海底通信ケーブル

海底通信ケーブルは、海や海を越えて通信信号を伝送するために、陸上の局間の海底に敷設されたケーブルです。最初の海底通信ケーブルは 1850 年代に敷設され、電信トラフィックを伝送し、大陸間の最初の即時通信リンクを確立しました。たとえば、 1858 年 8 月 16 日に運用が開始された 最初の大西洋横断電信ケーブルなどです。

海底ケーブルが初めて世界のすべての大陸（南極大陸を除く）とつながったのは、 1872年にオーストラリア陸上電信線が完成して南オーストラリア州のアデレード、そしてオーストラリアの他の地域とつながることを見越して、1871年にジャワ島がオーストラリア北部準州のダーウィンとつながったときだった。^[1]

その後の世代のケーブルは電話トラフィック、次いでデータ通信トラフィックを運ぶようになった。これらの初期のケーブルはコアに銅線を使用していたが、現代のケーブルは電話、インターネット、プライベートデータトラフィックを含むデジタルデータを運ぶために光ファイバー技術を使用している。現代のケーブルは、通常、直径約25 mm（1インチ）で、全長の大部分を占める深海セクションでは1キロメートルあたり約1.4トン（1マイルあたり2.5ショートトン、1マイルあたり2.2ロングトン）の重さだが、海岸近くの浅瀬セクションではより大きく重いケーブルが使用される。^{[2] [3]}

1839年にウィリアム・クックとチャールズ・ホイートストンが実用的な電信機を発表した後、大西洋を横断する海底電線のアイデアが将来の成功例として考えられるようになった。^[4] サミュエル・モールスは1840年に早くもこのアイデアへの信頼を表明し、1842年にはタールを塗った麻とインドゴムで絶縁した電線をニューヨーク港の水中に沈め、^{[5] [6]}それを通じて電信を行った。翌年の秋、ホイートストンはスウォンジー湾で同様の実験を行った。長い海底電線を成功させるには、電線を覆い電流が水に漏れるのを防ぐための優れた絶縁体が必要だった。インドゴムは、 19世紀初頭にまで遡って プロイセンの電気技師モーリッツ・フォン・ヤコビによって試みられていた。

熱で溶かして電線に簡単に塗布できる別の絶縁ゴムが1842年に登場しました。パラキウム・ガッタの木の粘着液であるガッタパーチャは、イギリス東インド会社に勤務していたスコットランドの外科医ウィリアム・モンゴメリーによってヨーロッパに導入されました。^{[7] : 26–27}その20年前、モンゴメリーはシンガポールでガッタパーチャで作られた鞭を見て、それが外科用器具の製造に役立つと考えました。マイケル・ファラデーとホイートストンはすぐに絶縁体としてのガッタパーチャの利点を発見し、1845年にホイートストンはドーバーからカレーに敷設される予定の電線を覆うのにガッタパーチャを使用すべきだと提案しました。^[8] 1847年、当時プロイセン軍の将校であったウィリアム・シーメンスは、ライン川のデューツとケルンの間にガッタパーチャ絶縁材を使用した最初の海底ケーブルを敷設することに成功しました。^[9] 1849年、サウス・イースタン鉄道の電気技師チャールズ・ヴィンセント・ウォーカーは、フォークストン沖でガッタパーチャでコーティングした電線を3km（2マイル）沈め、テストに成功した。^{[7] : 26–27}

1850年8月、ジョン・ワトキンス・ブレットのイギリス海峡海底電信会社は、フランス政府から特許を取得しており、改造されたタグボート「ゴリアテ」を使ってイギリス海峡を横断する最初の電線を敷設した。それは単にガッタパーチャでコーティングされた銅線で、他の保護手段はなく、成功しなかった。^{[7] : 192–193  [10]}しかし、この実験は特許の更新を確実にするのに役立ち、1851年9月、再編された海底電信会社によって、イギリス海峡を曳航された政府の廃船「ブレイザー」から保護されたコアケーブル、つまり真のケーブルが敷設された。^{[7] : 192–193  [11] [8]}

1853年には、イギリスとアイルランド、ベルギー、オランダを結び、デンマークのベルト地帯を横断するケーブルがさらに敷設され、成功を収めた。^{[7] : 361}ブリティッシュ・アンド・アイリッシュ・マグネティック・テレグラフ社は、 5月23日に石炭船ウィリアム・ハット号を使い、ポートパトリックとドナガディの間で最初のアイルランド接続を成功させた。^{[7] : 34–36}同じ船が、潜水艦テレグラフ社によってドーバーからベルギーのオステンドへの接続にも使用された。 ^{[7] : 192–193}一方、エレクトリック・アンド・インターナショナル・テレグラフ社は、オーフォード・ネスからオランダのスヘフェニンゲンまでの北海を横断する2本のケーブルを完成させた。これらのケーブルは、後に恒久的なケーブル敷設設備を備えた最初の船舶となる外輪船モナーク号によって敷設された。^{[7] : 195}

1858年、蒸気船エルバ号がジャージー島からガーンジー島、さらにオルダニー島、そしてウェイマスまで電信ケーブルを敷設するために使用され、ケーブルは同年9月に無事に完成しました。しかし、嵐、潮汐、砂の動き、岩の摩耗により、1860年までに11か所の断線が発生し、すぐに問題が発生しました。1860年に土木技術者協会に提出された報告書には、将来のケーブル敷設作業を支援するための問題が提示されました。^[12]

クリミア戦争では、さまざまな形態の電信が重要な役割を果たしたが、これは初めてのことだった。戦争開始時には、ブカレストにロンドンと接続された電信回線があった。1854年の冬、フランスは電信回線を黒海沿岸まで延長した。1855年4月、イギリスはヴァルナからクリミア半島まで海底ケーブルを敷設し、クリミア戦争のニュースが数時間でロンドンに届くようにした。^[13]

大西洋横断電信ケーブル敷設の最初の試みは、サイラス・ウェスト・フィールドによって推進され、彼はイギリスの実業家らを説得して資金援助と1858年の敷設を実現させた^。[8]しかし、当時の技術ではこのプロジェクトを支えることはできず、当初から問題に悩まされ、わずか1ヶ月しか運用されなかった。1865年と1866年に世界最大の蒸気船グレート・イースタン号で行われたその後の試みでは、より先進的な技術が使用され、初の大西洋横断ケーブルの敷設に成功した。グレート・イースタン号はその後、1870年にイエメンのアデンからインドまで達する初のケーブルを敷設した。

1850 年代から 1911 年まで、イギリスの海底ケーブル システムは、最も重要な市場である北大西洋を独占していました。イギリスは、供給側と需要側の両方で優位に立っていました。供給の面では、イギリスには、これらのケーブルの構築、敷設、保守に必要な巨額の資本を喜んで投入する起業家がいました。需要の面では、イギリスの広大な植民地帝国により、通信社、貿易会社、船舶会社、イギリス政府からケーブル会社へのビジネスがもたらされました。イギリスの植民地の多くにはヨーロッパからの入植者が多数住んでおり、彼らに関するニュースは本国の一般大衆の関心を集めました。

英国当局は、戦時中に電信線が切断されメッセージが途切れる可能性があるため、英国領土外を通る電信線に依存することは安全保障上のリスクをもたらすと考えていた。彼らは帝国内に世界規模のネットワークの構築を目指し、これはオールレッドラインとして知られるようになり、逆に敵の通信を迅速に遮断する戦略を準備した。^[14]第一次世界大戦でドイツに宣戦布告した後、英国が最初に取った行動は、ケーブル船アラート（よく報道されたCSテルコニア^{ではない） [15]}にドイツとフランス、スペイン、アゾレス諸島、そしてそれを通じて北アメリカを結ぶ5本のケーブルを切断させることだった。^[16]それ以来、ドイツが通信できる唯一の方法は無線であり、それはルーム40が盗聴できることを意味した。

