Construindo as veias da Internet: A saga dos cabos submarinos globais
O concerto está em Londres. Você está assistindo-o ao vivo de sua casa em Atlanta. O que torna isso possível é uma rede de cabos submarinos que se estendem pelos contornos frios e escuros do leito do oceano, transmitindo imagens e sons à velocidade da luz através de feixes de fibras de vidro tão finas quanto um fio de cabelo, mas com milhares de milhas de comprimento.
Esses cabos, com apenas cerca de espessura de uma mangueira de jardim, são maravilhas de alta tecnologia. O mais rápido deles, o recém-concluído cabo transatlântico chamado Amitié, financiado pela Meta, Microsoft e outras empresas, pode transportar 400 terabits de dados por segundo. Isso é 400.000 vezes mais rápido do que a banda larga residencial comum, mesmo que você tenha a sorte de ter um serviço de gigabit de alta qualidade.
E ainda assim, os cabos submarinos também são considerados de baixa tecnologia, revestidos de alcatrão e desenrolados por navios, usando basicamente o mesmo processo utilizado na década de 1850 para instalar o primeiro cabo telegráfico transatlântico. A SubCom, uma fabricante de cabos submarinos sediada em Nova Jersey, evoluiu a partir de uma empresa de fabricação de cordas com uma fábrica próxima a um porto de águas profundas para facilitar o carregamento nos navios.
Embora os links via satélite estejam se tornando mais importantes, com sistemas em órbita como o Starlink da SpaceX, os cabos submarinos ainda são o trabalho duro do comércio e das comunicações globais, transportando mais de 99% do tráfego entre continentes. A TeleGeography, uma empresa de análise que monitora o setor, registra 552 cabos submarinos existentes e planejados, e mais estão a caminho à medida que a internet se espalha para todas as partes do mundo e permeia todos os aspectos de nossas vidas.
Você provavelmente sabe que gigantes da tecnologia como Meta, Microsoft, Amazon e Google operam os cérebros da internet. Eles são chamados de “hiperescaladores” por operarem centenas de data centers repletos de milhões de servidores. O que talvez você não saiba é que eles também estão assumindo cada vez mais o sistema nervoso da internet.
“O conjunto de cabos submarinos é o sangue vital da economia”, disse Alan Mauldin, analista da TeleGeography. “É assim que enviamos e-mails, chamadas telefônicas, vídeos do YouTube e transações financeiras.”
Dois terços do tráfego provêm dos hiperescaladores, segundo a consultoria McKinsey. E a demanda de dados dos cabos submarinos dos hiperescaladores está aumentando entre 45% e 60% ao ano, de acordo com o CEO da SubCom, David Coughlan. “Seu crescimento subjacente é bastante espetacular”, disse ele.
As demandas de dados dos hiperescaladores são impulsionadas não apenas por suas próprias necessidades de conteúdo, como fotos do Instagram e vídeos do YouTube vistos em todo o mundo. Essas empresas também costumam operar os negócios de computação em nuvem, como a Amazon Web Services e o Microsoft Azure, que são a base das operações globais de milhões de empresas.
“À medida que a fome mundial por conteúdo continua a aumentar, é necessário ter a infraestrutura adequada para atender a essa demanda”, disse Brian Quigley, responsável pelas redes submarinas e terrestres do Google.
Os primeiros cabos submarinos ligavam importantes rotas de comunicação, como Londres a Nova York. Essas rotas ainda são críticas, mas novas rotas estão levando a largura de banda para regiões muito além das mais comuns: a costa oeste da Groenlândia, a ilha vulcânica de Santa Helena a oeste da África, o extremo sul do Chile, nações insulares do Pacífico e a cidade de Sitka, Alasca, com 8.000 habitantes.
Isso faz parte de uma transformação gradual das comunicações submarinas. Antes, os cabos eram excepcionais, conectando alguns centros urbanos de alta prioridade, mas agora estão se tornando uma rede que abrange o mundo. Em outras palavras, os cabos submarinos estão começando a se assemelhar ao resto da internet, apesar dos altos custos e da tecnologia exótica envolvida.
