigaldamiseks on keerulised tingimused. Veealused kaablid on seega kogu Interneti suhtluses oluline tehniline taristu.
Riiklik julgeolek.
Nende kaablite maksumuse ja kasulikkuse tõttu hindavad neid kõrgelt mitte ainult ettevõtted, kes neid kasumi saamiseks ehitavad ja käitavad, vaid ka riikide valitsused. Näiteks peab Austraalia valitsus oma veealuseid kaablisüsteeme rahvamajanduse jaoks eluliselt tähtsaks. Sellest lähtuvalt on Austraalia side- ja meediaamet (ACMA) loonud kaitsetsoonid, mis piiravad tegevusi, mis võivad kahjustada Austraaliat ülejäänud maailmaga ühendavaid kaableid. ACMA reguleerib ka kõiki projekte uute veealuste kaablite paigaldamiseks.
Kaablid on sedavõrd olulised, et nende rikke põhjustatud sidekatkestus võib kaasa tuua ulatusliku majandusliku kahju. Selliste häirete mõju ilmestab 2022. aasta Hunga Tonga vulkaanipurse, mis katkestas mitmeks päevaks saare ainsa merekaabli ja seega ka ühenduse muu maailmaga. Kaabli purunemine kuulutati riiklikuks kriisiks ja remont kestis mitu nädalat, jättes Tonga suures osas isoleerituks katastroofidele reageerimise jaoks olulisel perioodil.
Veealuse kaabli taristul võib olla ka täiendavaid tehnilisi eeliseid, näiteks keskkonnaandurite rakendamine, mis toetavad riiklikke katastroofide varajase hoiatamise süsteeme. Peale selle muutuvad kaablid prognooside kohaselt veelgi olulisemaks, kuna kasvavad nõudmised 5G võrkude, asjade Interneti (IoT) ja tehisintellekti suurte andmeedastustega.
Rahvusvaheline julgeolek.
Veealused sidekaablid on rahvusvahelise julgeoleku kontekstis kriitilise tähtsusega taristu. Iga päev tohutul hulgal tundlikke andmeid edastades on need olulised nii riigi kui ka eraettevõtete jaoks. Üks nende kaablite kaudu liikuvate andmete hulga ja tundlikkuse katalüsaatoreid on olnud pilvandmetöötluse ülemaailmne kasv.
Näiteks USA sõjavägi kasutab merealust kaablivõrku andmete edastamiseks konfliktipiirkondadest Ameerika Ühendriikide (USA) juhtkonnale. Kaablivõrgu katkemisel intensiivsete operatsioonide ajal võivad olla otsesed tagajärjed kohapealsetele üksustele.
Kaabelteenuste kriitilisus muudab need geopoliitiliselt oluliseks. Teadlaste hinnangul võib ühe riigi domineerimine kaabelvõrkude üle avaldada poliitilist survet või mõjutada ülemaailmset interneti haldamist.
Sellise riigi domineerimise näide ülemaailmses kaablitaristus on Hiina nn digitaalse siiditee strateegia, millega rahastatakse Hiina kaabelvõrkude laiendamist, kusjuures Hiina ettevõtet HMN Technologies kritiseeritakse sageli võrkude pakkumise eest teistele riikidele, omades kuni 10% võrgu maailma turuosast. Mõned kriitikud väidavad, et Hiina investeeringud olulisse kaablitaristusse, mis hõlmavad umbes 25% ülemaailmsetest merekaablitest, nagu Ida-Aafrikat ja Euroopat ühendav PEACE kaabel, võivad võimaldada Hiinal andmeliiklust oma võrkude kaudu suunata ja seega rakendada poliitilist survet. Strateegiale astub vastu USA, toetades alternatiivseid projekte.
Kahjustusohud.
Veealuseid kaableid võivad ohustada erinevad kahjustusviisid. Paljud neist ohtudest on juhuslikud, näiteks kalatraalerid, laevaankrud, maavärinad, hoovused ja isegi haihammustused.
