V tomto blogovom príspevku preskúmame vývoj internetovej technológie od ADSL po optický internet a princípy, ktoré stoja za vysokými prenosovými rýchlosťami optického internetu.
Okolo roku 1995 ľudia pripájali modemy k telefónnym linkám, aby sa pripojili k internetu rýchlosťami, ktoré boli na dnešné pomery extrémne nízke. Toto nastavenie znamenalo, že počas používania internetu nebolo možné telefonovať ani prijímať telefonické hovory – situácia, ktorú si dnes len ťažko vieme predstaviť. V roku 1999 dokonca spevák Yoo Seung-jun predstavil ADSL v televíznej reklame so sloganom „ISDN funguje, ale ja som ADSL“. ISDN aj ADSL sú metódy elektrickej káblovej komunikácie, ktoré používajú medené drôty. Neskôr, ako sa rozšírila optická komunikácia pomocou optických káblov, sa rýchlosti prenosu dát dramaticky zlepšili – do takej miery, že sa nedali porovnať s minulosťou.
Je dobre známe, že svetlo sa šíri veľmi rýchlo. V porovnaní s komunikáciou založenou na medených drôtoch v minulosti ponúka dnešná komunikácia založená na optických vláknach oveľa vyššie prenosové rýchlosti. Napríklad 1 Gb/s znamená, že za sekundu je možné preniesť 1 Gb/s – rýchlosť dostatočne rýchla na stiahnutie filmu s veľkosťou približne 2 GB za približne 16 sekúnd. Dnes dokonca aj rezidenčné internetové služby ponúkajú rýchlosti v gigabitovom rozsahu, zatiaľ čo dátové centrá a chrbticové siete využívajú prenosové technológie od stoviek Gb/s do terabitov za sekundu. Vďaka vysokým prenosovým rýchlostiam optickej komunikácie si môžeme vychutnať oveľa plynulejší internetový zážitok. To, čo sa bežne označuje ako „optické širokopásmové pripojenie“, sa vzťahuje práve na túto metódu optickej komunikácie.
Avšak len preto, že sa to nazýva optická komunikácia, neznamená to, že v celom procese sa používa iba svetlo. Kľúčovú úlohu zohráva aj elektrina. Predstavme si dvoch ľudí, ktorí chatujú online. Keď sa na počítači A napíše správa, táto správa sa najprv prevedie na elektrický signál. Tento elektrický signál sa potom prevedie na svetelný signál pomocou elektricko-optického prevodníka na odosielajúcej strane a prenesie sa ako svetlo pozdĺž optického kábla. Potom sa opticko-elektrickým prevodníkom na prijímajúcej strane prevedie späť na elektrický signál a zobrazí sa ako textová správa na počítači B. Aj keď sa A a B nachádzajú v rôznych krajinách, správa sa doručí takmer okamžite, pretože signál sa šíri veľmi vysokou rýchlosťou – blízkou rýchlosti svetla – pozdĺž optického kábla.
Ako sa prenášajú svetelné signály v optickom kábli? Princíp spočíva v úplnom vnútornom odraze, ku ktorému dochádza v dôsledku rozdielov v indexe lomu. Index lomu je hodnota, ktorá udáva, o koľko pomalšie sa svetlo šíri v konkrétnom médiu v porovnaní s jeho rýchlosťou vo vákuu. Vo vnútri optického kábla sa nachádza jadro s vysokým indexom lomu, obklopené plášťom s nižším indexom lomu. Úplný vnútorný odraz je jav, pri ktorom sa svetlo úplne odráža na rozhraní, keď prechádza z média s vyšším indexom lomu do média s nižším indexom lomu a uhol dopadu presahuje kritický uhol. Keďže svetlo sa v jadre šíri relatívne pomalšie a v plášti rýchlejšie, dochádza k úplnému vnútornému odrazu; optické káble využívajú tento princíp na prenos svetelných signálov bez toho, aby im umožnili uniknúť von.
To môže vyvolať otázku: aj keď sa všetko svetlo odráža úplným vnútorným odrazom, nie je jeho časť v skutočnosti absorbovaná, čo spôsobuje oslabenie signálu? Rovnako ako svetlo slabne s rastúcou hĺbkou v oceáne, intenzita svetla v optickom vlákne postupne klesá so zväčšujúcou sa vzdialenosťou. Preto sa výkon optického vlákna hodnotí podľa toho, ako málo sa signál zoslabuje na danú vzdialenosť. V raných dobách technológie optických vlákien signály výrazne zoslabovali už po niekoľkých stovkách metrov; dnes sa však komerčne využívajú optické vlákna s extrémne nízkou stratou, ktoré umožňujú efektívny prenos na vzdialenosti desiatok kilometrov alebo viac. Okrem toho sa pri diaľkovej komunikácii inštalujú optické zosilňovače na zosilnenie oslabených signálov, čím sa zabezpečuje stabilná medzinárodná komunikácia naprieč kontinentmi a cez morské dno.
Koncom 90. rokov 20. storočia sa používali predovšetkým metódy elektrickej káblovej komunikácie s použitím medených drôtov – ako sú modemy, ISDN a ADSL. Dnes sa optická komunikácia pomocou optických káblov stala základnou technológiou internetu a prenosová rýchlosť aj stabilita sa v porovnaní s minulosťou výrazne zlepšili. Dôvodom, prečo optická komunikácia ponúka taký vysoký výkon, je to, že signály sa prenášajú vo forme svetla cez optické káble a na minimalizáciu strát signálu aj na veľké vzdialenosti sa používa princíp úplného vnútorného odrazu. Technológia optickej komunikácie sa neustále vyvíja a očakáva sa, že v budúcnosti poskytne ešte rýchlejšie a stabilnejšie internetové prostredie.
