É bastante provável que você já tenha ouvido falar de cabos submarinos. Eles são usados em trechos de mar para ligar estações terrestres e, assim, transmitir sinais de telecomunicações por longas distâncias. Para isso, são instalados no assoalho oceânico.

Esses cabos recebem proteção mecânica adicional para que sejam instalados sob a água: normalmente, têm interior de aço e isolamento especial. Eles podem ser metálicos, coaxiais ou ópticos — os mais utilizados atualmente.

É comum que os cabos submarinos sejam utilizados em redes internacionais de telecomunicações para interligar países e continentes. No Brasil, o sistema é utilizado para interconectar toda a costa nacional.

Os primeiros cabos submarinos foram instalados há mais de 160 anos: foi na década de 1850, logo após a invenção da telegrafia sem fios (criada por Samuel Morse, em 1843). Inicialmente, então, essa rede foi usada para telefonia e, depois, para transmissão de dados.

Primeiras instalações

A primeira linha telegráfica foi estabelecida em 1844 entre Baltimore e Washington, DC, nos EUA. O financiamento veio do congresso americano e a primeira transmissão oficial foi: "What hath God wrought!" (Que obra fez Deus!).

Existem divergências quanto às datas, mas o primeiro cabo telegráfico submarino documentado foi lançado em 1851 no canal de Dover. Logo em seguida, surgiu a ideia de criar uma rede que atravessasse o Atlântico e permitisse que a tecnologia fosse usada para interligar diferentes continentes.

O primeiro sistema transnacional veio pelas mãos da Atlantic Telegraph Company, em 1857, para ligar a América do Norte e a Europa. Para isso, dois navios, um britânico e um americano, transportaram 2.500 milhas náuticas (4.630Km) de cabo, a partir da Irlanda. Infelizmente, entretanto, quando já haviam sido percorridos cerca de 750Km, o cabo se rompeu.

No ano seguinte, 1858, foi feita uma nova tentativa, mas depois do lançamento de 250Km de cabo, houve um novo rompimento. Ainda em 1858, outro teste foi feito: dessa vez, dois navios partiram do meio do Atlântico em direção a portos em lados opostos. O processo foi bem-sucedido e a mensagem "Glory to God in the highest, and on Earth, peace, good will to men" foi enviada.

Como a atividade ainda estava no início, o sistema era bastante lento e sua largura de banda permitia transportar apenas duas palavras por minuto. Além disso, poucas semanas depois, o cabo apresentou falhas em razão das voltagens utilizadas.

Passaram-se mais oito anos até que, finalmente, foram estabelecidas operações confiáveis entre a Europa e a América do Norte — o que ocorreu em 1866. Depois disso, muitos outros cabos submarinos metálicos foram instalados, mas ainda eram usados apenas para a transmissão de mensagens telegráficas.

Foram necessários mais 90 anos até a invenção do cabo submarino coaxial, em 1956. Com ele, tornou-se possível a comunicação entre vários indivíduos simultaneamente. Pouco mais de uma década depois, nos anos 1970, foram criados os cabos ópticos — eles se tornaram a melhor opção para a comunicação submarina e estão em uso atualmente.

Estrutura no Brasil

No Brasil, o primeiro cabo submarino foi inaugurado em 1857. Ele fez parte da primeira linha telegráfica brasileira e interligava a Praia da Saúde, no Rio de Janeiro, e a cidade de Petrópolis. Eram 15Km de cabo submarino em uma linha cuja extensão total era de 50Km.

Em 1874, veio o primeiro cabo totalmente submarino do país: inaugurado por D. Pedro II, ele conectava Rio de Janeiro, Salvador, Recife e Belém. No ano seguinte, foi criada a linha para ligar Recife, João Pessoa e Natal. Ainda em 1875, Irineu Evangelista de Souza, o Barão de Mauá, participou da organização e do financiamento da instalação do primeiro cabo submarino internacional no país: instalado pela British Eastern Telegraph Company, ele conectou o Brasil a Portugal.

Em anos recentes, outros cabos submarinos foram lançados para interligar o Brasil a várias partes do mundo. Os apresentados na figura acima são os principais deles.

A era do cabo óptico

Os cabos submarinos atuais são de fibra óptica e permitem o transporte de todo tipo de informação digital — ou seja, telefone, internet e demais dados. Geralmente, eles têm 69mm de diâmetro e pesam cerca de 10Kg por metro. Para águas profundas, no entanto, são usados cabos mais finos e leves. Todos os continentes, exceto a Antártida, são ligados por eles.

O primeiro sistema desse tipo foi implantado em 1982 nas Ilhas Canárias. Foi só em 1988, porém, que a era do cabo óptico submarino de longa distância teve início: uma rede com capacidade de transmissão em massa foi instalada entre os oceanos Pacífico e Atlântico para interligar EUA, França e Inglaterra.

Ainda em 1988, veio o primeiro sistema projetado para usar a técnica de multiplexação densa por divisão de comprimento de onda (Dense Wavelength Division Multiplexer – DWDM). Com isso, interligou-se EUA, Grã-Bretanha, Alemanha e Holanda e elevou-se a capacidade de tráfego entre a América do Norte e a Europa para 20 mil circuitos de voz.