海底ケーブルは貿易会社にとって経済的な利益となった。船主は目的地に到着すると船長と連絡を取り、報告された価格と供給情報に基づいて次に貨物を受け取る場所を指示できたからだ。英国政府は明らかに、帝国全体の総督との行政上の連絡を維持するため、また他国との外交交渉や戦時中の軍との連絡に海底ケーブルを利用していた。英国領土の地理的な位置も有利で、大西洋の東側にはアイルランド、西側には北米のニューファンドランド島があり、海を渡る最短ルートとなり、コストを大幅に削減した。

この業界の優位性を理解するには、いくつかの事実が参考になる。1896年、世界には30隻のケーブル敷設船があり、そのうち24隻は英国企業が所有していた。1892年には、英国企業が世界のケーブルの3分の2を所有・運用し、1923年までにそのシェアは42.7パーセントを維持していた。^[17]第一次世界大戦中、英国の電信通信はほぼ完全に中断されず、ドイツの世界中のケーブルを迅速に切断することができた。^[14]

1860年代から1870年代にかけて、イギリスのケーブルは東方へと拡大し、地中海やインド洋にまで達した。1863年にインドのボンベイ（現在のムンバイ）に敷設されたケーブルは、サウジアラビアへの重要なリンクとなった。^[18] 1870年、イギリス政府の要請により、4つのケーブル会社が共同で海底ケーブルを介してボンベイとロンドンが結ばれた。1872年、これら4社は統合され、ジョン・ペンダーが所有する巨大な地球規模のイースタン・テレグラフ・カンパニーが設立された。イースタン・テレグラフ・カンパニーからスピンオフしたのが、2番目の姉妹会社であるイースタン・エクステンション、チャイナ・アンド・オーストラレーシア・テレグラフ・カンパニーで、通称「エクステンション」と呼ばれていた。1872年、オーストラリアはシンガポールと中国を経由してボンベイにケーブルで結ばれ、1876年にはケーブルがロンドンからニュージーランドまでイギリス帝国を結んだ。^[19]

電信サービスを提供する最初の太平洋横断ケーブルは1902年と1903年に完成し、1902年に米国本土とハワイ、 1903年にグアムとフィリピンが接続されました。 ^{[20]カナダ、オーストラリア、ニュージーランド、フィジーも1902年に}オールレッドラインの太平洋横断セグメントで接続されました。^[21]日本は1906年にシステムに接続されました。ミッドウェー環礁より先のサービスは1941年に第二次世界大戦のために中止されましたが、残りのサービスは1951年にFCCが運用停止を許可するまで運用され続けました。^[22]

最初の太平洋横断電話ケーブルは1964年にハワイから日本に敷設され、グアムからフィリピンへの延長線も敷設された。^[23]また1964年には、 80の電話チャネル容量を持つCommonwealth Pacific Cable System (COMPAC)がシドニーからバンクーバーへの通信に開通し、1967年には160の電話チャネル容量を持つSouth East Asia Commonwealth (SEACOM)システムが通信に開通した。 このシステムは、シドニーからケアンズ（クイーンズランド州）までマイクロ波無線を使用し、ケアンズからマダン（パプアニューギニア）、グアム、香港、コタキナバル（マレーシア・サバ州の州都）、シンガポールまでケーブルを敷設し、その後マイクロ波無線で陸路でクアラルンプールまで達した。 1991年、北太平洋ケーブルシステムは、米国本土から日本まで太平洋を完全に横断する最初の再生システム（つまり、中継器付き）となった。 NPC の米国部分は、1989 年から 1991 年にかけてオレゴン州ポートランドの STC Submarine Systems 社、後にAlcatel Submarine Networks社で製造されました。このシステムは、 CS Cable Ventureに Cable & Wireless Marine 社によって敷設されました。^[要出典]

19世紀の大西洋横断ケーブルは、鉄（後に鋼）の外側の層がインドゴムを包み、さらにガッタパーチャを包み、その中心に多重撚りの銅線を囲む構造になっていた。陸揚げ地点に最も近い部分には、追加の保護用外装ワイヤーが使用されていた。ゴムに似た天然ポリマーであるガッタパーチャは、誘電率がかなり高いためにケーブルの静電容量が高くなる点を除けば、海底ケーブルの絶縁にほぼ理想的な特性を持っていた。ウィリアム・トーマス・ヘンリーは、1837年に電線を絹糸または綿糸で覆う機械を開発し、1857年にWTヘンリーの電信工場株式会社となる工場で海底ケーブルの電線ラッピング機能を発展させた。^{[24] [25]シルバー家によって設立され、}ロンドンの一部にその名前を与えたインドゴム、ガッタパーチャ、電信工場会社は、ヘンリーに芯線を供給し、最終的には完成したケーブルの製造と敷設も行った。^[25] 1870年、ウィリアム・フーパーはフーパー電信工場を設立し、特許を取得した加硫ゴム芯線の製造を開始した。当初は、ガッタパーチャ芯線と競合するケーブル製造業者に供給していた。その後、同社はケーブル製造とケーブル敷設のすべてを手掛けるようになり、大西洋横断ケーブル敷設用に特別に設計された最初のケ​​ーブル船の建造も行った。^{[25] [26] [27]}

ガッタパーチャとゴムは、1930年代にポリエチレンが導入されるまでケーブルの絶縁材として使われていませんでした。当時でも、この素材は軍用でしか入手できず、これを使用した最初の海底ケーブルは、1945年の第二次世界大戦中にイギリス海峡を横切って敷設されるまでは使用されていませんでした。^[28] 1920年代、アメリカ軍はガッタパーチャの代替としてゴム絶縁ケーブルの実験を行いました。これは、アメリカの利害関係者がゴムの供給を大量に管理していたものの、ガッタパーチャ製造業者に簡単にアクセスできなかったためです。1926年にジョン・T・ブレイクが脱タンパク質ゴムを開発し、ケーブルの防水性が向上しました。^[29]

初期のケーブルの多くは海洋生物の攻撃に悩まされた。例えば、絶縁体は、フナ虫やキシロファガの種に食べられることがあった。鋼線の外装の間に敷かれた麻は、害虫が侵入する経路となった。外装の損傷は珍しくなかったが、これも侵入口となった。サメがケーブルを噛んだり、ノコギリエイが襲ったりした事例が記録されている。1873年のある事例では、カラチとグワダル間のペルシャ湾ケーブルがクジラの攻撃で損傷した。ケーブルが急な斜面を下​​る地点で、クジラはケーブルを使ってフジツボを取り除こうとしたようだった。不運なクジラは、尾がケーブルの輪に絡まって溺死した。ケーブル修理船アンバー・ウィッチは、死んだクジラの死骸で重くなっていたケーブルを、なんとか巻き上げることができた。^[30]

初期の長距離海底電信ケーブルは、電気的な問題が多々ありました。現代のケーブルとは異なり、19 世紀の技術ではケーブル内に中継 増幅器を組み込むことができませんでした。ケーブルの長さによる電気抵抗を克服するために高電圧が使用されましたが、ケーブルの分布容量とインダクタンスが組み合わさって、回線内の電信パルスが歪んでケーブルの帯域幅が減少し、電信操作のデータ速度が1 分あたり 10 ～ 12 ワードに大幅に制限されました。

1816年には早くもフランシス・ロナルズが、絶縁された電線や地中に敷設されたコアを通過する電気信号が遅くなることを観察し、長いライデン瓶の例えを使ってその原因を誘導と説明していた。^{[31] [32]}同じ効果が、水中に浸漬されたコア、特にイギリスとハーグを結ぶ長いケーブルで、ラティマー・クラーク（1853年）によって観察された。マイケル・ファラデーは、この効果は電線とその周囲の大地（または水）との間の静電容量によって引き起こされることを示した。ファラデーは、電池によって電線が充電されると（たとえば電信キーを押すと）、電線の電荷が伝わる水中に反対の電荷を誘導することに気づいていた。1831年、ファラデーはこの効果を、現在ではファラデーの電磁誘導の法則と呼ばれている法則で説明した。2つの電荷が引き合うため、励起電荷は遅くなる。コアはケーブルの長さに沿って分散されたコンデンサとして機能し、ケーブルの抵抗およびインダクタンスと相まって、信号がケーブルの 導体を通過する速度を制限します。