Atlandi ookeanis ja Kariibi meres toimunud uuringute põhjal leiti, et aastatel 1959–1996 oli vähem kui 9% juhtudest tingitud loodusnähtustest. Vastuseks sellele sidevõrku ähvardavale ohule on välja kujunenud kaabli kinni katmise praktika. Keskmine kaablirikete esinemissagedus oli 3,7 juhtu 1,000 km kohta aastas 1959–1979. Seda määra vähendati pärast 1985. aastat 0,44 rikkeni 1000 km kohta aastas, kuna 1980. aastal alustati kaablite laialdast kinni katmist. Kaablit saab katta näiteks betoonplaatidega või kivipuistega. Katmist raskendab aga mõnede kaablite puhul nende jahutamisvajadus – katmise korral hakkab kaabli temperatuur tõusma.
Sellegipoolest pole kaablikatkestused minevik, ainuüksi Atlandi ookeanis tehti aastas üle 50 remondi ja esines märkimisväärseid katkestusi aastatel 2006, 2008, 2009 ja 2011. Veealuste sidekaablite mitmed haavatavused muudavad need näiteks organiseeritud kuritegevuse jaoks atraktiivseks sihtmärgiks.
Väljaanne Newsweek vahendas 2025. aastal eelnevalt läbi töötatud hiinakeelsete patenditaotluste põhjal, et 2009. ja 2020. aastal on Lishui Ülikoolis loodud ankrulaadsete seadmete kavandid, millega veealuseid kaableid kiirelt ja odavalt läbi lõigata. Patendid lähtuvad hädaolukorras või illegaalsete kaablite kõrvaldamise eesmärgist, kuid väljaanne ning selle intervjueeritud merenduseksperdid lõid paralleele viimasel ajal Läänemerel ning Norra ja Taiwani lähistes vetes toimunud kaablikahjustustega, mida on seostatud Hiina või Venemaa laevadega.
2025. aasta esimese paari kuu jooksul toimus viis kaablikatkestust – varasematel aastatel juhtus seda terve aasta jooksul 3–4 korda. Veebruaris peeti Taiwani piirivalve poolt kinni kaablikatkestusega seostatud Hiinaga seotud laev ja meeskond.
Samal aastal kirjutasid telekommunikatsiooniettevõtted, sealhulgas Vodafone, O2 omanik Telefonica ja Orange avaliku kirja Ühendkuningriigi, EL-i ja NATO ametnikele, kus hoiatasid, et merekaablitega seotud sabotaažijuhtumite sagenemine seab ülemaailmselt kriitilised teenused ohtu, mõjutades potentsiaalselt ülemaailmset interneti- ja elektritaristut, rahvusvahelist sidet, finantstehinguid ja elutähtsaid teenuseid.
Juriidilised probleemid.
Veealuseid kaableid reguleeritakse rahvusvaheliselt ÜRO mereõiguse konventsiooni (UNCLOS) raames, eelkõige artiklite 112 ja 97, 112 ja 115 sätete kaudu, mis annavad tegevusvabaduse kaablite paigaldamisel rahvusvahelistes vetes ja väljaspool seda. mandrilava ja meetmed laevaõnnetuste eest kaitsmiseks.
Siiski on veealused kaablid seotud tõsiste juriidiliste raskustega ja neil puudub UNCLOSis ja jõustamismehhanismides konkreetne õiguslik kaitse tekkivate ohtude eest, eriti rahvusvahelistes vetes. Selle muudab veelgi keerulisemaks see, et olulised riigid, nagu USA ja Türgi, ei ole lepingut ratifitseerinud. Paljudes riikides puuduvad selgesõnalised õigussätted, mis kriminaliseeriksid merealuste kaablite hävitamise või varguse, tekitades jurisdiktsiooni ebaselgust, mida organiseeritud kuritegevus võib ära kasutada. Teised õigusraamistikud, nagu 1884. aasta allveelaevade telegraafikaablite kaitse konventsioon, on aegunud ega suuda tegeleda tänapäevaste ohtudega, nagu küberrünnakud ja hübriidsõja taktikad.
Põhja-Jäämeri on ilmekas näide probleemidest, mis seotud järelevalve ja kaitse rakendamisega suure pindalaga ja kõrvalistes piirkondades, jättes õigusliku vaakumi, mida kurjategijad võivad ära kasutada. Arktikas takistab merealuste kaablite kaitset jälgiva keskse rahvusvahelise asutuse puudumine ja sõltuvus sõjalistest organisatsioonidest, nagu NATO, üldist kooskõlastatud ülemaailmset reageerimist.
