In dit blogbericht gaan we dieper in op de evolutie van internettechnologie, van ADSL tot glasvezelinternet, en de principes achter de hoge transmissiesnelheden van glasvezelinternet.
Rond 1995 gebruikten mensen modems om via de telefoonlijn toegang te krijgen tot internet, met snelheden die naar de huidige maatstaven extreem laag waren. Deze opstelling betekende dat je niet kon bellen of gebeld kon worden terwijl je internet gebruikte – een situatie die nu moeilijk voor te stellen is. In 1999 introduceerde zanger Yoo Seung-jun ADSL zelfs in een tv-reclame met de slogan: "ISDN werkt, maar ik ben ADSL." Zowel ISDN als ADSL zijn elektrische bekabelde communicatiemethoden die gebruikmaken van koperdraden. Later, toen glasvezelcommunicatie via optische kabels wijdverspreid raakte, verbeterden de gegevensoverdrachtssnelheden dramatisch – tot een niveau dat niet te vergelijken is met dat van vroeger.
Het is algemeen bekend dat licht zich zeer snel voortplant. In vergelijking met de op koperdraad gebaseerde communicatie van vroeger, biedt de huidige glasvezelcommunicatie veel hogere transmissiesnelheden. Zo betekent 1 Gbps dat er 1 Gbit aan data per seconde kan worden verzonden – een snelheid die snel genoeg is om een film van ongeveer 2 GB in circa 16 seconden te downloaden. Tegenwoordig bieden zelfs internetabonnementen voor thuisgebruik snelheden in het gigabitbereik, terwijl datacenters en backbone-netwerken gebruikmaken van transmissietechnologieën met snelheden van honderden Gbps tot terabits per seconde. Dankzij de hoge transmissiesnelheden van glasvezelcommunicatie kunnen we genieten van een veel soepelere internetervaring. Wat algemeen bekend staat als "glasvezelbreedband" verwijst precies naar deze optische communicatiemethode.
De naam optische communicatie betekent echter niet dat er uitsluitend licht wordt gebruikt gedurende het hele proces. Elektriciteit speelt ook een cruciale rol. Stel je voor dat twee mensen online met elkaar chatten. Wanneer een bericht wordt getypt op computer A, wordt dat bericht eerst omgezet in een elektrisch signaal. Dit elektrische signaal wordt vervolgens via een elektrisch-naar-optisch-omzetter aan de verzendende kant omgezet in een lichtsignaal en als licht door de optische kabel verzonden. Aan de ontvangende kant wordt het vervolgens door de optisch-naar-elektrisch-omzetter weer omgezet in een elektrisch signaal en als tekstbericht weergegeven op computer B. Zelfs als A en B zich in verschillende landen bevinden, wordt het bericht vrijwel direct bezorgd, omdat het signaal met een zeer hoge snelheid – bijna de lichtsnelheid – door de optische kabel reist.
Hoe worden lichtsignalen in een optische kabel verzonden? Het principe hierachter berust op totale interne reflectie, die optreedt door verschillen in de brekingsindex. De brekingsindex is een waarde die aangeeft hoeveel langzamer licht zich in een bepaald medium voortplant in vergelijking met de snelheid in een vacuüm. In een optische kabel bevindt zich een kern met een hoge brekingsindex, omgeven door een mantel met een lagere brekingsindex. Totale interne reflectie is een fenomeen waarbij licht volledig wordt gereflecteerd aan het grensvlak wanneer het van een medium met een hogere brekingsindex naar een medium met een lagere brekingsindex gaat, en de invalshoek de kritische hoek overschrijdt. Omdat licht zich relatief langzamer voortplant in de kern en sneller in de mantel, treedt totale interne reflectie op; optische kabels maken gebruik van dit principe om lichtsignalen te verzenden zonder dat ze naar buiten ontsnappen.
Dit roept wellicht een vraag op: zelfs als al het licht door totale interne reflectie wordt gereflecteerd, wordt er dan niet een deel van geabsorbeerd, waardoor het signaal verzwakt? Net zoals licht verzwakt naarmate de diepte in de oceaan toeneemt, neemt de lichtintensiteit in een optische vezel geleidelijk af met de afstand. De prestaties van een optische vezel worden daarom beoordeeld aan de hand van de mate waarin het signaal over een bepaalde afstand verzwakt. In de beginjaren van de glasvezeltechnologie verzwakten signalen al na een paar honderd meter aanzienlijk; tegenwoordig zijn er echter optische vezels met extreem weinig verlies op de markt, waardoor efficiënte transmissie over afstanden van tientallen kilometers of meer mogelijk is. Bovendien worden bij langeafstandscommunicatie optische versterkers geïnstalleerd om verzwakte signalen te versterken, waardoor stabiele internationale communicatie over continenten en over de zeebodem wordt gewaarborgd.
Eind jaren negentig werden voornamelijk elektrische bekabelde communicatiemethoden met koperdraden gebruikt, zoals modems, ISDN en ADSL. Tegenwoordig is optische communicatie via glasvezelkabels de kerntechnologie van het internet geworden, en zowel de transmissiesnelheid als de stabiliteit zijn aanzienlijk verbeterd ten opzichte van vroeger. De reden dat optische communicatie zulke hoge prestaties levert, is dat signalen in de vorm van licht door optische kabels worden verzonden en dat het principe van totale interne reflectie wordt gebruikt om signaalverlies te minimaliseren, zelfs over lange afstanden. De optische communicatietechnologie blijft zich ontwikkelen en zal naar verwachting in de toekomst een nog snellere en stabielere internetomgeving bieden.