初期のケーブル設計では、これらの影響を正しく分析できなかった。有名な話だが、EOW ホワイトハウスはこれらの問題を退け、大西洋横断ケーブルは実現可能だと主張した。その後、アトランティック・テレグラフ・カンパニーの主任電気技師となった彼は、ウィリアム・トムソンとの公の論争に巻き込まれた。ホワイトハウスは、十分な電圧があれば、どんなケーブルでも駆動できると信じていた。トムソンは、二乗の法則により、電圧を上げても遅延を克服できないと信じていた。彼が推奨したのは、より太いケーブルだった。ホワイトハウスが推奨した電圧が高すぎたため、サイラス・ウェスト・フィールドの最初の大西洋横断ケーブルは確実に動作することはなく、ホワイトハウスがケーブル設計の限界を超えて電圧を上げたときに、最終的には海に ショートしてしまった。

トムソンは、ケーブルを共振させて電流を最小限に抑える複雑な電界発生器と、微弱な電信信号を検出する高感度光ビームミラー検流計を設計しました。トムソンは、これらといくつかの関連する発明の特許料で富を得ました。トムソンは、この分野、特にケーブルの正確な数学モデルへの貢献により、ケルビン卿に昇格しました。このモデルにより、正確な電信装置の設計が可能になりました。大気電気と地磁気が海底ケーブルに与える影響も、初期の極地探検の動機となりました。

トムソンは、電気信号が電信ケーブルに伝わる様子を、電気容量と抵抗に基づいて数学的に解析したが、長い海底ケーブルは速度が遅いため、インダクタンスの影響は考慮しなかった。1890 年代までに、オリバー・ヘヴィサイドは、インダクタンスの影響を考慮した電信方程式の現代的な一般形を作成した。これは、高速データと音声に必要な より高い周波数に伝送線路の理論を拡張するために不可欠であった。

大西洋横断電話ケーブルの敷設は 1920 年代から真剣に検討されていましたが、経済的に実現可能な通信に必要な技術は 1940 年代まで開発されませんでした。「プーピン化」電話ケーブル (負荷コイルを一定間隔で追加するケーブル) を敷設する最初の試みは、1930 年代初頭の大恐慌により失敗しました。

TAT-1 (Transatlantic No. 1) は、最初の大西洋横断電話ケーブルシステムでした。1955 年から 1956 年にかけて、スコットランドのオーバン近郊のガラナック湾とカナダのニューファンドランド ラブラドール州クラレンビルの間にケーブルが敷設されました。1956 年 9 月 25 日に開通し、当初は 36 の電話回線を収容していました。

1960年代、大洋横断ケーブルは周波数多重化された音声帯域信号を伝送する同軸ケーブルでした。内部導体の高電圧直流が中継器（ケーブルに沿って間隔を置いて設置された双方向増幅器）に電力を供給しました。第1世代の中継器は、これまでに設計された真空管増幅器の中で最も信頼性の高いものの1つです。^[33]その後のものはトランジスタ化されました。これらのケーブルの多くはまだ使用可能ですが、容量が小さすぎて商業的に実行できないため放棄されています。いくつかは地震波やその他の地磁気現象を測定する科学機器として使用されています。^[34]

1942年、ロンドンのニューチャールトンにあるシーメンス・ブラザーズは、イギリス国立物理学研究所と協力し、第二次世界大戦中のプルート作戦で海底通信ケーブル技術を応用して世界初の海底石油パイプラインを構築しました。

アクティブ光ファイバーケーブルは、ケーブルの偏波を変化させる地震イベントを検出するのに役立つ可能性があります。^[35]

外観イメージ
海上ケーブルの地図（定期的に更新）

1980 年代には光ファイバーケーブルが開発されました。光ファイバーを使用した最初の大西洋横断電話ケーブルはTAT-8で、1988 年に運用が開始されました。光ファイバーケーブルは複数のファイバーペアで構成されます。各ペアには各方向に 1 本のファイバーがあります。TAT-8 には 2 本の運用ペアと 1 本のバックアップペアがありました。非常に短い回線を除き、光ファイバー海底ケーブルには一定間隔で中継器が含まれています。

現代の光ファイバー中継器は、固体光増幅器、通常はエルビウム添加光ファイバー増幅器(EDFA) を使用しています。各中継器には、各光ファイバー用の個別の機器が含まれています。これらには、信号整形、エラー測定、および制御が含まれます。固体レーザーは、信号を次の長さの光ファイバーに送信します。固体レーザーは、それ自体がレーザー増幅器として機能する短い長さの添加光ファイバーを励起します。光が光ファイバーを通過すると、光は増幅されます。このシステムは、光ファイバーの容量を大幅に増加させる波長分割多重化も可能にします。EDFA増幅器は、1995年に海底ケーブルで初めて使用されました。^[36]

リピータは、ケーブルの中心付近の導体を流れる一定の直流電流によって電力を供給されるため、ケーブル内のすべてのリピータは直列になっています。電力供給装置は端末局に設置されています。通常、両端は電流生成を共有し、一方の端は正の電圧を、もう一方の端は負の電圧を供給します。通常の動作では、ケーブルのほぼ中間に仮想アースポイントが存在します。増幅器またはリピータは、それらの間の電位差から電力を得ます。ケーブルを流れる電圧は、最大 1,100mA の電流で 3,000 ～ 15,000VDC の範囲であることが多く、電圧が低下すると電流が増加します。10,000VDC での電流は最大 1,650mA です。したがって、ケーブルに送られる電力の総量は、最大 16.5kW になることがよくあります。^{[37] [38]}

海底ケーブルに使用される光ファイバーは、その優れた透明性から選ばれており、中継器間の距離を100キロメートル（62マイル）以上確保することで、増幅器の数とそれが引き起こす歪みを最小限に抑えることができる。中継なしケーブルは中継ありケーブルよりも安価で、最大伝送距離は限られているが、これは年々伸びている。2014年には、最長380キロメートル（240マイル）の中継なしケーブルが使用されていたが、これには100キロメートルごとに無電源中継器を設置する必要がある。^[39]

これらの光ファイバーケーブルの需要の増加は、AT&T などのプロバイダーの能力を上回りました。^{[いつ? ]}トラフィックを衛星にシフトする必要があったため、信号の品質が低下しました。この問題に対処するために、AT&T はケーブル敷設能力を改善する必要がありました。同社は 1 億ドルを投資して、2 隻の特殊な光ファイバーケーブル敷設船を製造しました。これらの船には、ケーブルを接合してその電気的特性をテストするための実験室が含まれていました。光ファイバーケーブルのガラスは、以前使用されていた銅ケーブルよりも柔軟性が低いため、このような現場監視が重要です。船には、操縦性を高めるスラスターが装備されています。この機能が重要なのは、光ファイバーケーブルは船尾から直接敷設する必要があるためです。これは、銅ケーブル敷設船が対処する必要がなかったもう 1 つの要因でした。^[40]

もともと、海底ケーブルは単純なポイントツーポイント接続でした。海底分岐ユニット(SBU) の開発により、1 つのケーブル システムで複数の宛先に対応できるようになりました。現在の最新のケーブル システムでは、^{冗長性を高めるためにファイバーが}自己修復リング状に配置され、海底セクションが海底で異なる経路を^{たどっています。}この開発の理由の 1 つは、ケーブル システムの容量が非常に大きくなり、衛星容量でケーブル システムを完全にバックアップすることができなくなったため、十分な地上バックアップ機能を提供する必要が生じたことです。すべての通信組織がこの機能を利用したいとは限らないため、最新のケーブル システムでは、一部の国 (バックアップ機能が必要) では 2 つの着陸地点があり、バックアップ機能が不要、その国の容量が他の手段でバックアップできるほど小さい、またはバックアップが高価すぎると見なされる国では、着陸地点が 1 つだけになる場合があります。^[要出典]

