Absolute Globalisierung: Wie Unterwasser-Internetkabel den Planeten zusammengeführt haben

Obwohl das globale Starlink-Satellitensystem, das den Nutzern Hochgeschwindigkeitsinternet bietet, derzeit alle Schlagzeilen beherrscht, bleiben die Statistiken kategorisch: 95 Prozent des weltweiten Netzes sind Glasfaserkabel. Die Drähte, die das "World Wide Web" bilden und Regionen auf verschiedenen Kontinenten miteinander verbinden, verlaufen entlang des Meeresbodens und des Meeresgrundes.

Bis Ende 2021 befand sich ein großer Teil der Glasfasernetze unter der Kontrolle von Ländern und Telekommunikationsunternehmen. Dem Wall Street Journal zufolge sind die vier globalen IT-Unternehmen – Microsoft, Google, Meta und Amazon – die Hauptabnehmer von Glasfaserkapazitäten. Sie besitzen einen Anteil von 65 %.

Und diese Tatsache bereitet den Branchenexperten leichte Sorgen. Der Grund dafür ist, dass die großen "Player" im Bereich der Internetdienste die Infrastruktur übernehmen können, um ihre Lieferungen zu gewährleisten.

Die WSJ-Journalisten ziehen eine Parallele – wozu könnte es führen, wenn Amazon alle Straßen besitzt, die es für die Auslieferung von Paketen nutzt? Das bedeutet, dass die Verkehrsgeschwindigkeit für normale Nutzer erheblich reduziert wird, während die vier Unternehmen maximale Priorität bei minimalen Verzögerungen erhalten.

Und während die Befürchtungen der Experten berechtigt sind, haben die normalen Nutzer in Wirklichkeit davon profitiert. Das Auftauchen großer Unternehmen im IT-Segment hat die Preise für Netzzugangsdienste gesenkt. Betrachtet man die Datennutzung, so ist die Geschwindigkeit weltweit um 41 % gestiegen.

Harz, Hanf oder eine Schicht Guttapercha – wie Wissenschaftler und Geschäftsleute versuchten, den Meeresboden zu erobern

1839 stellten die Wissenschaftler William Cook und Charles Wheatstone der Welt ihre Erfindung vor: den Telegraphen. Im selben Jahr wurde die Idee einer Kommunikationslinie über den Atlantik geboren. Der Hauptbefürworter dieser Idee war Samuel Morse, der vielen durch die Erfindung des Morsezeichens bekannt ist. Der amerikanische Erfinder setzte die Idee bereits nach drei Jahren um. Im Jahr 1842 gelang es ihm, einen Draht im Hafen von New York zu verlegen. Leider war der Triumph nur von kurzer Dauer – kurze Zeit später wurde das Kabel von örtlichen "Glücksrittern" beschädigt. Die Goldsucher hielten das Kabel fälschlicherweise für einen Meeresschatz und schnitten es deshalb auf.

Obwohl einige der ersten "Schädlinge" im Bereich der Telekommunikation Menschen waren, waren sie nicht das Haupthindernis für die Entwicklung von Unterwassersystemen. Die Langlebigkeit und Haltbarkeit des Kabels waren Probleme, die so schnell wie möglich gelöst werden mussten. Zur Isolierung der Drähte verwendete Morse Gummi und geteerten Hanf. Dies war jedoch nicht genug.

Glücklicherweise war 1842 das Jahr, in dem das Palaquium-Gutta-Harz entdeckt wurde. Sie wurde von dem Chirurgen William Montgomery aus Indien nach Europa gebracht. Das Guttapercha genannte Material zeichnete sich durch seine Elastizität und hohe Festigkeit aus. Montgomery sah in dem Material eine Zukunft – es war möglich, chirurgische Instrumente daraus herzustellen. Der britische Wissenschaftler Michael Faraday hingegen kam auf die Idee, Guttapercha als Grundlage für einen Isolator zu verwenden.

Um 1850 gab es weltweit mehr als 50 Telegrafengesellschaften, und viele von ihnen waren daran interessiert, Verbindungen zwischen den Kontinenten herzustellen. Einigen gelang dies ohne Schwierigkeiten. So verbanden beispielsweise die Brüder Jacob und John Watkins Brett, Inhaber der English Channel Submarine Telegraph Company, Frankreich und Großbritannien miteinander. Zu diesem Zweck wurde ein Draht über den Ärmelkanal gespannt. 

