Šajā emuāra ierakstā mēs izpētīsim interneta tehnoloģiju attīstību no ADSL līdz optiskajam internetam un principus, kas ir optiskā interneta lielā pārraides ātruma pamatā.
Ap 1995. gadu cilvēki mēdza pieslēgt modemus telefona līnijām, lai piekļūtu internetam ar ātrumu, kas pēc mūsdienu standartiem bija ārkārtīgi lēns. Šī iestatīšana nozīmēja, ka, lietojot internetu, nevarēja veikt vai saņemt telefona zvanus — situāciju, ko tagad ir grūti iedomāties. 1999. gadā dziedātājs Ju Sungdžuns pat ieviesa ADSL televīzijas reklāmā ar saukli: “ISDN darbojas, bet es esmu ADSL.” Gan ISDN, gan ADSL ir elektriskās vadu sakaru metodes, kurās tiek izmantoti vara vadi. Vēlāk, kad kļuva plaši izplatīta optisko šķiedru komunikācija, izmantojot optiskos kabeļus, datu pārraides ātrums ievērojami uzlabojās — līdz līmenim, kas nav salīdzināms ar pagātnes ātrumu.
Ir labi zināms, ka gaisma pārvietojas ļoti ātri. Salīdzinot ar agrāk uz vara vadiem balstīto saziņu, mūsdienu uz optisko šķiedru balstīta komunikācija piedāvā daudz lielāku pārraides ātrumu. Piemēram, 1 Gbps nozīmē, ka sekundē var pārraidīt 1 Gbit datu — ātrums, kas ir pietiekami liels, lai aptuveni 16 sekundēs lejupielādētu aptuveni 2 GB lielu filmu. Mūsdienās pat mājsaimniecību interneta pakalpojumi piedāvā ātrumu gigabitu diapazonā, savukārt datu centri un mugurkaula tīkli izmanto pārraides tehnoloģijas, kas svārstās no simtiem Gbps līdz terabitiem sekundē. Pateicoties optiskās šķiedras sakaru augstajam pārraides ātrumam, mēs varam baudīt daudz vienmērīgāku interneta pieredzi. Tas, ko parasti dēvē par "optisko šķiedru platjoslu", attiecas tieši uz šo optiskās komunikācijas metodi.
Tomēr tas, ka to sauc par optisko komunikāciju, nenozīmē, ka visā procesā tiek izmantota tikai gaisma. Arī elektrībai ir izšķiroša nozīme. Iedomāsimies divus cilvēkus, kas tērzē tiešsaistē. Kad datorā A tiek ierakstīts ziņojums, tas vispirms tiek pārveidots par elektrisko signālu. Pēc tam šis elektriskais signāls tiek pārveidots par gaismas signālu, izmantojot elektrisko-optisko pārveidotāju sūtītāja galā, un tiek pārraidīts kā gaisma pa optisko kabeli. Pēc tam optiskais-elektriskais pārveidotājs uztvērēja galā to pārveido atpakaļ par elektrisko signālu un parāda kā īsziņu datorā B. Pat ja A un B atrodas dažādās valstīs, ziņojums tiek piegādāts gandrīz acumirklī, jo signāls pa optisko kabeli pārvietojas ar ļoti lielu ātrumu — tuvu gaismas ātrumam.
Kā gaismas signāli tiek pārraidīti optiskā kabeļa iekšpusē? Šī principa pamatā ir pilnīga iekšējā atstarošana, kas rodas refrakcijas indeksa atšķirību dēļ. Refrakcijas indekss ir vērtība, kas norāda, cik daudz lēnāk gaisma pārvietojas noteiktā vidē, salīdzinot ar tās ātrumu vakuumā. Optiskā kabeļa iekšpusē ir kodols ar augstu refrakcijas indeksu, ko ieskauj apvalks ar zemāku refrakcijas indeksu. Pilnīga iekšējā atstarošana ir parādība, kad gaisma pilnībā atstarojas saskarnē, kad tā pārvietojas no vides ar augstāku refrakcijas indeksu uz vidi ar zemāku refrakcijas indeksu, un krišanas leņķis pārsniedz kritisko leņķi. Tā kā gaisma kodolā pārvietojas relatīvi lēnāk un apvalkā ātrāk, notiek pilnīga iekšējā atstarošana; optiskie kabeļi izmanto šo principu, lai pārraidītu gaismas signālus, neļaujot tiem izkļūt uz āru.
Tas var radīt jautājumu: pat ja visa gaisma tiek atstarota pilnīgas iekšējās atstarošanas rezultātā, vai daļa no tās faktiski netiek absorbēta, izraisot signāla vājināšanos? Tāpat kā gaisma vājinās, palielinoties dziļumam okeānā, gaismas intensitāte optiskajā šķiedrā pakāpeniski samazinās, palielinoties attālumam. Tāpēc optiskās šķiedras veiktspēju novērtē pēc tā, cik maz signāls vājinās noteiktā attālumā. Šķiedru optiskās tehnoloģijas pirmsākumos signāli ievērojami vājinājās jau pēc dažiem simtiem metru; tomēr mūsdienās ir komercializētas optiskās šķiedras ar ārkārtīgi zemiem zudumiem, kas nodrošina efektīvu pārraidi desmitiem kilometru vai lielākā attālumā. Turklāt tālsatiksmes sakaros tiek uzstādīti optiskie pastiprinātāji, lai pastiprinātu vājinātus signālus, nodrošinot stabilus starptautiskos sakarus starp kontinentiem un jūras gultni.
Deviņdesmito gadu beigās galvenokārt tika izmantotas elektriskās vadu sakaru metodes, izmantojot vara vadus, piemēram, modemus, ISDN un ADSL. Mūsdienās optiskā komunikācija, izmantojot optiskās šķiedras kabeļus, ir kļuvusi par interneta galveno tehnoloģiju, un gan pārraides ātrums, gan stabilitāte ir ievērojami uzlabojusies salīdzinājumā ar pagātni. Iemesls, kāpēc optiskā komunikācija piedāvā tik augstu veiktspēju, ir tas, ka signāli tiek pārraidīti gaismas veidā caur optiskajiem kabeļiem, un pilnīgas iekšējās atstarošanas princips tiek izmantots, lai samazinātu signāla zudumus pat lielos attālumos. Optiskās komunikācijas tehnoloģija turpina attīstīties, un tiek sagaidīts, ka tā nākotnē nodrošinās vēl ātrāku un stabilāku interneta vidi.