自己修復リング アプローチの他に、さらに冗長パスを開発したものがメッシュ ネットワークです。メッシュ ネットワークでは、高速スイッチング装置を使用してネットワーク パス間でサービスを転送します。パスが動作不能になった場合でも、上位レベルのプロトコルにはほとんど影響しません。2 点間で使用できるパスが増えると、1 つまたは 2 つの同時障害によってエンドツーエンドのサービスが妨げられる可能性が低くなります。^{[引用が必要]}

2012年時点で、通信事業者は「大西洋を横断する100Gbpsの長期的かつエラーのない伝送を、最長6,000km（3,700マイル）のルートで実証した」^[41]。つまり、一般的なケーブルは海外で毎秒数十テラビットのデータを伝送できる。速度は過去数年間で急速に向上し、そのルートで40Gbit/sが提供されたのはわずか3年前の2009年8月だった。^[42]

スイッチングと全海路ルーティングでは、一般的に距離が長くなり、往復遅延が 50% 以上増加します。たとえば、最速の大西洋横断接続の往復遅延 (RTD) または遅延は 60 ミリ秒未満で、全海路の理論上の最適値に近いです。理論上は、ロンドンとニューヨーク市の間の大圏ルート(GCP) はわずか 5,600 km (3,500 マイル) ですが、 ^[43]これには、いくつかの陸地 (アイルランド、ニューファンドランド、プリンスエドワード島、ニューブランズウィックとノバスコシアを結ぶ地峡) を横断する必要があるほか、潮汐の影響を受けやすいファンディ湾、マサチューセッツ州の北岸に沿ってグロスターからボストンまで、そしてかなり人口密集地域を通ってマンハッタンまで続く陸路が必要です。理論上は、この部分的な陸路を使用すると、スイッチングを除いて、往復時間が 40 ミリ秒未満 (光速の最小時間) になる可能性があります。陸地が少ないルートでは、往復の所要時間は長期的には 光速の最小値に近づく可能性があります。

中継のない非常に長いケーブルで使用される光ファイバーの種類は、1550 nm の波長のレーザー光を伝送する場合の損失が 1 キロメートルあたり 0.172 dB と低いため、PCSF (純粋シリカコア) であることが多い。PCSF の色分散が大きいため、これを使用するには、この点を考慮して設計された送信および受信機器が必要である。この特性は、波長分割多重(WDM) を使用して 1 本のファイバーで複数のチャネルを送信するときに干渉を減らすためにも使用できる。WDM では、1 本のファイバーで複数の光キャリア チャネルを送信でき、それぞれが独自の情報を運ぶことができる。^[44] WDM は、ケーブルを介してデータを送信するために使用される増幅器の光帯域幅と、光キャリアの周波数間の間隔によって制限されるが、この最小間隔も制限されており、最小間隔は 50 GHz (0.4 nm) であることが多い。WDM を使用するとケーブルの最大長を短縮できるが、これを念頭に置いて機器を設計することで克服できる。^[要出典]

光送信機によって生成される信号の強度を高めるために使用される光ポストアンプは、ダイオード励起エルビウム添加ファイバーレーザーを使用することが多いです。ダイオードは、多くの場合、高出力の 980 または 1480 nm レーザーダイオードです。このセットアップにより、手頃な価格で最大 +24dBm の増幅が可能になります。代わりにエルビウム-イッテルビウム添加ファイバーを使用すると +33dBm のゲインが可能になりますが、この場合もファイバーに供給できる電力量は制限されます。シングルキャリア構成では、カー効果によって誘発される自己位相変調が主な制限となり、増幅はファイバーあたり +18 dBm に制限されます。WDM 構成では、代わりにクロス位相変調による制限が主なものになります。光プリアンプは、受信機の熱雑音を打ち消すためによく使用されます。プリアンプを 980 nm レーザーで励起すると、雑音は最大 3.5 dB になり、1480 nm レーザーでは通常 5 dB の雑音が得られます。ノイズは光学フィルターを使用して除去する必要がある。^[要出典]

ラマン増幅は、 1 本のファイバーに 2 つの周波数を発射することで、中継のないケーブルの到達距離または容量を拡張するために使用できます。1 つは 1550 nm でデータ信号を伝送し、もう 1 つは 1450 nm でそれらをポンピングします。わずか 1 ワットの電力でポンプ周波数 (ポンプ レーザー光) を発射すると、到達距離が 45 km 増加し、容量が 6 倍になります。^{[引用が必要]}

ケーブルの到達距離を伸ばすもう1つの方法は、リモート光プリアンプ（ROPA）と呼ばれる無電源リピータを使用することです。リピータは電力を必要としないため、ケーブルはリピータなしとしてカウントされますが、ケーブルで運ばれるデータと一緒にポンプレーザー光を送信する必要があります。ポンプ光とデータは、物理的に別のファイバーで送信されることがよくあります。ROPAには、ポンプ光（多くの場合、1480 nmのレーザー光）を使用して、残りのファイバーで運ばれるデータ信号を増幅するドープファイバーが含まれています。^[39]

WDM（波長分割多重）は、1990年代から2000年代にかけて海底光ファイバーケーブルに初めて実装され、^[45]続いて2007年頃にDWDM（高密度波長分割多重）が導入されました。各ファイバーは一度に30の波長を伝送できます。SDM（空間分割多重）海底ケーブルには少なくとも12のファイバーペアがあり、これは従来の海底ケーブルの最大8ペアから増加しており、最大24のファイバーペアを備えた海底ケーブルが導入されています。^{[46] [47] [48]}海底ケーブルで使用される変調の種類は、その容量に大きな影響を与える可能性があります。^{[49] [50]} SDMは容量を向上させるためにDWDMと組み合わせられます。^[51]

オープンケーブルのコンセプトにより、ケーブルを介してデータを送信するために使用されるトランスポンダとは独立して海底ケーブルを設計することができます。^{[52] [53] [54] [55]} SLTE（海底回線端末装置）には、トランスポンダとROADM（再構成可能な光アドドロップマルチプレクサ）があり、ソフトウェア制御を介してケーブル内の信号を処理するために使用されます^{[56] [57]}。 ROADMは、ケーブルに障害があっても動作できるようにすることで、ケーブルの信頼性を向上させるために使用されます。^[58]この装置は、ケーブルランディングステーション（CLS）内にあります。 C-OTDR（コヒーレント光時間領域反射測定法）は、海底ケーブルでケーブル障害の場所を検出するために使用されます。^[56]海底ケーブルのウェットプラントは、ケーブル自体、分岐ユニット、リピータ、および場合によってはOADM（光アドドロップマルチプレクサ）で構成されます。^{[59] [60]}

典型的なマルチテラビットの大洋横断海底ケーブルシステムの建設には数億ドルの費用がかかる。^[61] 1988年のTAT-8から1997年頃までのほぼすべての光ファイバーケーブルは、事業者のコンソーシアムによって建設された。たとえば、TAT-8には、AT&T Corporationなどの当時のほとんどの大手国際通信事業者を含む35社の参加者がいた。^[62] 1990年代後半には、民間資金による非コンソーシアムケーブル2本が建設されたが、これに先立って民間資金によるケーブル建設への大規模な投機ラッシュが起こり、1999年から2001年の間に220億ドル以上の投資がピークに達した。その後、Global Crossing、360networks、FLAG、Worldcom、Asia Global Crossingなどのケーブル事業者が破産し、再編が行われた。Tata CommunicationsのGlobal Network (TGN)は、地球を周回する唯一の完全所有の光ファイバーネットワークである。^[63]