Im selben Jahr beschloss der Ingenieur Frederick Gisborne, ein ehrgeiziges Projekt in Angriff zu nehmen. Der kanadische Besitzer einer Telegrafengesellschaft wollte eine Kommunikationsverbindung entlang der amerikanischen Küste aufbauen. Der Plan sah vor, eine Verbindung auf dem nordöstlichen Teil des Geländes zu errichten. So war es möglich, Neuschottland und Neufundland zu verbinden. Leider war die Strecke nicht rentabel, so dass Gisbornes Unternehmen 1853 geschlossen wurde.

Ein Jahr später wurde Cyrus Field, ein Geschäftsmann, der mit großen Finanztransaktionen und Papierverkäufen befasst war, auf Gisbornes Projekt aufmerksam. Der Unternehmer interessierte sich für die Idee, eine Linie zwischen Neufundland und Irland zu verlegen, wofür er sowohl Morse als auch den Leiter des Nationalen Observatoriums in Washington, Matthew Fontaine Maury, zu Rate zog.

Der Geschäftsmann gründete den New York, Newfoundland & London Telegraph, mit Peter Cooper, Moses Taylor und Marshall Owen Robert als Geschäftspartner. Zur gleichen Zeit gründete der Unternehmer die Atlantic Telegraph Company in London. Dadurch erhielt Field Zuschüsse von der britischen und der amerikanischen Regierung.

London bewilligte 14.000 Pfund pro Jahr, die später auf 10.000 Pfund gesenkt wurden; Washington, D.C. bewilligte widerwillig 70.000 Dollar. Die amerikanische Regierung war besorgt über die Tatsache, dass beide Enden des Kabels in britisch kontrolliertem Gebiet lagen.

Die Menschheit hat gesiegt, aber das ist erst der Anfang

Ein Kabelprojekt über den Atlantik wurde genehmigt. Der erste Versuch, eine transatlantische Verbindung herzustellen, wurde 1957 unternommen. Das Kabel bestand aus sieben Stücken Kupferdraht. Latex und Guttapercha wurden als Isolierung verwendet. Zusätzlich wurde der Draht durch eine Umhüllung aus geteertem Hanf geschützt. Der äußere Mantel des spiralförmigen Drahtes bestand aus Metalldraht. Der imposante Draht funktionierte nicht - er verschlechterte sich schnell und brach schließlich.

Ein erneuter Versuch im Juni 1958 scheiterte. Die Ursache war die gleiche Abnutzung, gefolgt von einem Bruch. Zwischen Juli und August 1958 wurde die Verlegung des Kabels abgeschlossen. Zwei Schiffe fuhren aufeinander zu. Am 29. Juli kreuzten sich die Wege von "Agamemnon" und "Niagara". Sie verbanden Kabel mit einer Gesamtlänge von 4.000 km.

Mitte August wurde ein historisches Telegramm verschickt. Königin Victoria, die damals Großbritannien regierte, beglückwünschte US-Präsident James Buchanan zur Eröffnung der Linie. Sie beanspruchte den Sieg für sich und sprach von einer "großartigen internationalen Arbeit". Die Übertragung von 103 Wörtern dauerte 16 Stunden. Der US-Staatschef erklärte, dies sei "ein glorreicher Triumph, weil er der Menschheit weit mehr nützt als alles, was jemals auf dem Schlachtfeld gewonnen wurde". Es dauerte 10 Stunden, um den gesamten Text von 143 Wörtern zu übermitteln.

Es ist faszinierend, dass es nach heutigen Maßstäben so lange dauerte, eine kurze Nachricht im Morsecode zu übermitteln. Die derzeitige Übertragungsgeschwindigkeit beträgt mehr als 200 Terabit pro Sekunde. Die rekordverdächtige Bandbreite ist die MAREA-Leitung, die zwischen den USA und Spanien verlegt wurde. Das gemeinsame Projekt des Telekommunikationsunternehmens Telxius und der beiden Tech-Giganten Meta und Microsoft, das Bilbao und Virginia Beach miteinander verbindet, weist ein Ergebnis von 224 Tbps auf.

