I dette blogginnlegget skal vi utforske utviklingen av internetteknologi fra ADSL til fiberoptisk internett og prinsippene bak fiberoptisk internetts høye overføringshastigheter.
Rundt 1995 pleide folk å koble modemer til telefonlinjer for å få tilgang til internett med hastigheter som var ekstremt lave etter dagens standarder. Dette oppsettet betydde at man ikke kunne ringe eller motta telefonsamtaler mens man brukte internett – en situasjon som er vanskelig å forestille seg nå. I 1999 introduserte sangeren Yoo Seung-jun til og med ADSL i en TV-reklame med slagordet «ISDN kjører, men jeg bruker ADSL». Både ISDN og ADSL er elektriske kablede kommunikasjonsmetoder som bruker kobberledninger. Senere, etter hvert som fiberoptisk kommunikasjon ved hjelp av optiske kabler ble utbredt, forbedret dataoverføringshastighetene seg dramatisk – i en grad som ikke kan sammenlignes med tidligere.
Det er velkjent at lys beveger seg veldig fort. Sammenlignet med tidligere tiders kobberbaserte kommunikasjon tilbyr dagens fiberoptiske kommunikasjon mye høyere overføringshastigheter. For eksempel betyr 1 Gbps at 1 Gbit data kan overføres per sekund – en hastighet som er rask nok til å laste ned en film på omtrent 2 GB på omtrent 16 sekunder. I dag tilbyr selv internettjenester i boliger hastigheter i gigabit-området, mens datasentre og stamnettverk bruker overføringsteknologier som spenner fra hundrevis av Gbps til terabit per sekund. Takket være de høye overføringshastighetene til fiberoptisk kommunikasjon kan vi nyte en mye jevnere internettopplevelse. Det som ofte kalles «fiberoptisk bredbånd» refererer nettopp til denne optiske kommunikasjonsmetoden.
Men bare fordi det kalles optisk kommunikasjon, betyr det ikke at det bare brukes lys gjennom hele prosessen. Elektrisitet spiller også en avgjørende rolle. La oss forestille oss to personer som chatter på nettet. Når en melding skrives på datamaskin A, konverteres meldingen først til et elektrisk signal. Dette elektriske signalet konverteres deretter til et lyssignal via en elektrisk-til-optisk omformer i sendende ende og overføres som lys langs den optiske kabelen. Det konverteres deretter tilbake til et elektrisk signal av den optiske-til-elektriske omformeren i mottakerenden og vises som en tekstmelding på datamaskin B. Selv om A og B er i forskjellige land, leveres meldingen nesten umiddelbart fordi signalet beveger seg med en veldig høy hastighet – nær lysets hastighet – langs den optiske kabelen.
Hvordan overføres lyssignaler inne i en optisk kabel? Prinsippet bak dette ligger i total intern refleksjon, som oppstår på grunn av forskjeller i brytningsindeksen. Brytningsindeksen er en verdi som indikerer hvor mye saktere lys beveger seg i et bestemt medium sammenlignet med hastigheten i vakuum. Inne i en optisk kabel er det en kjerne med høy brytningsindeks, omgitt av en kledning med lavere brytningsindeks. Total intern refleksjon er et fenomen der lys reflekteres fullstendig ved grensesnittet når det beveger seg fra et medium med høyere brytningsindeks til et med lavere brytningsindeks, og innfallsvinkelen overstiger den kritiske vinkelen. Siden lys beveger seg relativt saktere i kjernen og raskere i kledningen, oppstår total intern refleksjon. Optiske kabler bruker dette prinsippet til å overføre lyssignaler uten å la dem slippe ut.
Dette kan reise et spørsmål: selv om alt lys reflekteres ved total intern refleksjon, blir ikke noe av det faktisk absorbert, noe som fører til at signalet svekkes? Akkurat som lys svekkes etter hvert som dybden øker i havet, avtar lysintensiteten i en optisk fiber gradvis etter hvert som avstanden øker. Derfor vurderes ytelsen til en optisk fiber ut fra hvor lite signalet svekkes over en gitt avstand. I de tidlige dagene av fiberoptisk teknologi ville signalene svekkes betydelig etter bare noen få hundre meter. I dag har imidlertid optiske fibre med ekstremt lavt tap blitt kommersialisert, noe som muliggjør effektiv overføring over avstander på titalls kilometer eller mer. Videre installeres optiske forsterkere i langdistansekommunikasjon for å forsterke svekkede signaler, noe som sikrer stabil internasjonal kommunikasjon på tvers av kontinenter og over havbunnen.
På slutten av 1990-tallet ble elektriske kablede kommunikasjonsmetoder med kobberledninger – som modemer, ISDN og ADSL – primært brukt. I dag har optisk kommunikasjon ved hjelp av fiberoptiske kabler blitt kjerneteknologien på Internett, og både overføringshastighet og stabilitet har blitt betydelig forbedret sammenlignet med tidligere. Grunnen til at optisk kommunikasjon tilbyr så høy ytelse er at signaler overføres i form av lys gjennom optiske kabler, og prinsippet om total intern refleksjon brukes for å minimere signaltap selv over lange avstander. Optisk kommunikasjonsteknologi fortsetter å utvikle seg, og det forventes at den vil gi et enda raskere og mer stabilt Internett-miljø i fremtiden.
