I dette blogindlæg vil vi udforske udviklingen af internetteknologi fra ADSL til fiberoptisk internet og principperne bag fiberoptisk internets høje transmissionshastigheder.
Omkring 1995 plejede folk at tilslutte modemer til telefonlinjer for at få adgang til internettet med hastigheder, der var ekstremt langsomme efter nutidens standarder. Denne opsætning betød, at man ikke kunne foretage eller modtage telefonopkald, mens man brugte internettet – en situation, der er svær at forestille sig nu. I 1999 introducerede sangeren Yoo Seung-jun endda ADSL i en tv-reklame med sloganet "ISDN kører, men jeg bruger ADSL." Både ISDN og ADSL er elektriske kablede kommunikationsmetoder, der bruger kobberledninger. Senere, da fiberoptisk kommunikation ved hjælp af optiske kabler blev udbredt, forbedredes datatransmissionshastighederne dramatisk – i en grad, der ikke kan sammenlignes med fortidens.
Det er velkendt, at lys bevæger sig meget hurtigt. Sammenlignet med tidligere tiders kobberbaserede kommunikation tilbyder nutidens fiberoptiske kommunikation meget højere transmissionshastigheder. For eksempel betyder 1 Gbps, at 1 Gbit data kan transmitteres pr. sekund – en hastighed, der er hurtig nok til at downloade en film på omkring 2 GB på cirka 16 sekunder. I dag tilbyder selv internettjenester til private husholdninger hastigheder i gigabit-området, mens datacentre og backbone-netværk bruger transmissionsteknologier, der spænder fra hundredvis af Gbps til terabit pr. sekund. Takket være de høje transmissionshastigheder ved fiberoptisk kommunikation kan vi nyde en meget mere jævn internetoplevelse. Det, der almindeligvis omtales som "fiberoptisk bredbånd", refererer netop til denne optiske kommunikationsmetode.
Men bare fordi det kaldes optisk kommunikation, betyder det ikke, at der kun bruges lys i hele processen. Elektricitet spiller også en afgørende rolle. Lad os forestille os to personer, der chatter online. Når en besked skrives på computer A, konverteres beskeden først til et elektrisk signal. Dette elektriske signal konverteres derefter til et lyssignal via en elektrisk-til-optisk konverter i afsendenden og transmitteres som lys langs det optiske kabel. Det konverteres derefter tilbage til et elektrisk signal af den optiske-til-elektriske konverter i modtagerenden og vises som en tekstbesked på computer B. Selv hvis A og B er i forskellige lande, leveres beskeden næsten øjeblikkeligt, fordi signalet bevæger sig med en meget høj hastighed - tæt på lysets hastighed - langs det optiske kabel.
Hvordan transmitteres lyssignaler inde i et optisk kabel? Princippet bag dette ligger i total intern refleksion, som opstår på grund af forskelle i brydningsindekset. Brydningsindekset er en værdi, der angiver, hvor meget langsommere lys bevæger sig i et specifikt medium sammenlignet med dets hastighed i vakuum. Inde i et optisk kabel er der en kerne med et højt brydningsindeks, omgivet af en beklædning med et lavere brydningsindeks. Total intern refleksion er et fænomen, hvor lys reflekteres fuldstændigt ved grænsefladen, når det bevæger sig fra et medium med et højere brydningsindeks til et med et lavere brydningsindeks, og indfaldsvinklen overstiger den kritiske vinkel. Da lys bevæger sig relativt langsommere i kernen og hurtigere i beklædningen, forekommer total intern refleksion; optiske kabler bruger dette princip til at transmittere lyssignaler uden at tillade dem at undslippe til ydersiden.
Dette kan rejse et spørgsmål: Selv hvis alt lys reflekteres ved total intern refleksion, absorberes noget af det så ikke faktisk, hvilket får signalet til at svækkes? Ligesom lys svækkes, når dybden øges i havet, falder lysintensiteten i en optisk fiber gradvist, når afstanden øges. Derfor vurderes en optisk fibers ydeevne ud fra, hvor lidt signalet dæmpes over en given afstand. I de tidlige dage af fiberoptisk teknologi ville signaler svækkes betydeligt efter blot et par hundrede meter; i dag er optiske fibre med ekstremt lavt tab dog blevet kommercialiseret, hvilket muliggør effektiv transmission over afstande på titusinder af kilometer eller mere. Desuden installeres optiske forstærkere i langdistancekommunikation for at forstærke svækkede signaler og sikre stabil international kommunikation på tværs af kontinenter og havbunden.
I slutningen af 1990'erne blev elektriske, kabelforbundne kommunikationsmetoder ved hjælp af kobberledninger – såsom modemer, ISDN og ADSL – primært anvendt. I dag er optisk kommunikation ved hjælp af fiberoptiske kabler blevet kerneteknologien på internettet, og både transmissionshastighed og stabilitet er forbedret betydeligt i forhold til tidligere. Grunden til, at optisk kommunikation tilbyder så høj ydeevne, er, at signaler transmitteres i form af lys gennem optiske kabler, og princippet om total intern refleksion bruges til at minimere signaltab, selv over lange afstande. Optisk kommunikationsteknologi fortsætter med at udvikle sig, og det forventes, at den vil give et endnu hurtigere og mere stabilt internetmiljø i fremtiden.