Organisatsioonid, nagu ICPC, rõhutavad seega vajadust ajakohastatud ja põhjalikuma õigusraamistiku järele, et tagada merekaablite turvalisus.
Mõned teadlased väidavad, et UNCLOS-i tuleks ajakohastada, sealhulgas luues koostöö jälgimise ja jõustamise meetmed. Lisaks saab kaablite kaitse tugevdamiseks loovalt rakendada mereõiguse põhimõtteid, riigi vastutust ja jõu kasutamise seadusi. Jõustamisprobleeme saab lahendada, viies siseriiklikud seadused kooskõlla UNCLOSiga, rakendades riiklikke reageerimisprotokolle ja luues sujuvamad kontaktpunktid kaabliintsidentide jaoks. Arvestades selliste organisatsioonide nagu NATO suurenenud kaasatust, soovitavad teised selgitada sõjaliste ja mittesõjaliste osalejate rolli kaablijulgeolekus ja täiustatud mitmetasandilises valitsemismudelis.
Kuigi need väljapakutud õiguslikud lahendused näivad paljulubavad, on nende praktiline rakendamine endiselt keerulised rahvusvaheliste lepingute keerukuse, rahvusvahelise koostöö vajaduse, kaablikahjustuste siseriikliku kriminaliseerimise puudumise ja tehnoloogiliste ohtude muutumise tõttu. Lisaks – kuigi UNCLOSi mitmetähenduslik jurisdiktsioon rahvusvahelistes vetes takistab tõhusat jõustamist, näivad piiratud poliitilised huvid takistavat lepingute väljatöötamist.
Geopoliitilika.
Kalalaevad on merealuste sidekaablite juhuslike kahjustuste peamine põhjus. Mõned akadeemilised arutelud ja intsidendid viitavad siiski sellele, et geopoliitiline taktika mõjutab kaabli turvalisust oodatust rohkem. Need on seotud kalalaevade lihtsuse ja potentsiaaliga tavalisse mereliiklusesse sulanduda ja oma rünnakuid ellu viia.
Kalatraalerivõrkude võimalust põhjustada kaablirikkeid võidi külma sõja ajal ära kasutada. Näiteks 1959. aasta veebruaris toimus viies Ameerika Atlandi-üleses sidekaablis 12 katkestust. USA mereväe laev USS Roy O. Hale pidas vastuseks kinni Nõukogude traaleri Novorossiisk ja uuris seda. Laeva logi läbivaatamine näitas, et see oli olnud iga kaabli piirkonnas, kui need purunesid. Novorossiiski tekilt leiti ka purunenud kaablilõike. Paistis, et laeva võrgud olid kaablid endaga kaasa vedanud ja võrgud vabastamiseks tekile tõmmatud läbi lõigatud. Nõukogude Liit ei näinud põhjust uurimiseks, kuid USA viitas rahvusvahelise protokolli rikkumise tõendina 1884. aasta allveelaevade telegraafikaablite kaitse konventsioonile, millele Venemaa oli alla kirjutanud (enne Nõukogude Liidu moodustamist).
Mitmed meediaväljaanded ja organisatsioonid viitavad, et Vene kalalaevad ületasid 2022. aastal enne vigastuse tekkimist merekaablit kuni 20 korda, mis viitab võimalikele poliitilistele motiividele ja võimalikule hübriidsõja taktikale Venemaa poolt. Venemaa mereväe tegevus veealuste kaablite läheduses on sageli seotud suurenenud hübriidsõja strateegiatega, mis on suunatud merekaablitele, kus sabotaaž on väidetavalt vahend sidevõrkude katkestamiseks konflikti ajal ja vastaste destabiliseerimiseks.
Pärast kahte kaablikatkestust Läänemerel 2024. aasta novembris, millest üks oli Leedu ja Rootsi ning teine Soome ja Saksamaa vahel, väitis kaitseminister Boris Pistorius :
"Keegi ei usu, et need kaablid on kogemata lõhutud." "Samuti ei taha ma uskuda versioone, et tegemist oli laevaankrutega, mis kogemata kahju tekitasid." "Seetõttu peame, teadmata täpselt, kellelt see tuli, nentima, et tegemist on hübriidtoiminguga." "Ja me peame ka seda teadmata eeldama, et see on sabotaaž." ""
See avaldus rõhutab praegust diskursust tunnistada kaablihäireid ohuks riiklikule julgeolekule, mis lõpuks viib nende julgeolekustamiseni rahvusvahelises kontekstis.