No entanto, à medida que mais tráfego de internet percorre os cabos submarinos, também há motivos para preocupação. O sabotagem explosiva no ano passado dos gasodutos submarinos Nordstream 1 e 2, que conectam a Rússia e a Europa, foi muito mais difícil logisticamente do que cortar um cabo de internet com a espessura do seu polegar. Um aliado do líder russo Vladimir Putin afirmou que os cabos submarinos são alvos legítimos para ataques. Taiwan possui 27 conexões de cabos submarinos que o exército chinês poderia ver como alvos tentadores em um ataque.
Os riscos são evidentes: o desempenho da internet no Vietnã foi afetado por interrupções em seus cinco cabos submarinos por meses no início deste ano, e a explosão vulcânica na ilha de Tonga cortou a maioria das comunicações por semanas.
Mas esses riscos são superados pelos benefícios reais, desde os macroeconômicos até os puramente pessoais. A rede está se tornando mais confiável e capaz, com velocidades mais rápidas e um aumento de novos cabos que ampliam a rede além das atuais 870.000 milhas de rotas, o que incentivará mais e mais países a se unirem.
Isso torna a internet mais rica e resiliente para todos nós – incluindo você, para realizar seu trabalho e encontrar entretenimento depois do expediente.
Por que os cabos submarinos estão se espalhando
As vantagens econômicas são consideráveis. As conexões por cabos submarinos significam velocidades de internet mais rápidas, preços mais baixos, um aumento de 3% a 4% no emprego e um aumento de 5% a 7% na atividade econômica, de acordo com estimativas da McKinsey.
Ao mesmo tempo em que a demanda de tráfego dos hiperescaladores estava aumentando, as empresas de telecomunicações que tradicionalmente instalavam os cabos submarinos se afastaram do mercado.
“Cerca de 10 anos atrás, muitos provedores de telecomunicações tradicionais começaram a focar realmente na tecnologia sem fio e no que estava acontecendo em suas redes de última milha”, disse Frank Ray, responsável pela conectividade de rede de hiperescala para os negócios de computação em nuvem do Microsoft Azure. O tempo de espera para novos cabos se tornou mais longo, com a fase de planejamento sozinha estendendo-se para três a cinco anos. Os hiperescaladores precisavam assumir o controle.
Inicialmente, os hiperescaladores começaram com investimentos em projetos de terceiros, um movimento natural, uma vez que os cabos submarinos geralmente são operados por consórcios de muitos parceiros. Cada vez mais, os hiperescaladores estão construindo os seus próprios.
O resultado: uma construção maciça de cabos. A TeleGeography, que monitora os cabos submarinos de perto, estima que serão gastos cerca de 10 bilhões de dólares em novos cabos submarinos de 2023 a 2025 em todo o mundo. Os cabos pertencentes ao Google que já foram construídos incluem Curie, Dunant, Equiano, Firmina e Grace Hopper, e mais dois cabos transpacíficos estão chegando: Topaz este ano e, em parceria com a AT&T e outros parceiros, o TPU em 2025.
Esses cabos não são baratos: um cabo transatlântico custa cerca de 250 milhões a 300 milhões de dólares para instalar, disse Mauldin.
Os cabos são fundamentais. Se uma região do Azure falha, os data centers em outra região entram em funcionamento para garantir que os dados e os serviços dos clientes continuem funcionando. Nos Estados Unidos e na Europa, os cabos terrestres assumem a maior parte da carga, mas no sudeste da Ásia, os cabos submarinos dominam, disse Ray.
Com os hiperescaladores no comando, impulsionando os dados em vez de chamadas de voz, as redes submarinas tiveram que se tornar muito mais confiáveis. Pode ser uma irritação menor ter uma linha ocupada ou uma ligação interrompida, mas as interrupções nos serviços de computadores são muito mais disruptivas. “Se isso cair, você perde a cabeça”, disse Coughlin. “As redes que fazemos hoje são dramaticamente melhores do que as que fizemos há 10 anos”.