20世紀のケーブルのほとんどは大西洋を横断し、米国とヨーロッパを結んでいた。しかし、太平洋の容量は1990年代から大幅に拡大した。例えば、1998年から2003年の間に、海底光ファイバーケーブルの約70％が太平洋に敷設された。これは、世界経済におけるアジア市場の重要性の高まりへの対応でもある。^[64]

大西洋横断や太平洋横断ルートなど、すでに開発された市場への多額の投資が数十年にわたって行われた後、21世紀には海底ケーブルネットワークを発展途上国に提供する取り組みが増加しました。たとえば、2009年7月には、海底光ファイバーケーブルラインが東アフリカをより広範なインターネットに接続しました。この新しいケーブルを提供した会社はSEACOMで、東アフリカと南アフリカの投資家が75％を所有しています。^[65]このプロジェクトは、沿岸での海賊行為 の増加により1か月遅れました。 ^[66]

ケーブルへの投資は商業​​的なリスクを伴う。なぜならケーブルは6,200kmの海底を覆い、海底山脈や地溝を横切るからである。このため、ほとんどの企業はケーブルが完成してから容量を購入する。^{[67] [68] [69] [70]}

南極大陸は、海底通信ケーブルがまだ敷設されていない唯一の大陸である。電話、ビデオ、電子メールの通信は、利用可能性と容量が限られている衛星回線を介して世界中に中継する必要がある。大陸自体の基地は無線で通信できるが、これはローカルネットワークにすぎない。代替手段として光ファイバーケーブルが実現可能となるには、-80 °C (-112 °F) の温度と、年間最大 10 メートル (33 フィート) の氷の流動による大きな負担に耐えられる必要がある。したがって、光ファイバーケーブルによって得られる高帯域幅を、より大規模なインターネットバックボーンに接続することは、南極では経済的にも技術的にもまだ実現不可能な課題である。^[71]

気候変動による北極の氷の融解は、大陸や遠隔地を結ぶ新しいケーブルネットワークを敷設する機会をもたらしました。^{[72] [73] [74]}北極では、 12,650 kmの「ポーラーエクスプレス」 ^[75]や14,500 kmのファーノースファイバー^[76]など、いくつかのプロジェクトが進行中です。しかし、学者たちは、この地域での海底ケーブルの敷設と、微妙な規制の枠組みが一般的に欠如していることについて、環境上の懸念を表明しています。^{[74] [77] [78]環境上の懸念は、ケーブルを損傷する氷関連の危険と、}海底を乱すケーブルの敷設、または敏感な生物に影響を与えるケーブルの電磁場と熱放射の両方に関係しています。[ 74 ] [ 77 ^{] [ 79]}

海底ケーブルは、海底に「隠されている」ため、通信インフラの「取るに足らない」部分であるとよく認識されていますが、^{[80] [81]}デジタル時代には不可欠なインフラであり、海洋を横断するデータトラフィックの99％を運んでいます。^[82]このデータには、すべてのインターネットトラフィック、軍事通信、金融取引が含まれます。^{[81] [83] [78]}

海底ケーブルの総伝送容量は毎秒テラビットであるのに対し、衛星は通常毎秒1ギガビットしか提供せず、その比率は1000対1以上である。衛星は世界のデータ伝送の5％未満^[72]（推定では0.5％でさえある）^[78]を処理し、効率が低く、遅く、高価である。^[84]そのため、衛星は海底ケーブルを敷設するには条件が厳しい遠隔地でのみ検討されることが多い。^[85]したがって、海底ケーブルはすべてのインターネット通信に不可欠な技術インフラである。

これらのケーブルはコストが高く、有用であるため、営利目的で建設・運用する企業だけでなく、各国政府からも高く評価されている。例えば、オーストラリア政府は、海底ケーブル システムを「国家経済に不可欠」とみなしている。これを受けて、オーストラリア通信メディア庁(ACMA) は、オーストラリアと世界の他の地域を結ぶケーブルに損害を与える可能性のある活動を制限する保護区域を設けている。ACMA は、新しい海底ケーブルを設置するすべてのプロジェクトも規制している。^[86]

これらのケーブルは重要な役割を果たしているため、通信が途絶えると通信障害につながり、多大な経済的損失につながる可能性があります。^[72]このような途絶の影響は、2022年のトンガ火山の噴火によってよく例証されます。この噴火では、島唯一の海底ケーブルが切断され、数日間世界との接続が切断されました。^{[81] [73] [84] [87] [88]}ケーブルの断線は「国家的危機」と宣言され、修理には数週間かかり、災害対応の重要な時期にトンガはほぼ孤立したままになりました。^{[81] [73] [84] [87]}

海底ケーブルインフラには、国家災害早期警報システムをサポートするSMART環境センサーを搭載するなど、追加の技術的利点もあるかもしれない。^{[89]さらに、} 5Gネットワ​​ーク、モノのインターネット（IoT）、および大規模データ転送における人工知能からの需要の高まりにより、ケーブルの重要性はさらに高まると予測されている。^[81]

海底通信ケーブルは、国際安全保障の観点から重要なインフラです。^[81]毎日大量の機密データを送信しているため、国家活動と民間企業の両方にとって不可欠です。^{[81]これらのケーブルを流れるデータの量と機密性の増加のきっかけの1つは}、クラウドコンピューティングの世界的な台頭です。^[90]

例えば、米軍は紛争地域から米国の司令部スタッフへのデータ転送に海底ケーブルネットワークを使用しています。 激しい作戦中にケーブルネットワークが遮断されると、地上の軍隊に直接的な影響を及ぼす可能性があります。^[91]

ケーブルサービスの重要性は、その地政学的影響力を大きくします。研究者は、ケーブルネットワークにおける国家の優位性は政治的圧力を及ぼし、^{[88] [85]}世界的なインターネットガバナンスを形作る可能性があると主張しています。^[81]

世界のケーブルインフラにおける国家による優位性の一例として、中国の「デジタルシルクロード」戦略が挙げられます。この戦略は中国のケーブルネットワークの拡張に資金を提供し、他国にネットワークを提供しているとしてしばしば批判されている中国企業HMNテクノロジーズは、世界市場シェアの最大10％を占めています。^{[83] [92]一部の批評家は、東アフリカとヨーロッパを結ぶ}PEACEケーブルなど 、世界の海底ケーブルの約25％に関与している重要なケーブルインフラへの中国の投資により^、中国はデータトラフィックを自国のネットワークに再ルーティングし、政治的圧力をかけることができると主張しています。^[93]この戦略には、代替プロジェクトを支援する米国が対抗しています。^{[83] [88] [94]}

海底ケーブルは様々な潜在的な脅威にさらされている。これらの脅威の多くは、漁船、船の錨、地震、濁流、 さらにはサメの咬傷など、偶発的なものである。^{[83] [72] [73] [85] [95] [96]}

大西洋とカリブ海の断層調査によると、1959年から1996年の間に発生した断層のうち、自然現象によるものは9%未満であった。通信ネットワークに対するこの脅威に対応するため、ケーブルの埋設が行われた。1959年から1979年までのケーブル断層の平均発生率は、1,000 km (620 mi) あたり年間3.7件であった。1980年に始まったケーブルの埋設が広範に行われたため、1985年以降は1,000 kmあたり年間0.44件にまで減少した。^[97]

それでも、ケーブルの破損は決して過去のものではなく、大西洋だけでも年間50件以上の修理が行われており、^[98] 2006年、2008年、2009年、2011年に重大な破損が発生しています。

海底通信ケーブルにはいくつかの脆弱性があり、組織犯罪にとって格好の標的となっています。次のセクションでは、これらの脆弱性と、現在提案されている組織犯罪への対策をさまざまな観点から検討します。

