In questo post del blog, esploreremo l'evoluzione della tecnologia internet dall'ADSL alla fibra ottica e i principi alla base delle elevate velocità di trasmissione di quest'ultima.
Intorno al 1995, le persone collegavano i modem alle linee telefoniche per accedere a Internet a velocità estremamente basse rispetto agli standard odierni. Questa configurazione impediva di effettuare o ricevere chiamate telefoniche mentre si utilizzava Internet, una situazione difficile da immaginare oggi. Nel 1999, il cantante Yoo Seung-jun presentò addirittura l'ADSL in uno spot televisivo con lo slogan "L'ISDN funziona, ma io sono ADSL". Sia l'ISDN che l'ADSL sono metodi di comunicazione elettrica cablata che utilizzano cavi in rame. Successivamente, con la diffusione della comunicazione in fibra ottica tramite cavi ottici, la velocità di trasmissione dei dati è migliorata drasticamente, raggiungendo livelli incomparabili a quelli del passato.
È risaputo che la luce viaggia molto velocemente. Rispetto alle comunicazioni basate su cavi di rame del passato, le comunicazioni odierne basate su fibra ottica offrono velocità di trasmissione molto più elevate. Ad esempio, 1 Gbps significa che è possibile trasmettere 1 Gbit di dati al secondo, una velocità sufficiente per scaricare un film di circa 2 GB in circa 16 secondi. Oggi, anche i servizi internet residenziali offrono velocità nell'ordine dei gigabit, mentre i data center e le reti dorsali utilizzano tecnologie di trasmissione che vanno da centinaia di Gbps a terabit al secondo. Grazie alle elevate velocità di trasmissione della fibra ottica, possiamo godere di un'esperienza internet molto più fluida. Ciò che comunemente viene definito "banda larga in fibra ottica" si riferisce proprio a questo metodo di comunicazione ottica.
Tuttavia, il fatto che si chiami comunicazione ottica non significa che venga utilizzata solo la luce durante l'intero processo. Anche l'elettricità gioca un ruolo cruciale. Immaginiamo due persone che chattano online. Quando un messaggio viene digitato sul computer A, viene prima convertito in un segnale elettrico. Questo segnale elettrico viene poi convertito in un segnale luminoso tramite un convertitore elettrico-ottico all'estremità trasmittente e trasmesso come luce lungo il cavo ottico. Successivamente, viene riconvertito in un segnale elettrico dal convertitore ottico-elettrico all'estremità ricevente e visualizzato come messaggio di testo sul computer B. Anche se A e B si trovano in paesi diversi, il messaggio viene consegnato quasi istantaneamente perché il segnale viaggia a una velocità molto elevata, prossima a quella della luce, lungo il cavo ottico.
Come vengono trasmessi i segnali luminosi all'interno di un cavo ottico? Il principio alla base di questo processo risiede nella riflessione interna totale, che si verifica a causa delle differenze nell'indice di rifrazione. L'indice di rifrazione è un valore che indica quanto più lentamente la luce viaggia in un determinato mezzo rispetto alla sua velocità nel vuoto. All'interno di un cavo ottico, si trova un nucleo con un indice di rifrazione elevato, circondato da un rivestimento con un indice di rifrazione inferiore. La riflessione interna totale è un fenomeno in cui la luce viene completamente riflessa all'interfaccia quando passa da un mezzo con un indice di rifrazione più alto a uno con un indice di rifrazione più basso e l'angolo di incidenza supera l'angolo critico. Poiché la luce viaggia relativamente più lentamente nel nucleo e più velocemente nel rivestimento, si verifica la riflessione interna totale; i cavi ottici utilizzano questo principio per trasmettere i segnali luminosi senza che questi si disperdano all'esterno.
Questo potrebbe far sorgere un interrogativo: anche se tutta la luce viene riflessa per riflessione interna totale, una parte di essa non viene comunque assorbita, causando un indebolimento del segnale? Proprio come la luce si indebolisce con l'aumentare della profondità nell'oceano, l'intensità della luce in una fibra ottica diminuisce gradualmente con l'aumentare della distanza. Pertanto, le prestazioni di una fibra ottica vengono valutate in base a quanto poco il segnale si attenua su una data distanza. Agli albori della tecnologia delle fibre ottiche, i segnali si indebolivano significativamente dopo poche centinaia di metri; oggi, tuttavia, sono state commercializzate fibre ottiche con perdite estremamente basse, che consentono una trasmissione efficiente su distanze di decine di chilometri o più. Inoltre, nelle comunicazioni a lunga distanza, vengono installati amplificatori ottici per amplificare i segnali indeboliti, garantendo comunicazioni internazionali stabili tra continenti e attraverso i fondali marini.
Alla fine degli anni '1990, i metodi di comunicazione elettrica cablata che utilizzavano fili di rame, come modem, ISDN e ADSL, erano i più diffusi. Oggi, la comunicazione ottica tramite cavi in fibra ottica è diventata la tecnologia fondamentale di Internet, e sia la velocità di trasmissione che la stabilità sono migliorate significativamente rispetto al passato. Il motivo per cui la comunicazione ottica offre prestazioni così elevate è che i segnali vengono trasmessi sotto forma di luce attraverso i cavi in fibra ottica, e il principio della riflessione interna totale viene utilizzato per minimizzare la perdita di segnale anche su lunghe distanze. La tecnologia della comunicazione ottica continua a evolversi e si prevede che in futuro fornirà un ambiente Internet ancora più veloce e stabile.