Comunicações submarinas: a história de origem
Os cabos de hoje transmitem até 250 terabits por segundo de dados, mas sua tecnologia remonta aos anos 1800, quando cientistas e engenheiros como Werner Siemens descobriram como instalar cabos telegráficos sob rios, o Canal da Mancha e o Mar Mediterrâneo. Muitos dos primeiros cabos falharam, em parte porque o peso de um cabo colocado no fundo do oceano acabaria por rompê-lo em dois. O primeiro projeto de cabo transatlântico bem-sucedido operou por apenas três meses em 1858 antes de falhar e só conseguia enviar pouco mais de uma palavra por minuto.
Mas investidores ansiosos por aproveitar as comunicações rápidas financiaram o desenvolvimento de tecnologia melhor. A maior pureza do cobre melhorou a transmissão de sinal, a bainha mais resistente reduziu as quebras de cabo, os repetidores instalados periodicamente ao longo do cabo aumentaram a intensidade do sinal e a isolação de polietileno substituiu o material anterior semelhante à borracha colhido de árvores gutta-percha.
As ligações telefônicas eventualmente substituíram as mensagens telegráficas, impulsionando ainda mais a tecnologia. Um cabo transatlântico instalado em 1973 podia lidar com 1.800 conversas simultâneas. Em 1988, a AT&T instalou o primeiro cabo transatlântico a usar fibras ópticas de vidro em vez de fios de cobre, uma inovação que aumentou a capacidade para 40.000 chamadas telefônicas simultâneas.
A fábrica de cabos submarinos da SubCom remonta às suas raízes na fabricação de cordas no século XIX. “Naquela época, a maioria das cordas era usada em navios ou precisava ser transportada por navios”, disse o CEO Coughlan. “Uma fábrica em um porto profundo, com acesso rápido ao oceano e com capacidade de enrolamento, era o que era necessário para se transformar no negócio de cabos telefônicos”.
Como os cabos submarinos funcionam
As linhas de fibra óptica transmitem dados como pulsos de luz de laser. Assim como nas linhas de fibra óptica terrestres, o uso de várias frequências de luz – cores, para nós – significa que mais dados podem ser enviados de uma só vez. O equipamento de rede em terra, em cada extremidade do cabo, codifica os dados na luz para transmissão e decodifica-os após o recebimento.
As fibras ópticas são ideais para a rápida banda larga e transmissão de dados de longo alcance, mas a tecnologia tem seus limites. É por isso que há um grande volume no cabo a cada 30 a 60 milhas chamado de repetidor, para aumentar a intensidade do sinal.
Os repetidores requerem energia, no entanto, e é aí que entra outra parte da construção do cabo. Fora das fibras ópticas, uma camada de cobre conduz eletricidade a até 18.000 volts. Isso é suficiente para alimentar repetidores por todo o Oceano Pacífico, apenas a partir de uma extremidade do cabo, embora a energia geralmente esteja disponível a partir de ambas as extremidades para maior confiabilidade.
Por que não aumentar ainda mais a potência do laser, para não precisar de tantos repetidores? Porque aumentá-la muito poderia eventualmente derreter as fibras, disse Brian Lavallée, diretor sênior da gigante de tecnologia de rede Ciena.
Sua empresa fabrica o equipamento de rede nas extremidades dos cabos submarinos, empregando diferentes métodos de codificação de dados – manipulando a frequência, fase e amplitude das ondas de luz – para colocar o máximo de dados possível em cada fibra.
“Conseguimos chegar muito perto do limite de Shannon, que é a quantidade máxima de bits por segundo que você pode enviar por um dado nível de ruído”, disse ele, referindo-se ao teorema de Shannon, desenvolvido pelo matemático Claude Shannon em 1948, que define essa quantidade. “Aprendemos a contornar os limites impostos pela física.”
Esses cabos agora podem transportar dezenas de terabits por segundo, o que significa que os hiperescaladores podem carregar um contêiner de 40 pés de capacidade com um único cabo, disse Lavallée.
