У цій публікації блогу ми дослідимо еволюцію інтернет-технологій від ADSL до оптоволоконного інтернету та принципи, що лежать в основі високих швидкостей передачі даних завдяки оптоволоконному інтернету.
Приблизно у 1995 році люди підключали модеми до телефонних ліній для доступу до Інтернету на швидкості, яка була надзвичайно низькою за сучасними стандартами. Через таку настройку неможливо було здійснювати або приймати телефонні дзвінки під час користування Інтернетом — ситуація, яку зараз важко уявити. У 1999 році співак Ю Син Джун навіть представив ADSL у телевізійній рекламі зі слоганом «ISDN працює, але я — ADSL». Як ISDN, так і ADSL — це методи електричного дротового зв’язку, що використовують мідні дроти. Пізніше, коли волоконно-оптичний зв’язок за допомогою оптичних кабелів став поширеним, швидкість передачі даних різко покращилася — до ступеня, незрівнянного з минулим.
Загальновідомо, що світло поширюється дуже швидко. Порівняно зі зв'язком на основі мідних дротів минулого, сучасний зв'язок на основі оптоволоконного зв'язку пропонує набагато вищу швидкість передачі. Наприклад, 1 Гбіт/с означає, що за секунду можна передати 1 Гбіт даних — швидкість, достатня для завантаження фільму розміром близько 2 ГБ приблизно за 16 секунд. Сьогодні навіть побутові інтернет-послуги пропонують швидкість у гігабітному діапазоні, тоді як центри обробки даних та магістральні мережі використовують технології передачі від сотень Гбіт/с до терабітів на секунду. Завдяки високій швидкості передачі волоконно-оптичного зв'язку ми можемо насолоджуватися набагато плавнішим інтернет-досвідом. Те, що зазвичай називають «волоконно-оптичним широкосмуговим зв'язком», стосується саме цього методу оптичного зв'язку.
Однак, те, що це називається оптичним зв'язком, не означає, що в усьому процесі використовується лише світло. Електрика також відіграє вирішальну роль. Уявімо собі двох людей, які спілкуються онлайн. Коли повідомлення набирається на комп'ютері А, воно спочатку перетворюється на електричний сигнал. Потім цей електричний сигнал перетворюється на світловий сигнал за допомогою електрооптичного перетворювача на стороні відправника та передається як світло по оптичному кабелю. Потім він знову перетворюється на електричний сигнал оптико-електричним перетворювачем на стороні приймача та відображається як текстове повідомлення на комп'ютері Б. Навіть якщо А та Б знаходяться в різних країнах, повідомлення доставляється майже миттєво, оскільки сигнал поширюється з дуже високою швидкістю — близькою до швидкості світла — по оптичному кабелю.
Як передаються світлові сигнали всередині оптичного кабелю? Принцип цього полягає в повному внутрішньому відбитті, яке виникає через різницю в показнику заломлення. Показник заломлення – це величина, яка показує, наскільки повільніше світло рухається в певному середовищі порівняно з його швидкістю у вакуумі. Всередині оптичного кабелю знаходиться серцевина з високим показником заломлення, оточена оболонкою з нижчим показником заломлення. Повне внутрішнє відбиття – це явище, при якому світло повністю відбивається на межі розділу, коли воно рухається з середовища з вищим показником заломлення в середовище з нижчим показником заломлення, а кут падіння перевищує критичний кут. Оскільки світло рухається відносно повільніше в серцевині та швидше в оболонці, відбувається повне внутрішнє відбиття; оптичні кабелі використовують цей принцип для передачі світлових сигналів, не дозволяючи їм виходити назовні.
Це може викликати питання: навіть якщо все світло відбивається шляхом повного внутрішнього відбиття, хіба частина його насправді не поглинається, що призводить до послаблення сигналу? Так само, як світло слабшає зі збільшенням глибини в океані, інтенсивність світла в оптичному волокні поступово зменшується зі збільшенням відстані. Тому продуктивність оптичного волокна оцінюється тим, наскільки мало сигнал ослабляється на заданій відстані. На ранніх етапах розвитку волоконно-оптичних технологій сигнали значно слабшали вже після кількох сотень метрів; однак сьогодні комерціалізувалися оптичні волокна з надзвичайно низькими втратами, що дозволяє ефективно передавати сигнали на відстані десятків кілометрів і більше. Крім того, у зв'язку на великі відстані встановлюються оптичні підсилювачі для посилення ослаблених сигналів, забезпечуючи стабільний міжнародний зв'язок між континентами та через морське дно.
Наприкінці 1990-х років переважно використовувалися методи електричного дротового зв'язку з використанням мідних дротів, такі як модеми, ISDN та ADSL. Сьогодні оптичний зв'язок за допомогою волоконно-оптичних кабелів став основною технологією Інтернету, і швидкість передачі та стабільність значно покращилися порівняно з минулим. Причина, чому оптичний зв'язок пропонує таку високу продуктивність, полягає в тому, що сигнали передаються у вигляді світла через оптичні кабелі, а принцип повного внутрішнього відбиття використовується для мінімізації втрат сигналу навіть на великих відстанях. Технологія оптичного зв'язку продовжує розвиватися, і очікується, що в майбутньому вона забезпечить ще швидше та стабільніше інтернет-середовище.
