V tomto blogovém příspěvku prozkoumáme vývoj internetové technologie od ADSL k optickému internetu a principy, které stojí za vysokými přenosovými rychlostmi optického internetu.
Kolem roku 1995 lidé připojovali modemy k telefonním linkám, aby se připojovali k internetu rychlostí, která byla na dnešní poměry extrémně pomalá. Toto nastavení znamenalo, že během používání internetu nebylo možné volat ani přijímat telefonní hovory – situace, kterou si dnes lze jen těžko představit. V roce 1999 dokonce zpěvák Yoo Seung-jun představil ADSL v televizní reklamě se sloganem „ISDN běží, ale já jsem ADSL“. ISDN i ADSL jsou metody elektrické kabelové komunikace, které využívají měděné dráty. Později, jak se rozšířila optická komunikace pomocí optických kabelů, se rychlost přenosu dat dramaticky zlepšila – do míry nesrovnatelné s minulostí.
Je dobře známo, že světlo se šíří velmi rychle. Ve srovnání s komunikací založenou na měděných drátech v minulosti nabízí dnešní komunikace založená na optických vláknech mnohem vyšší přenosové rychlosti. Například 1 Gb/s znamená, že za sekundu lze přenést 1 Gb/s – rychlost dostatečně rychlá na stažení filmu o velikosti asi 2 GB za zhruba 16 sekund. Dnes i rezidenční internetové služby nabízejí rychlosti v gigabitovém rozsahu, zatímco datová centra a páteřní sítě využívají přenosové technologie od stovek Gb/s do terabitů za sekundu. Díky vysokým přenosovým rychlostem komunikace pomocí optických vláken si můžeme užívat mnohem plynulejšího internetového zážitku. To, co se běžně označuje jako „optické širokopásmové připojení“, se vztahuje právě na tuto metodu optické komunikace.
Nicméně, jen proto, že se tomu říká optická komunikace, neznamená to, že se v celém procesu používá pouze světlo. Klíčovou roli hraje i elektřina. Představme si dva lidi, kteří si chatují online. Když je na počítači A napsána zpráva, je tato zpráva nejprve převedena na elektrický signál. Tento elektrický signál je poté převeden na světelný signál pomocí elektrooptického převodníku na vysílající straně a přenášen jako světlo po optickém kabelu. Poté je opticko-elektrickým převodníkem na přijímací straně převeden zpět na elektrický signál a zobrazen jako textová zpráva na počítači B. I když se A a B nacházejí v různých zemích, zpráva je doručena téměř okamžitě, protože signál se šíří optickým kabelem velmi vysokou rychlostí – blízkou rychlosti světla.
Jak se přenášejí světelné signály uvnitř optického kabelu? Princip spočívá v úplném vnitřním odrazu, ke kterému dochází v důsledku rozdílů v indexu lomu. Index lomu je hodnota, která udává, o kolik pomaleji se světlo šíří v určitém prostředí ve srovnání s jeho rychlostí ve vakuu. Uvnitř optického kabelu se nachází jádro s vysokým indexem lomu, obklopené pláštěm s nižším indexem lomu. Úplný vnitřní odraz je jev, při kterém se světlo na rozhraní zcela odráží, když cestuje z média s vyšším indexem lomu do média s nižším indexem lomu, a úhel dopadu překračuje kritický úhel. Protože se světlo v jádru šíří relativně pomaleji a v plášti rychleji, dochází k úplnému vnitřnímu odrazu; optické kabely využívají tento princip k přenosu světelných signálů, aniž by jim umožnily uniknout ven.
To může vyvolat otázku: i když se veškeré světlo odráží úplným vnitřním odrazem, není jeho část ve skutečnosti absorbována, což způsobuje zeslabení signálu? Stejně jako světlo slábne s rostoucí hloubkou v oceánu, intenzita světla v optickém vlákně postupně klesá se zvětšující se vzdáleností. Výkon optického vlákna se proto hodnotí podle toho, jak málo signál zeslabuje na danou vzdálenost. V počátcích technologie optických vláken signály výrazně zeslábly již po několika stech metrech; dnes se však komerčně využívají optická vlákna s extrémně nízkými ztrátami, která umožňují efektivní přenos na vzdálenosti desítek kilometrů i více. Kromě toho se v dálkové komunikaci instalují optické zesilovače, které zesilují oslabené signály a zajišťují stabilní mezinárodní komunikaci napříč kontinenty a přes mořské dno.
Koncem 90. let 20. století se primárně používaly metody elektrické kabelové komunikace s měděnými vodiči – jako jsou modemy, ISDN a ADSL. Dnes se optická komunikace s využitím optických kabelů stala základní technologií internetu a rychlost i stabilita přenosu se ve srovnání s minulostí výrazně zlepšily. Důvodem, proč optická komunikace nabízí tak vysoký výkon, je to, že signály se přenášejí ve formě světla optickými kabely a princip úplného vnitřního odrazu se používá k minimalizaci ztrát signálu i na velké vzdálenosti. Technologie optické komunikace se neustále vyvíjí a očekává se, že v budoucnu poskytne ještě rychlejší a stabilnější internetové prostředí.