Veealused kaablid on oma olemuselt haavatavad selliste rahvusvaheliste ohtude suhtes. Rahvusvaheline koostöö nende ohtude lahendamiseks langeb olemasolevatele organisatsioonidele, mis keskenduvad kaablitele, nagu näiteks Rahvusvaheline Kaablikaitsekomitee (ICPC), mis esindavad peamisi allveelaevanduse sidusrühmi ning mängivad olulist rolli koostöö ja teabe jagamise edendamisel sidusrühmade vahel. Selliseid organisatsioone peetakse ülioluliseks tervikliku ja kooskõlastatud ülemaailmse kaabliturbestrateegia väljatöötamisel ja rakendamisel.
Alates 2025. aastast raskendavad pingelised USA-Hiina suhted seda reguleerimist eriti Lõuna-Hiina meres, kus toimuvad territoriaalsed vaidlused. Hiinal on üha suurem kontroll ja mõju ülemaailmsete kaablivõrkude üle, samal ajal kui nii tema kui ka USA toetavad rahaliselt liitlastele kuuluvaid kaabliprojekte ning avaldavad diplomaatilist survet ja regulatiivseid meetmeid, nt Vietnami vastu.
Pärast Nord Streami torujuhtmete sabotaaži Läänemerel ja muid seal toimunud intsidente (kaabli lõhkumised laeva järel lohistatud ankruga Soome ja Eesti vahel jms), on NATO suurendanud koha peal patrulle ja seireoperatsioone.
EstLink2 juhtum.
2024. aasta detsembris toimunud EstLink2 alalisvoolukaabli ja mitme sidekaabli lõhkumisega seostatud tanker Eagle S suunati Soome territoriaalvetesse ja peeti seal kinni. Sadamariigil on õigus kontrollida oma territoriaalvetes viibivat laeva, sabotaaži korral see konfiskeerida ning kuni kohtuprotsessi samuti selle merekõlbulikkuse kontrollimise lõpuni kinni pidada. Soomes kehtib alates 2010. aastast laevaettekannete süsteem GOFREP, mille kohaselt peab iga Soome lahes liikuv laev teada andma, kuhu see teel on, kõrvalekallete korral võidakse see peatada. Kui laev tuvastuseadmed välja lülitab, jälgitakse seda eriti tähelepanelikult. Tänu GOFREP-ile on 15 aasta jooksul ära hoitud ligi 15 õnnetust.
Tehnilised raskused.
Nende kaablite rahvusvahelistes vetes asumine raskendab nende pidevat seiret ja suurendab nende atraktiivsust füüsilise võltsimise, andmete varguse ja teenuste katkemise sihtmärkidena.
Kaablite haavatavust suurendavad veelgi tehnoloogilised arengud, nagu mehitamata allveesõidukite (UUV) väljatöötamine, mis võimaldavad salaja kaabli kahjustamist. Kuid isegi madaltehnoloogilised rünnakud võivad kaabli turvalisust märkimisväärselt mõjutada, nagu näitas 2013. aastal, kui kolm sukeldujat arreteeriti Egiptust Euroopaga ühendava peakaabli katkestamise eest, vähendades järsult Egiptuse Interneti-kiirust.
Ka madalas vees on kaablid endiselt ohustatud, nagu on näha Korea väina kontekstis. Selliseid mereteid on sageli tähistatud kui "mereläbilaskepunkte", kus mitme riigi huvid vastanduvad, suurendades laevandusest ja vaidlustest tuleneva kahju ohtu.
Lisaks on paljud kaablite asukohad avalikult ligipääsetavad, muutes need hõlpsaks sihtmärgiks, põhjustades teenuste katkestamise varguste tõttu. Veealuste kaablite vargusest on teatatud Vietnamis, kus 2007. aastal läks kaduma üle 11 km kaableid ja arvati, et need leiti hiljem kalalaevadelt, mis tuleneb meedia teadete kohaselt nende müümise ajendist.
Läänemeres.
