В тази публикация в блога ще разгледаме еволюцията на интернет технологиите от ADSL до оптичен интернет и принципите, стоящи зад високите скорости на предаване на оптичния интернет.
Около 1995 г. хората са свързвали модеми към телефонни линии, за да имат достъп до интернет със скорости, които са били изключително ниски по днешните стандарти. Тази настройка означаваше, че не е било възможно да се осъществяват или приемат телефонни разговори, докато се използва интернет – ситуация, която е трудно да се представи сега. През 1999 г. певецът Ю Сънг-джун дори представи ADSL в телевизионна реклама със слогана „ISDN работи, но аз съм ADSL“. Както ISDN, така и ADSL са методи за електрическа кабелна комуникация, които използват медни проводници. По-късно, с широкото разпространение на оптичната комуникация с помощта на оптични кабели, скоростите на предаване на данни се подобриха драстично – до степен, несравнима с тези от миналото.
Добре известно е, че светлината се движи много бързо. В сравнение с комуникацията, базирана на медни проводници от миналото, днешната комуникация, базирана на оптични влакна, предлага много по-високи скорости на предаване. Например, 1 Gbps означава, че може да се предава 1 Gbit данни в секунда – скорост, достатъчно бърза, за да се изтегли филм от около 2 GB за приблизително 16 секунди. Днес дори жилищните интернет услуги предлагат скорости в гигабитовия диапазон, докато центровете за данни и опорните мрежи използват технологии за предаване, вариращи от стотици Gbps до терабита в секунда. Благодарение на високите скорости на предаване на оптичната комуникация, можем да се наслаждаваме на много по-плавно интернет изживяване. Това, което обикновено се нарича „оптичен широколентов достъп“, се отнася именно до този метод на оптична комуникация.
Само защото се нарича оптична комуникация обаче, не означава, че през целия процес се използва само светлина. Електричеството също играе ключова роля. Нека си представим двама души, които разговарят онлайн. Когато съобщение се въведе на компютър А, то първо се преобразува в електрически сигнал. След това този електрически сигнал се преобразува в светлинен сигнал чрез електрическо-оптичен преобразувател в изпращащия край и се предава като светлина по оптичния кабел. След това се преобразува обратно в електрически сигнал от оптично-електрическия преобразувател в приемащия край и се показва като текстово съобщение на компютър Б. Дори ако А и Б са в различни страни, съобщението се доставя почти мигновено, защото сигналът се разпространява с много висока скорост – близка до скоростта на светлината – по оптичния кабел.
Как се предават светлинните сигнали вътре в оптичен кабел? Принципът зад това се крие в пълното вътрешно отражение, което се дължи на разликите в коефициента на пречупване. Коефициентът на пречупване е стойност, която показва колко по-бавно се движи светлината в определена среда в сравнение със скоростта ѝ във вакуум. Вътре в оптичния кабел има сърцевина с висок коефициент на пречупване, заобиколена от обвивка с по-нисък коефициент на пречупване. Пълното вътрешно отражение е явление, при което светлината се отразява напълно на границата на раздела, когато преминава от среда с по-висок коефициент на пречупване към среда с по-нисък коефициент на пречупване, а ъгълът на падане надвишава критичния ъгъл. Тъй като светлината се движи относително по-бавно в сърцевината и по-бързо в обвивката, се получава пълно вътрешно отражение; оптичните кабели използват този принцип, за да предават светлинни сигнали, без да им позволяват да излизат навън.
Това може да повдигне въпрос: дори ако цялата светлина се отразява чрез пълно вътрешно отражение, не се ли абсорбира част от нея, което води до отслабване на сигнала? Точно както светлината отслабва с увеличаване на дълбочината в океана, интензитетът на светлината в оптичното влакно постепенно намалява с увеличаване на разстоянието. Следователно, производителността на оптичното влакно се оценява от това колко малко сигналът отслабва на дадено разстояние. В ранните дни на оптичните технологии сигналите отслабваха значително само след няколкостотин метра; днес обаче оптичните влакна с изключително ниски загуби са комерсиализирани, което позволява ефективно предаване на разстояния от десетки километри или повече. Освен това, при комуникациите на дълги разстояния се инсталират оптични усилватели, които усилват отслабените сигнали, осигурявайки стабилни международни комуникации между континентите и през морското дъно.
В края на 1990-те години на миналия век, предимно се използваха електрически кабелни методи за комуникация, използващи медни проводници – като модеми, ISDN и ADSL. Днес оптичната комуникация, използваща оптични кабели, се е превърнала в основната технология на интернет, като както скоростта на предаване, така и стабилността са се подобрили значително в сравнение с миналото. Причината оптичната комуникация да предлага толкова висока производителност е, че сигналите се предават под формата на светлина през оптичните кабели, а принципът на пълното вътрешно отражение се използва за минимизиране на загубата на сигнал дори на дълги разстояния. Технологията за оптична комуникация продължава да се развива и се очаква тя да осигури още по-бърза и по-стабилна интернет среда в бъдеще.