これらのケーブルは国際水域にあるため遠隔地にあり、継続的な監視が困難であり、物理的な改ざん、データ盗難、サービス中断の標的としての魅力が高まっています。^[72]

ケーブルの脆弱性は、無人潜水艇（UUV）の開発などの技術進歩によってさらに悪化している。UUVは、探知を回避しながら秘密裏にケーブルを損傷することを可能にする。 ^[99]しかし、ローテクの攻撃でさえケーブルのセキュリティに重大な影響を与える可能性があり、2013年には、エジプトとヨーロッパを結ぶ主要ケーブルを切断したとして3人のダイバーが逮捕され、エジプトのインターネット速度が大幅に低下した。^{[91] [100]}朝鮮海峡の例でわかるように、浅瀬でもケーブルはリスクにさらされている。^[101]このような海路は、複数の国が利害対立する「海上チョークポイント」としてマークされることが多く、船舶活動や紛争による被害のリスクが高まっている。^[84]

さらに、ほとんどのケーブルの位置は公開されているため^[84]、サービスの妨害やケーブル材料の盗難などの犯罪行為の格好の標的となり、重大な通信障害につながる可能性があります。^{[101] [102]海底ケーブルの盗難は}ベトナムで報告されており、2007年には11km以上のケーブルが行方不明になり、後に漁船で発見されたと推定されています。メディアの報道によると、ケーブルを売ろうとした漁船によるものとされています。^{[103] [104]}

通常、ケーブルは水深2,000メートル未満の海域に埋設されるが、公海漁業や底引き網漁業に対する防御手段として、より深い海底に埋設されることが増えている。^{[72] [73]}しかし、これは組織犯罪による物理的な攻撃に対しても有利になる可能性がある。

さらなる技術的解決策としては、高度な保護ケース^[72]や、UUVなどによる監視がある。^[91]しかし、このような技術的解決策は実施が困難な場合があり、公海の遠隔地に限られている。^[72]提案されている他の解決策には、保護区域または安全区域と罰則による空間モデリング、^{[86] [102] [99]}監視のための資源の増加、^[101]国家間および国家と民間部門間のより協調的なアプローチなどがある。^{[83] [105] [78] [99]}しかし、これらの解決策をどのように実施し、施行するかはまだ決まっていない。^[102]このようにケーブルが遠隔地にあるため、物理的な攻撃とその保護の両方が複雑になる。

陸上局は、電気測定によってケーブルの断線箇所を特定することができます。たとえば、拡散スペクトル時間領域反射測定法（SSTDR）は、ライブ環境で非常に迅速に使用できる時間領域反射測定法の一種です。現在、SSTDRは20ミリ秒で完全なデータセットを収集できます。 ^[106]拡散スペクトル信号がワイヤに送信され、反射信号が観測されます。次に、送信された信号のコピーと相関関係が調べられ、信号の形状とタイミングにアルゴリズムが適用されて断線箇所が特定されます。

ケーブル修理船が現場に派遣され、破損箇所の近くにマーカーブイを投下する。状況に応じて数種類のグラップルが使用される。問題の海底が砂地の場合、硬い突起の付いたグラップルを使用して海面を掘り下げ、ケーブルをキャッチする。ケーブルが岩場の海面にある場合、グラップルはより柔軟で、変化する海面に合わせて調整できるように全長にわたってフックが付いている。^[107]特に深い水域では、ケーブルは単体では持ち上げるのに十分な強度がない場合があるため、フックを掛けた直後にケーブルを切断する特殊なグラップルが使用され、一度に 1 本のケーブルだけが水面に引き上げられ、新しい部分が接合される。^{[108]修理されたケーブルは元のケーブルよりも長いため、余った部分は意図的に}海底に「U」字型に敷かれる。浅い水域にあるケーブルの修理には潜水艇を使用できる。

重要なケーブルルートの近くの多くの港は、ケーブル修理専門船の拠点となった。ノバスコシア州ハリファックスは、 20世紀のほとんどの間、そのような船が6隻ほど拠点としていた。その中には、 CSサイラス ウェスト フィールド、CSミニア、CS マッケイ ベネットなどの長寿船も含まれていた。最後の2隻は、 RMSタイタニック号の沈没事故の犠牲者を救助する契約を結んだ。これらの船の乗組員は、ケーブル敷設を修理し改善するための「プラウ」などの多くの新しい技術や装置を開発した。

ますます高度なサイバー攻撃がケーブル上のデータトラフィックを脅かしており、その動機は国家主体または非国家主体による金銭的利益、スパイ活動、恐喝にまで及びます。 ^{[83] [91] [87]}さらに、ハイブリッド戦術はケーブルで転送されるデータを妨害したり、武器化したりすることさえあります。^[87]たとえば、低強度のサイバー攻撃はランサムウェア、データ操作、盗難に使用される可能性があり、^{[109] [87]国家間の紛争で}サイバー犯罪やグレーゾーン戦術を使用する新たな機会が生まれます。^{[110] [111]}

拘束力のある国際的なサイバーセキュリティ基準が存在しないと、組織犯罪に利用される可能性のあるサイバー攻撃への対処にギャップが生じる可能性がある。^[87]しかし、特定の行為者や動機に事件を帰属させることは、特にサイバー空間では困難な場合がある。^[112]

サイバー攻撃の高度化により、ケーブルはサイバースパイ活動に対して脆弱であり、セキュリティが複雑化している。ケーブルの盗聴、ネットワーク管理システムへのハッキング、ケーブル陸揚局の標的化などの技術により、ロシア、米国、英国などの諜報機関による秘密のデータアクセスが可能になっている。これらが主なプレイヤーとして挙げられている。^{[84] [101]}

これらの活動は戦略的動機と経済的動機の両方によって推進されており、技術の進歩により傍受やデータ操作がより効果的になり、検出が困難になっています。^[83]脆弱性を高める最近の技術進歩には、コンポーネントの制御を集中化するリモートアクセスポータルやリモートネットワーク管理システムの使用が含まれ、攻撃者はトラフィックを監視し、データフローを妨害する可能性があります。^{[83] [90]}

情報収集技術は19世紀後半から使われてきた。戦争が始まると、各国は相手側のケーブルを切断し、監視されていたケーブルに情報の流れを誘導することが多い。最も野心的な試みは 第一次世界大戦で、イギリス軍とドイツ軍は水上艦艇や潜水艦でケーブルを切断し、他国の世界的な通信システムを組織的に破壊しようとした。^[113]

冷戦中 、 アメリカ海軍 と 国家安全保障局（NSA）はアイビーベルズ作戦でソ連の海底通信回線  に盗聴器を仕掛けることに成功した。

こうした歴史的な情報収集手法は、盗聴の脅威を最小限に抑えるエンドツーエンドの暗号化の普及などの技術的進歩によって最終的に対抗されました 。

暗号化、アクセス制御、継続的な監視などの海底ケーブルのサイバーセキュリティ戦略は、主に不正なデータアクセスの防止に重点を置いていますが、前述のように脆弱で遠隔地にある公海上のケーブルの物理的保護には十分に対処していません。 ^[91]その結果、サイバーセキュリティプロトコルは沿岸の着陸地点の近くでは効果的ですが、広大な外洋にわたる施行は困難になります。^[91]これらの制限に対処するために、専門家は、特に国際水域における管轄権の曖昧さを考慮して、物理的セキュリティ対策と国際協力および法的枠組みを統合した、より広範で多層的なアプローチを提案しています。^{[87] [102]}特に、海底ケーブルに固有のサイバーセキュリティ基準を確立するための多国間協定は、最終的には効果的な保護を妨げ、組織犯罪に頻繁に悪用される国際水域における管轄権の曖昧さとその結果生じる施行のギャップを埋めるのに役立つと強調されています。^[87]