Woraus ein moderner Unterwasserkabel besteht

Unterwasserleitungen (von denen es weltweit mehr als 436 gibt), bestehen aus mehreren Glasfasersträngen. Die Stränge sind nicht dicker als ein menschliches Haar. Ein typischer Draht hat 4-12 solcher Litzen. Wenn er an einer Stelle verlegt wird, an der er nicht besonders geschützt werden muss, ist er etwa so dick wie ein Daumen. Ein solches Kabel ist mit einer Kevlar-"Panzerung", rostfreiem Stahl und einer Kunststoffschicht überzogen.

In flachem oder tiefem Wasser, wo das Kabel widerstandsfähiger sein muss, entspricht der Durchmesser des Kabels der Größe Ihres Handgelenks. Der am besten geschützte Draht besteht aus einem Kupferrohr, durch das Strom fließt. Es wird benötigt, damit die Signalverstärker funktionieren. Da entlang des Kabels alle 40-80 Kilometer Repeater installiert sind, die das Signal verstärken, verwendet die Kabelstruktur Kupfer, um diese zu versorgen.

Das Kupfer ist von einem Kunststoffrohr umgeben, gefolgt von einer Aluminium-Schockbarriere und einer Stahllitze. Zusätzlich kann das Kabel mit einem weiteren Stahldraht umflochten werden, wenn ein zusätzlicher Schutz erforderlich ist, dann mit Nylondraht und schließlich mit Harz. Das letzte Element ist eine Kunststoffbeschichtung zur Versiegelung. Übrigens beträgt die Gesamtlänge der Kabel bis zu 1,3 Millionen Kilometer.

Wie Kabel verlegt werden

Die Kabel müssen zunächst auf ein Verlegeschiff verladen werden, das sie aufs Meer hinausbringt. Einige dieser Schiffe können bis zu 2.000 Kilometer Kabel an Bord haben. Allein das Verladen des Kabels kann 3 bis 4 Wochen dauern, danach kann es mit der richtigen Ausrüstung verlegt werden. Die Geschwindigkeit dieses Prozesses beträgt etwa 200 Kilometer pro Tag.

Sobald das Kabel an Bord des Schiffes geladen ist, wird es vom Ufer aus verlegt und senkt sich allmählich auf den Meeresboden. Das Schiff, das das Kabel verlegt, nähert sich dem Land so weit wie möglich, ohne auf Grund zu laufen, und beginnt zu graben. Die Schiffe ziehen den Pflug hinter sich her. Gleichzeitig hebt er einen Graben aus und legt den Draht dort ab.

Manchmal muss das Kabel angehoben werden, z. B. wenn es auf ein anderes Kabel stößt oder wenn es nicht eingegraben werden kann. Die Route, die das Schiff nimmt, wird sorgfältig geplant - Unterwasserberge, Täler, Korallenriffe, Felsen und Verwerfungslinien werden berücksichtigt. Vorzugsweise werden die Kabel an Stellen verlegt, an denen die Gefahr einer Beschädigung durch Anker und Fischtrawler möglichst gering ist. Um Zeit zu sparen, können die Schiffe die Leitung von zwei verschiedenen Punkten aus verlegen und dann die beiden Kabel miteinander verbinden.

Was das Kabel gefährdet und wie man es repariert

Tatsächlich fallen Unterseekabel häufig aus, was aber von den meisten Nutzern nicht bemerkt wird. Da die meisten Unternehmen das Signal über mehrere Leitungen verteilen, hat der Bruch eines Kabels keine schwerwiegenden Folgen.

Um den Bruch zu finden, senden Sie einfach ein Lichtsignal und messen die Länge bis zur Verluststelle durch einfache mathematische Berechnung. Ein Schiff wird dann zum Einsatzort geschickt und repariert das beschädigte Kabel. In den meisten Fällen wird das Kabel einfach eingehakt, vom Meeresboden gehoben und repariert.

Wenn die Tiefe zu groß ist und es nicht möglich ist, den beschädigten Abschnitt zu heben, wird ein ferngesteuertes Gerät eingesetzt. Im Durchschnitt dauert es etwa eine Woche, bis die Strecke wiederhergestellt ist, und die Geschwindigkeit hängt von der Entfernung zum Unfallort ab. Je leichter das Team die Stelle erreichen kann, desto schneller wird die Leitung wiederhergestellt.

Welche Faktoren verursachen Kabelbrüche?