Quando os cabos submarinos se rompem
O oceano é implacável. Se as correntes submarinas não transportam sedimentos para o fundo do mar, cobrindo os cabos e, potencialmente, matando os organismos que se alimentam deles, os terremotos e erupções vulcânicas podem danificá-los. Em 2006, o terremoto de Taiwan danificou ou rompeu seis cabos, causando atrasos em algumas conexões por meses.
Há também danos causados pelo homem. Cabos danificados por âncoras de navios representam cerca de um quarto de todos os problemas de cabo, disse Lavallée. Os golfinhos podem roer os cabos, pensando erroneamente que são presas, disse ele, mas as imagens submarinas mostram que os cabos não são alvos comuns de criaturas maiores. “Normalmente, eles são meio chatos, na verdade”, disse ele.
Os piores problemas são causados por perfuradores comerciais em busca de cobre valioso no fundo do mar. Mas para os próprios golpistas, o cabo em si não tem valor. “Não há muita recuperação de dinheiro em roubos de cabos submarinos”, disse Lavallée.
Os cabos também são vulneráveis a cortes intencionais. As equipes de inteligência dos EUA acreditam que a Rússia tem dois submarinos especiais que podem se estender por muitas milhas e, quando equipados com braços cortantes, podem cortar cabos submarinos.
Em 2020, um incêndio em um campo de petróleo na Guiana Francesa causou a queima de cabos submarinos na área, cortando as conexões de internet da Guiana e de alguns países vizinhos. Um golpe mais grave veio em 2006, quando os serviços de voz e dados foram prejudicados em todo o Leste Asiático, em um problema que se espalhou para o Oriente Médio e o Norte da África. Foi causado por um trabalhador que estava tentando consertar um cabo em Taiwan e, aparentemente, não seguiu os procedimentos corretos.
Apesar dos riscos, os cabos submarinos são os melhores caminhos para a maioria dos dados. Os cabos transpacíficos podem enviar dados da Califórnia à China em cerca de 50 milissegundos, enquanto um link via satélite pode levar 600 milissegundos, ou 12 vezes mais. Como os hiperescaladores estão usando técnicas de inteligência artificial e aprendizado de máquina para personalizar serviços e até mesmo prever o que você pode fazer em seguida, cada milissegundo conta.
Onde os cabos submarinos não chegam
Os cabos submarinos enfrentam concorrência de satélites e drones, que fornecem conexões de internet em locais remotos e móveis. O bilionário Elon Musk, por meio de sua empresa SpaceX, está implantando uma rede de satélites Starlink para fornecer acesso global à internet, e o Projeto Loon da Alphabet, empresa controladora do Google, estava desenvolvendo balões estratosféricos para a mesma finalidade, embora o projeto tenha sido encerrado.
No entanto, os satélites têm uma grande desvantagem: a latência, ou o tempo de espera para que um sinal vá e volte, que é muito maior do que nos cabos, porque os sinais têm que percorrer cerca de 35.000 milhas até um satélite geoestacionário e outros 35.000 milhas de volta.
Além disso, os cabos submarinos estão se expandindo para alguns dos lugares mais remotos do planeta. Em 2018, a Eastern Caribbean Fiber System lançou um cabo submarino para Anguilla, uma pequena nação do Caribe, que melhorou sua conexão de internet em 20 vezes. É o tipo de lugar onde você pode se sentar na praia e assistir ao show do seu artista favorito no Royal Albert Hall em Londres.
E é um lugar onde você pode estar sentado hoje. Você pode estar em Londres, mas o concerto está em Paris ou Berlim, ou em um show esgotado no Madison Square Garden em Nova York. Você pode estar na Austrália, mas as notícias que você está lendo estão em um servidor em algum lugar na América. Você pode estar em São Paulo, mas a loja online que você está visitando está executando um servidor em Hong Kong ou Amsterdã.
Tudo isso é possível por causa dos cabos submarinos, uma tecnologia que é tanto uma maravilha de alta tecnologia quanto uma relíquia de uma era anterior. Os cabos submarinos mantêm o mundo conectado, impulsionando nossas vidas e economias. Com a expansão da internet, eles continuarão a se espalhar, atingindo cada vez mais partes do planeta e trazendo-nos juntos em um único mundo conectado. [CNet]