Com essa e outras técnicas, foi possível ampliar as bandas e reduzir os custos de equipamentos, cabos e os serviços de instalação. Dessa forma, os preços de contratação caíram. Além disso, foram criados mecanismos de proteção tanto para os cabos submarinos quanto para os sistemas ópticos — o que trouxe novos paradigmas de confiabilidade e disponibilidade: a capacidade já atinge os terabits e o comprimento de onda chega a 60-90 lambdas.

No fim do século XX e início do século XXI, houve um aumento efetivo de oferta de banda graças aos novos sistemas de cabos submarinos lançados nos oceanos Pacífico, Atlântico, no sudeste da Ásia e na América do Sul. No continente americano, há três redes ópticas submarinas de grande capacidade: a SAM1, a South American Crossing e o 360 Network.

A evolução fez o tempo de transmissão dos sinais, que antes era medido em minutos, cair para milissegundos com o uso da fibra óptica. O maior cabo óptico submarino do mundo é o SEA-ME-WE 3: ele tem 38 mil Km e interliga 32 países do Sudeste Asiático, do Oriente Médio e da Europa.

Como o cabo submarino funciona

Além da alta capacidade de transmissão dos cabos submarinos, eles atingem grandes distâncias: podem chegar a 9 mil Km sem que haja necessidade de regeneração de sinal. Em sistemas com fibra óptica de terceira geração (de 1300nm) os espaçamentos entre os repetidores podem ser de até 60Km enquanto nas de quarta geração (1550nm), eles podem atingir até 100Km.

Os dispositivos utilizados em sistemas submarinos são projetados para resistir a pressão d’água de até 8 mil m de profundidade (ou seja, 800 atmosferas). São estruturas de alta confiabilidade, cuja vida útil normalmente atinge 25 anos.

É comum que as redes de cabos submarinos sejam construídas em anel. Assim, podem circundar continentes, países ou ilhas de forma a oferecer conectividade em toda a extensão da localidade e garantir redundância para proteção e autorrestauração do tráfego da rede em caso de falha.

Como o anel é bidirecional, os dados trafegam em qualquer direção e podem partir ou chegar a qualquer ponto. Quando uma falha é detectada, o sistema redireciona o tráfego automaticamente — ou seja, a reparação é instantânea.

Estação terrena

É na Estação Terrena que ficam os equipamentos que fazem a regeneração do sinal óptico e a demultiplexação dos sinais (que os separa em canais e posteriormente os distribui aos usuários finais). No continente, o cabo submarino chega e sai de estações terrenas.

Em geral, essas estações ficam em pontos distantes dos centros consumidores de serviços. Então, para permitir uma distribuição eficiente, instalam-se pontos de presença (POPs). Tanto a estação terrena como os POPs usam sistemas de energia e segurança com redundância de 100%.

Para fazer o controle de tráfego, a vigilância dos sinais, a identificação de problemas e a manutenção do sistema (24 horas por dia, 7 dias por semana) existem os centros de gerência do sistema (Network Operation Centers – NOC). Geralmente, eles são construídos em uma estação terrena ou em um POP.

Multiplexação densa por divisão de comprimento de onda

Os sistemas submarinos atuais podem transmitir vários sinais ópticos independentes, cada um com seu próprio comprimento de onda. Para que eles sejam combinados em uma única fibra usa-se a multiplexação densa por divisão de comprimento de onda. Os comprimentos de onda usados atualmente nos cabos submarinos têm velocidades de transmissão de 2,5Gbps e 10Gbps.

Os equipamentos que fazem esse processo ficam nas estações terrenas. Normalmente, eles têm a capacidade de permitir um aumento gradual (de um a vários comprimentos de onda) para quando houver necessidade de aumento da capacidade.

Hierarquia síncrona digital (Synchronous Digital Hierarchy – SDH)

O SDH é o equipamento que faz a multiplexação e protege as redes ópticas. Como os sistemas são padronizados segundo normas internacionais, podem ser facilmente interligados com outras redes submarinas, terrestres e de satélite.

Amplificadores ópticos

É natural que o sinal nos cabos submarinos sofra perdas: ele é atenuado em razão da distância percorrida. Para amenizar essa ocorrência, são usados amplificadores ópticos. Esses dispositivos são conectados ao cabo a intervalos predefinidos e fazem os pulsos óticos voltarem a sua amplitude original — não se trata de regeneração de sinal, que é feita na estação terrena.

Esses equipamentos são projetados para transportar a capacidade da fibra por milhares de quilômetros entre as estações terrenas. Para que funcionem, os amplificadores precisam de 4 mil V de energia, que é fornecida remotamente pelas estações terrenas.

Projeto do sistema de cabo submarino

A implantação de um cabo submarino é um projeto complexo. Três aspectos são fundamentais nesse processo:

o fornecedor do cabo óptico submarino e dos demais equipamentos;

a companhia especializada no lançamento do cabo no oceano;

a operadora de telecomunicações.

O fornecedor do cabo é responsável por fabricar os cabos ópticos e os equipamentos de transmissão. A operadora de telecomunicações, por sua vez, é quem encomenda o sistema de rede óptica submarina.

Já a empresa que lança o cabo faz um estudo minucioso das características do leito oceânico (zonas de profundidade, perfil topográfico e geológico, e características físicas e químicas). Com essas informações, traça a rota mais segura para o sistema. Depois, ela pode ser a responsável pela manutenção da rede.