Mehr als 65 % der Unfälle werden von Schiffsankern verursacht. Sie können sich versehentlich in einem Kabel verfangen und es zerreißen. Die Integrität wird durch Naturkatastrophen wie Erdbeben beeinträchtigt. Anfang 2022 kam es in der Nähe des Inselstaates Toga zu einem Vulkanausbruch. Die Folge war ein Kabelbruch, der es den Bewohnern unmöglich machte, ein stabiles Hochgeschwindigkeitsnetz zu nutzen. Da das nächstgelegene Reparaturschiff 4 700 km entfernt war und die Besatzung warten musste, bis die Störung keine Gefahr mehr darstellte, dauerte es vier Wochen, bis der Schaden behoben war.

Ein kleiner Teil der Pannen geht auf das Konto von Haien, die aus irgendeinem Grund die Drähte sehr attraktiv finden. Schon mehrfach wurden Haie beim Anknabbern von Kabeln erwischt, und niemand kann mit Sicherheit sagen, was die Ursache dafür ist. Das ungewöhnliche Verhalten der Haie wird wahrscheinlich durch elektromagnetische Felder beeinflusst. Eine andere Version ist, dass die Haie neugierig sind. Um Schäden an den Kabeln zu vermeiden, schirmt Alphabet sie mit einem zusätzlichen "Anti-Hai"-Mantel ab.



Was passiert, wenn ein Kabel ausfällt?

Die typische Lebensdauer von Kabeln wird auf etwa 25 Jahre geschätzt, aber sie läuft nie wirklich ab. In der Regel werden Drähte vor Ablauf von 25 Jahren technisch veraltet sein. Im Zuge des technischen Fortschritts genügen alte Leitungen nicht mehr den neuen Kapazitätsanforderungen. Deshalb werden neue Kabel verlegt, um sie zu erhöhen.

Es gibt viele Möglichkeiten für Kabel, die nicht mehr verwendet werden. So können sie beispielsweise an Orte umgeleitet werden, an denen keine hohe Bandbreite benötigt wird. Das senkt die Kosten erheblich, denn es ist viel billiger, Kabel umzuverlegen, als eine neue Leitung zu bauen. Einige Unternehmen erhalten das Recht, die Kabel herauszureißen und als Rohmaterial zu entsorgen. Alternativ kann mit den alten Drähten nichts gemacht werden. Auch ohne die Weiterleitung von Signalen dienen sie als hervorragendes seismisches Netz für Wissenschaftler, die geologische Strukturen und Erdbeben untersuchen. Solche Kabel werden als dunkle Glasfaser bezeichnet.

Warum Satelliten die Glasfaserkabel nicht ersetzen können

Im Jahr 2015 schufen Elon Musk und sein Unternehmen SpaceX das globale Satellitensystem Starlink. Das Hauptziel von Starlink besteht darin, den Zugang zu einem Hochgeschwindigkeitsnetz in Regionen zu ermöglichen, in denen es kein Kabel gibt. Der Dienst kann inzwischen in 36 Ländern bestellt werden, und Starlink hat 400.000 aktive Abonnenten. Der Zugang zum Netz erfolgt über rund zweitausend Satelliten, die in einer niedrigen Umlaufbahn fliegen.

Die Verheißungen der Satellitenkommunikation werden durch ihre geringe Popularität in den Schatten gestellt. Nach Angaben des Raumfahrt- und Satellitenberatungsunternehmens Euroconsult sind nur 43 Millionen Abonnenten über Satellit angeschlossen. Das ist 1 Prozent aller Internetnutzer.

Die Geschwindigkeit der Entwicklung wird auch durch die Wissenschaft und den unlauteren Wettbewerb beeinflusst. Die Internationale Astronomische Union hat SpaceX kritisiert. Nach Ansicht der Organisation ist Starlink zu einer großen Quelle der "Lichtverschmutzung" geworden. Für die Erforschung des Weltraums muss nämlich das Prinzip des "dunklen Himmels" beachtet werden. Die Lichtspuren der SpaceX-Satelliten verdecken den Himmel und verhindern die Erforschung der Galaxie. Nach Ansicht der Wissenschaftler beeinträchtigen solche Aktivitäten die Erforschung des Weltraums und machen es unmöglich, die nächtliche Umwelt zu schützen.