一部の学者は、保護を強化するために沿岸警備隊や通信規制当局などのさまざまな機関の監視と対応能力の向上を推奨し、欧州連合（EU）の調整を強化することを主張している。 ^[83] ケーブル所有における民間企業の極めて重要な役割を考えると、一部の専門家は、政府とテクノロジー企業間のより強力な協力関係を築き、リソースをプールし、この重要なインフラに合わせた革新的なセキュリティ対策を開発する必要性も強調している。^[91]

漁船は海底通信ケーブルの偶発的な損傷の主な原因です。^{[83] [72]}しかし、いくつかの学術的議論と最近の事件は、地政学的戦術がケーブルの安全性にこれまで予想されていた以上に影響を及ぼすことを指摘しています。^[81]これらの戦術には、漁船が通常の海上交通に溶け込み、攻撃を実行する容易さと可能性が含まれます。^[101]

トロール網がケーブル障害を引き起こす傾向は、冷戦中に悪用された可能性が高い 。たとえば、1959年2月、米国の大西洋横断通信ケーブル5本で連続12回の切断が発生した。これに対応して、米国海軍艦艇USS ロイ ・O・ヘイルはソ連のトロール船 ノボロシスク号を拿捕し、調査した。同船の航海日誌を調べたところ、ケーブルが切断されたとき、同船は各ケーブルの付近にいたことがわかった。ノボロシスク号の甲板上でもケーブルの破断部分が見つかった 。ケーブルは船の網に引きずられ、網を解放するために甲板に引き上げられた際に切断されたとみられる。ソ連は調査が不当であると主張したが、米国は  ロシアが（ソ連成立前に）署名した1884年の海底電信ケーブル保護条約を国際議定書違反の証拠として挙げた。 ^[114]

いくつかのメディアや組織は、特に2022年にロシアの漁船が損傷した海底ケーブルの上を最大20回通過したことを示唆しており、潜在的な政治的動機とロシア側によるハイブリッド戦争戦術の可能性を示唆している。^{[115] [116]}海底ケーブル付近でのロシア海軍の活動は、海底ケーブルを標的としたハイブリッド戦争戦略の増加と結び付けられることが多く、そこでは破壊工作が紛争中に通信ネットワークを混乱させ、敵対国を不安定化させるツールとして機能すると主張されている。^{[83] [85]}これらの戦術は、ケーブルのセキュリティを重大な地政学的問題に引き上げる。^[85]犯罪者はさらに、経済を不安定化させたり、政治的メッセージを伝えたりすることを目的として、経済戦争の手段としてケーブルを標的にする可能性がある。^{[91] [84] [87]}このように、高度に政治化された海域での海底通信ケーブルの妨害には、ますます注目を集めている重大な政治的要素がある。

2024年11月にバルト海でリトアニアとスウェーデンの間、およびフィンランドとドイツの間でケーブルが2回切断された後、ボリス・ピストリウス国防相は次のように主張した。「これらのケーブルが偶然に切断されたと信じている人は誰もいません。また、これらが船の錨による事故で、それが偶然に損傷を引き起こしたという説も信じたくありません。したがって、誰がやったのか具体的にはわかりませんが、これは「ハイブリッド」行為であると言わざるを得ません。また、まだわかっていませんが、これは妨害行為であると想定しなければなりません。」 ^{[117] [118]} 

この声明は、ケーブルの妨害を国家安全保障に対する脅威として認識するという現在の議論を強調しており、最終的には国際的な文脈での安全保障化につながる。 ^[119]

技術的およびサイバーセキュリティの観点からすでに指摘されているように、解決策としての協力は、海底ケーブルを取り巻く複雑な課題に対処するために不可欠であることが広く認識されています。特に、海底ケーブルのグローバルな性質と、組織犯罪などの国境を越えた脅威に対する脆弱性を考えると、その重要性は増しています。 ^{[83]この協力的なアプローチの重要な側面は、}国際ケーブル保護委員会（ICPC）など、ケーブルに特化した既存の組織を強化することです。これらの組織は、主要な海底関係者を代表し、関係者間の協力と情報共有を促進する上で重要な役割を果たしています。^{[83] [84]}このような組織は、ケーブルセキュリティに関する包括的かつ調整されたグローバル戦略を策定し、実施するために不可欠であると主張されています。^[102]

米国などの西側諸国政府は、世界各地のケーブルネットワークに対する中国の支配と影響力を懸念しており、それに対する重要な政治的対抗策として、同盟国所有のケーブルプロジェクトを財政的に支援したり、外交圧力や規制措置を講じたりしている。^{[120] [83] [88] [94]}同様に、NATOは警戒を強化し、パトロールや監視活動を増やして、特にロシアのウクライナに対する軍事侵攻を踏まえ、ロシアの活動が活発化する地域のケーブルを保護する。^{[85] [121]}

海底ケーブルは、国連海洋法条約（UNCLOS）の枠組み内で国際的に規制されており、特に第112条、第97条、第112条、第115条の規定を通じて、国際水域および大陸棚を越えた海底ケーブル敷設の運用の自由を義務付け、船舶事故に対する保護措置を奨励している。^[122]

しかし、海底ケーブルは重大な法的課題に直面しており、国連海洋法条約（UNCLOS）における具体的な法的保護や、特に国際水域における新たな脅威に対する執行メカニズムが欠如している。^{[81] [122] [102] [87]}この状況は、米国やトルコなどの主要国が条約を批准していないことでさらに複雑になっている。^[84]多くの国では、海底ケーブルの破壊や盗難を犯罪とする明示的な法的規定が欠如しており、管轄権の曖昧さが生じ、組織犯罪がそれを悪用できる。^{[83] [87] [102] 1884年の}海底電信ケーブル保護条約などのその他の法的枠組みは時代遅れであり、サイバー攻撃やハイブリッド戦術などの現代の脅威に対処できていない。^[87]管轄権が不明確で執行メカニズムが弱いため、海底ケーブルを組織犯罪から保護することが困難になっている。

北極海は、広大で遠隔地での監視と執行に伴う課題の典型例であり、犯罪者が悪用できる法の空白を残している。北極では、海底ケーブルの保護を監督する中央国際機関が存在せず、NATOのような軍事組織に依存しているため、一般的に協調された世界的対応が妨げられている。^[74]

そのため、 ICPCなどの組織は、海底ケーブルの安全を確保するために、最新のより包括的な法的枠組みの必要性を強調している。^[123]

海底ケーブルを組織犯罪から保護するという法的課題により、条約改正から国内法の改革、多層的なガバナンスモデルに至るまで、さまざまな勧告がなされている。

一部の学者は、協力的な監視と執行プロトコルを含む、ケーブルを広範囲に保護するためにUNCLOSを更新する必要があると主張している。^{[122]さらに、}海洋法、国家責任、武力行使に関する法律の原則を創造的に適用して、ケーブルの保護を強化することができる。 ^[87]執行の問題は、国内法をUNCLOSに合わせ、国家対応プロトコルを実施し、ケーブル事故に関する連絡窓口を合理化することで対処できる。^[87] NATOなどの組織の関与が高まっていることから、ケーブルのセキュリティにおける軍事および非軍事アクターの役割を明確にし、多層ガバナンスモデルを強化することを推奨する人もいる。^{[74] [105]}

これらの法的解決策は有望に思えるが、国際条約の複雑さ、国際協力の必要性、ケーブル損傷の国内犯罪化の欠如、技術的脅威の進化の性質により、実際の実施は依然として課題となっている。^{[81] [83] [87] [102]} さらに、国際水域におけるUNCLOSの曖昧な管轄権が効果的な執行を妨げている一方で、政治的利益が限られているため条約の発展が妨げられている。^{[81] [83] [85]}

海にケーブルが存在すると、海洋生物にとって危険となる可能性があります。ケーブル設置の増加と、今日の社会が求める相互接続の需要の増加により、環境への影響は増大しています。