145 kilomeetri pikkuse ja 90 meetri sügavuse Estlink 2 kaabli paigaldamine 2012. aastal pidi toimuma ühe nädala, aga kestis viimaks üle aasta. Trass tuli kõigepealt puhastada kividest, seejärel toimusid kaevetööd, mis tegidki töö kavandatust pikemaks, kuna polnud arvestatud moreenpinnase probleemsusega. Esimese kilomeetri moreenpinnas sisaldas kive, mida tuli välja kaevata ja eemaldada. Eesti poolel on kaabel merepõhja kaevatud, lahe keskpaigas kulgeb see merepõhja peal, seal raskendas töid graniitpinnas.
Tehnilised lahendused.
Tavaliselt maetakse kaablid vetesse, mille sügavus on alla 2000 meetri, kuid üha enam maetakse need sügavamasse merepõhja, et kaitsta avamerel kalapüügi ja põhjatraalimise eest. See võib aga olla kasulik ka organiseeritud kuritegevuse füüsiliste rünnakute ennetamisel.
Täiendavad tehnilised lahendused on täiustatud kaitsekestad ja nende jälgimine nt UUV-idega. Selliste tehniliste lahenduste rakendamine võib aga osutuda keeruliseks ja on raskem rakendada avamerel. Muud pakutud lahendused hõlmavad ruumilist modelleerimist kaitse- või turvatsoonide ja karistuste kaudu, seireressursside suurendamist, ning riikide ning riikide ja erasektori koostööd. Siiski tuleb veel kindlaks teha, kuidas neid lahendusi rakendada. Kaablite kaugus muudab seega keeruliseks nii füüsilised rünnakud kui ka nende kaitse.
Kaabli remont.
Maismaa jaamad saavad kaabli katkestuse tuvastada elektriliste mõõtmiste abil, näiteks hajusspektri aja-domeeni reflektomeetria (SSTDR) abil, mis on ajadomeeni reflektomeetria tüüp, mida saab kasutuses olevas kaablis väga kiiresti kasutada. Praegu suudab SSTDR koguda täieliku andmekogumi 20 ms jooksul. Hajaspektri signaalid saadetakse mööda kaablit ja seejärel vaadeldakse peegeldunud signaali. Seejärel korreleeritakse see saadetud signaali koopiaga ning signaalide kuju ja ajastuse määramiseks rakendatakse katkestuse leidmiseks algoritme.
Kohale saadetakse kaabliparanduslaev, et eralduskoha lähedale marker-poi visata. Olenevalt olukorrast kasutatakse mitut tüüpi haaratseid. Kui kohalik merepõhi on liivane, kasutatakse vee all kündmiseks ja kaabli kinni püüdmiseks jäikade harudega haaratsit. Kui kaabel on kivisel merepinnal, on haarats paindlikum, konksud piki selle pikkust, et see saaks muutuva pinnaga kohaneda. Väga sügavas vees ei pruugi kaabel olla piisavalt tugev, et seda ühes tükis tõsta, mistõttu kasutatakse spetsiaalset haaratsit, mis lõikab kaabli varsti pärast konksu haakimist ning pinnale tuuakse korraga vaid üks kaabli ots, misjärel lisatakse uus sektsioon. Parandatud kaabel on originaalist pikem, nii et üleliigne kaabel asetatakse teadlikult U-kujuliselt merepõhja. Sukelaparaati saab kasutada madalamates vetes olevate kaablite parandamiseks.
Küberturvalisus.
Üha enam ohustavad kaablite andmeliiklust keerukamad küberrünnakud, mille stiimulid ulatuvad rahalisest kasust, spionaažist kuni väljapressimiseni riiklike või valitsusväliste osalejate poolt. Lisaks võivad hübriidsõja taktikad segada andmeside või isegi sõjalist kahju tekitada. Näiteks saab madala intensiivsusega küberrünnakuid kasutada lunavara, andmetega manipuleerimise ja varguste jaoks, mis avab uue võimaluse küberkuritegevuse ja halli ala taktika kasutamiseks riikidevahelistes tülides.
Siduvate rahvusvaheliste küberjulgeolekustandardite puudumine võib tekitada lünki kübersabotaažiga tegelemisel, mida organiseeritud kuritegevus võib ära kasutada. Juhtumi omistamine konkreetsele osalejale või sellise osaleja motivatsioonile võib aga olla keeruline, eriti küberruumis.