Und der Hauptkonkurrent von Starlink, der Satellitenbetreiber Viasat, hat bei der US-Bundeskommission für Kommunikation Beschwerde eingelegt. Das Unternehmen verlangte, dass der Start der neuen Starlink-Satelliten gestoppt wird, und zog vor Gericht. Viasat wollte, dass SpaceX auf Schäden durch die schnell wachsende Zahl von Starlink-Satelliten im Weltraum untersucht wird.

Angesichts dieser Behauptungen musste das Unternehmen von Elon Musk ein Design entwickeln, das die Helligkeit der Satelliten reduziert. Ab 2020 wird Starlink den DarkSat-Satelliten mit Blendschutzbeschichtung und den VisorSat-Sonnenschutzsatelliten nutzen.

Probleme mit dem Satelliteninternet weiterhin ungelöst

Der Hauptgrund für die geringe Nachfrage nach Netzzugang über Satellit ist der Preis. Um Starlink zu nutzen, müssen Sie 500 Dollar für das Endgerät (Antenne und Router) bezahlen. Weitere 100 Dollar sind monatlich für den Netzzugangsdienst zu entrichten. Die Geschwindigkeit beträgt 100 Mbit pro Sekunde. Die Dienste von Viasat sind sogar noch teurer – für die gleiche Bandbreite müssen Sie 200 Dollar bezahlen.

Da der Satellit und die Antenne einige hundert Kilometer voneinander entfernt sind, beträgt der Ping für eine stabile Verbindung 50-100 ms. Dies ist besonders wichtig für Nutzer, die viel Zeit mit Online-Spielen verbringen. Die Qualität der Verbindung wird durch Witterungseinflüsse beeinträchtigt: Schnee, Wind und Regen verringern entweder die Geschwindigkeit oder unterbrechen die Verbindung vollständig. Wenn Sie Starlink in einer Großstadt nutzen, liegt die Geschwindigkeit aufgrund von Interferenzen bei 25 Mbit.

Für die Installation des Satellitenterminals benötigen Sie spezielle Kenntnisse. Das Starlink-Abonnementpaket enthält nämlich eine 50x30 cm große und 4,2 kg schwere Antenne, die im Freien aufgestellt werden muss. Außerdem müssen Sie festlegen, wo die Antenne das Signal am besten empfangen kann. Glücklicherweise hat Starlink eine mobile App veröffentlicht, die Ihnen hilft, den Standort des Terminals zu bestimmen.

Die unmittelbare Zukunft des Satelliteninternets

Analysten in der Telekommunikationsausrüstungsbranche argumentieren, dass Satellit und Kabel nicht miteinander konkurrieren, weil sie unterschiedlichen Zwecken dienen. Während Glasfaserkabel weltweite Verbindungen ermöglichen, wird das Satelliteninternet derzeit vor allem in Regionen genutzt, in denen es aus wirtschaftlichen, geografischen oder politischen Gründen nicht möglich ist, Kabel zu verlegen.

Der Krieg Russlands mit der Ukraine, in dessen Verlauf das Starlink-Satellitensystem zur Grundlage für Kommunikation und Aufklärung im ganzen Land wurde, sollte nicht vergessen werden. Dank Starlink verhindern Angriffe auf kritische Infrastrukturen, dass die russische Armee der AFU Kommunikations- und Aufklärungsdaten vorenthalten kann. Die Aussichten für den Einsatz der Satellitenkommunikation in der Zukunft sind enorm, die Technologie wird die Globalisierung auf eine grundlegend neue Ebene bringen.

Derzeit hat das Satelliteninternet in Bezug auf Verfügbarkeit, Datenübertragungsgeschwindigkeit und Reaktionszeit das Nachsehen, aber diese Technologie ist noch sehr jung. Vergessen Sie nicht, dass die ersten Autos der Welt auch in Bezug auf Geschwindigkeit und Fahrverhalten den Rennpferden unterlegen waren. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts schoss die Entwicklung der Automobiltechnik jedoch so weit voran, dass die Industrieländer trotz jahrhundertealter Traditionen bereits Mitte des Jahrhunderts die Verwendung von Pferden vollständig aufgegeben hatten. Eine ähnliche Zukunft erwartet unsere vertrauten Kabel – auf allen Ebenen, vom Ladegerät bis zum Unterwasser-Internetkabel.