海底ケーブルはさまざまな方法で 海洋生物に影響を与える可能性があります。

ケーブルの設置やメンテナンスによって海底生態系が乱される可能性があります。ケーブル設置の影響は一般的に特定の地域に限定されます。乱れの強さは設置方法によって異なります。

ケーブルは、海底のいわゆる底生帯に敷設されることが多いです。底生帯とは、底生生物、ハマグリ、カニなどが生息する海底の生態学的領域であり、海洋生物の生息地となる水中の物質や粒子の堆積物である表層堆積物が存在する場所です。

ケーブル敷設、水ジェットによる溝掘り、または耕起によって堆積物が損傷を受ける可能性があります。これにより堆積物が再加工され、堆積物を構成する基質が変化する可能性があります。

いくつかの研究によると、底生生物相はケーブルの存在によってわずかに影響を受けるだけである。しかし、ケーブルの存在は生物の行動障害を引き起こす可能性がある。^[124]主な観察結果は、ケーブルの存在がイソギンチャクの付着のための硬い基質を提供していることである。これらの生物は、通常これらの生物には適さない柔らかい堆積物を通るケーブルの周囲に多数見られる。これはカレイの場合にも当てはまる。あまり観察されていないが、ケーブルの存在は水温を変え、それによって周囲の自然生息地を乱すこともある。

しかし、こうした障害は長期間にわたって持続するものではなく、数日以内に安定することもある。ケーブル事業者は、敏感で脆弱な生態系のある地域を避けるようにケーブルを配線する対策を講じようとしている。

海洋動物がケーブルに絡まることは、ケーブル損傷の主な原因の1つです。ケーブルに絡まって損傷を与える主な動物は、クジラとマッコウクジラです。これらの動物とケーブルが接触すると、負傷したり、時には死亡したりすることがあります。1877年から1955年の間に行われた調査では、クジラの絡まり​​が原因でケーブルが破裂したケースが16件報告されており、そのうち13件はマッコウクジラによるものでした。1907年から2006年の間には、39件の同様の事故が記録されています。^[125]このような事故を防ぐために、ケーブルを埋める技術が徐々に導入されつつあります。

海底ケーブルは海底に設置されていますが、漁業活動によってケーブルが損傷する可能性があります。海底を削ったり、トロール網やケージなどの装置を引きずったりする漁法を使用する漁師は、ケーブルを損傷し、ケーブルを構成する液体や化学物質、有毒物質の損失につながる可能性があります。

海底ケーブルの密集した地域は、漁業の危険が少ないという利点がある。底生生物や堆積物の多い地域を犠牲にして、これらの海域では制限や禁止措置により海洋生物がよりよく保護されている。研究では、ケーブル敷設地域周辺の生物に良い影響があることが示されている。^[126]

海底ケーブルは銅や光ファイバーで作られており、プラスチック、ワイヤー、合成材料の複数の保護層に囲まれています。ケーブルは、電気絶縁体として機能する誘電流体や炭化水素流体で構成されている場合もあります。これらの物質は海洋生物に有害な場合があります。^[127]

漁業、老朽化し​​たケーブル、ケーブルに衝突したり絡まったりする海洋生物によってケーブルが損傷し、有毒物質や有害物質が海に拡散する可能性があります。しかし、海底ケーブルの影響は、他の海洋汚染源と比較すると限られています。

また、堆積物に埋もれた汚染物質が放出されるリスクもあります。ケーブル敷設により堆積物が再浮遊すると、炭化水素などの有毒物質が放出される可能性があります。

予備分析により、堆積物の毒性レベルを評価し、堆積物汚染物質の再移動と拡散を回避するケーブルルートを選択することができます。また、新しい、より現代的な技術により、ケーブル建設に汚染の少ない材料を使用することが可能となります。^[125]

ケーブルの設置とメンテナンスには、音波や電磁波を発生させる機械や装置の使用が必要であり、宇宙での位置を特定したり通信するために波を使用する動物を妨害する可能性があります。水中の音波は、使用する装置、ケーブルが設置されている海底地域の特徴、およびその地域の起伏によって異なります。^[125]

水中の騒音や波は、特定の水中生物の行動を変化させ、例えば移動行動、コミュニケーションや繁殖の妨害などを引き起こす可能性がある。入手可能な情報によれば、海底ケーブル工事によって発生する水中騒音は、音響フットプリントが限定されており、持続時間も限られている。^[128]

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• チャールズ・ブライト（1898年）。『海底電信機：その歴史、構造、動作』クロスビー・ロックワード・アンド・サン。ISBN 9780665008672。
• Vary T. Coates および Bernard Finn (1979)。『回顧的技術評価: 1866 年の大西洋横断ケーブル』サンフランシスコ プレス。
• バーン・ディブナー (1959)。『アトランティック・ケーブル』。バーンディ図書館。
• Dzieza, Josh (2024年4月16日)。「海の下の雲: インターネットを支える目に見えない海運業界」The Verge 。 2024年4月16日閲覧。
• バーナード・フィン、ダチン・ヤン編 (2009)。『海底通信：進化するケーブルネットワークとその影響』 MIT プレス。
• KR Haigh (1968)。ケーブル船と海底ケーブル。米国海底ケーブル株式会社。
• Norman L. Middlemiss (2000)。ケーブルシップ。Shield Publications。
• ニコール・スタロシエルスキ（2015年）。海底ネットワーク（サイン、ストレージ、トランスミッション）。デューク大学出版局。ISBN 978-0822357551。
• ジョン・スティール・ゴードン（2000年）。『海の下の糸』。ワールド・オブ・ブックス。ISBN 978-0743231275。

• 国際ケーブル保護委員会 – 世界中の海底ケーブルの登録簿が含まれています（ただし、期待するほど頻繁に更新されるわけではありません）
• 海底通信ケーブルのタイムライン、1850～2010年
• キングフィッシャー情報サービス – ケーブル認識; 英国漁師の海底ケーブル認識サイト
• オレンジの漁師/海底ケーブル情報
• オレゴン漁師ケーブル委員会 2006-02-03ウェイバックマシンにアーカイブ

• 大西洋ケーブルと海底電信の歴史 – ワイヤーロープと海底ケーブル産業
• マザーアース・マザーボード –ニール・スティーブンソンによる海底ケーブルに関するWiredの記事
• Medford, LV; Meloni, A.; Lanzerotti, LJ; Gregori, GP (1981 年 4 月 2 日)。「大西洋横断通信ケーブルの地磁気誘導」。Nature . 290 ( 5805): 392–393. Bibcode :1981Natur.290..392M. doi :10.1038/290392a0. ISSN  1476-4687. S2CID  4330089. 2022 年 7 月 21 日閲覧。
• ハント、ブルース J. (2004)。「ロード・ケーブル」。ユーロフィジックス・ニュース。35 ( 6): 186。Bibcode :2004ENews..35..186H。doi : 10.1051 /epn:2004602。
• ウィンクラー、ジョナサン・リード。ネクサス：第一次世界大戦における戦略的通信とアメリカの安全保障。（マサチューセッツ州ケンブリッジ：ハーバード大学出版局、2008 年）Wayback Machineに 2008-05-10 にアーカイブ。米国政府が第一次世界大戦中に海底ケーブルを含む通信回線の戦略的重要性をどのように発見したかについて説明します。
• アルカテルの海底ケーブルの設置と修理方法を示すアニメーション
• 切断された網の修復作業開始
• 海底ネットワークの柔軟性 – オーシャンニュース＆テクノロジー誌 2014 年 12 月号

• TeleGeography による海底ケーブルマップ
• TeleGeography による海底ケーブル地図のギャラリー。2000 年以降の進化を示しています。2008 年の地図は Guardian に掲載され、2014 年の地図は CNN に掲載されました。
• 大西洋横断ケーブルの米国の着陸地点の地図と衛星画像
• 太平洋横断ケーブルの米国着陸地点の地図と衛星画像
• 英国周辺海域の海底ケーブルの位置とルート情報