Keskkonnamõju.
Kaablite olemasolu ookeanides võib ohustada mereelu. Kaablipaigaldiste leviku ja tänapäeva ühiskonnas nõutava ühenduvuse kasvava nõudluse tõttu suureneb keskkonnamõju.
Merepõhja muutmine.
Kaablite paigaldamine ja hooldus võib häirida merepõhja ökosüsteeme. Kaabli paigaldamise mõjud piirduvad üldiselt teatud piirkondadega. Häire intensiivsus sõltub paigaldusmeetodist. Sageli paigaldatakse kaablid merepõhja bentaal piirkonda. Bentaal on ökoloogiline piirkond mere põhjas, kus elab põhjaelustik, karbid ja krabid ning kus paiknevad pinnasetted, mis kujutavad endast aine- ja osakeste ladestumist vees, mis pakuvad mereliikidele elupaika. Sadet võib kahjustada kaabli paigaldamine veejugadega kaevamise või kündmisega. See võib viia setete ümbertöötamiseni, muutes substraati, millest need koosnevad. Mitmete uuringute kohaselt mõjutab põhjavööndi elustikku kaablite olemasolu vaid vähesel määral. Kaablite olemasolu võib aga esile kutsuda elusorganismide käitumishäireid. Peamine tähelepanek on see, et kaablite olemasolu annab anemoonide kinnitamiseks kõva substraadi. Neid organisme leidub palju pehmete setete kaudu kulgevate kaablite ümber, mis tavaliselt nendele organismidele ei sobi. See kehtib ka lestade puhul. Kuigi vähe uuritud, võib kaablite olemasolu muuta ka vee temperatuuri ja seetõttu häirida ümbritsevat looduslikku elupaika.
Takerdumine.
Mereloomade takerdumine kaablitesse on üks peamisi kaablikahjustuste põhjuseid. Vaalad ja kašelotid on peamised loomad, kes end kaablitesse mässivad ja neid kahjustavad. Nende loomade ja kaablite kokkupuude võib põhjustada vigastusi ja mõnikord surma. Aastatel 1877–1955 läbi viidud uuringud kirjeldasid 16 kaablirebendit, mille põhjustasid vaalade takerdumine, neist 13 kašelottide poolt. Aastatel 1907–2006 registreeriti 39 sellist juhtumit. Selliste juhtumite vältimiseks võetakse järk-järgult kasutusele kaabli matmise tehnikad.
Reostus.
Veealused kaablid on valmistatud vasest või optilistest kiududest, mida ümbritsevad mitmed plastikust, traadist või sünteetilistest materjalidest kaitsekihid. Kaablid võivad koosneda ka dielektrilistest vedelikest või süsivesinikvedelikest, mis toimivad elektriisolaatoritena. Need ained võivad mereelustikule kahjulikud olla. Kalapüük, vananevad kaablid ja loomad, kes kaablitega kokku põrkuvad või nendesse takerduvad, võivad kaableid kahjustada ning mürgiseid ja kahjulikke aineid merre levitada. Samuti on oht, et kaabli paigaldamisega vabanevad setetesse mattunud saasteained. Kui setted kaablite paigaldamise tõttu resuspendeeritakse, võivad eralduda mürgised ained, näiteks süsivesinikud. Esialgsete analüüsidega saab hinnata setete toksilisuse taset ja valida kaablitee, mis väldib setete saasteainete vabastamist ja hajumist. Uued tehnikad võimaldavad kaablite ehitamisel kasutada vähem saastavaid materjale.
Helilained ja elektromagnetlained.
Kaablite paigaldamiseks ja hooldamiseks on vaja kasutada masinaid ja seadmeid, mis võivad vallandada helilaineid või elektromagnetlaineid, mis võivad häirida loomi, kes kasutavad laineid ümbruskonnas orienteerumiseks või suhtlemiseks. Veealused helilained sõltuvad kasutatavatest seadmetest, merepõhja omadustest, kus kaablid asuvad ja piirkonna reljeefist.
Veealune müra ja lained võivad muuta teatud veealuste liikide käitumist, näiteks rändekäitumist, häirida suhtlemist või paljunemist. Praeguse teabe kohaselt on veealuse müra, mida tekitavad merekaablite ehitustööd, akustiline jalajälg ja kestus on piiratud.