Tylko 3,9 proc. gospodarstw domowych w 2017 roku korzystało z internetu światłowodowego. Nadal postrzega się go jako nowoczesną technologię, która nie jest dostępna dla przeciętnego użytkownika. Przekonanie to nie odpowiada jednak do końca prawdzie. W rzeczywistości nie korzystamy masowo ze światłowodów, ponieważ to nowość w Polsce, nie wszędzie dostępna. Przedstawiamy najważniejsze informacje dotyczące światłowodów i ich wykorzystania.
1. Światłowód już od 1880 roku
Światło towarzyszy ludzkości od zarania dziejów – od początku obecne jest bowiem światło naturalne, słoneczne. Elektryczność została wynaleziona stosunkowo niedawno. W 1879 roku Thomas Alva Edison opatentował żarówkę elektryczną. Bez jego wynalazku rozwój światłowodów byłby niemożliwy. Żyjący w XIX wieku William Wheeler, inżynier z Concord w stanie Massachusetts w USA, zainspirowany wynalazkiem Edisona, postanowił zrealizować własną ideę – powszechne oświetlenie domów. William Wheeler do tego celu wykorzystał szklane rury i silną lampę łukową, w której źródłem światła jest łuk elektryczny. Tym samym przyczynił się do rozwoju światłowodów wiele lat później.
Równolegle do Williama Wheelera Aleksander Graham Bell stworzył wraz ze swoim asystentem fotofon, który pozwalał na transmisję dźwięku za pośrednictwem wiązki światła, ale zamiast przewodu, jako nośnik, wykorzystywał powietrze.
Z kolei w 1954 roku Harold Hopkins i Narinder Singh Kapany pokazali, do czego można wykorzystać zrolowane włókno szklane. Mogło być ono nośnikiem do przenoszenia informacji transmitowanych za pośrednictwem światła. Ograniczeniem miało być to, że transmisje mogą być wykonywane tylko za pomocą prostego przewodu.
W 1956 roku idea przesyłania światła za pomocą przezroczystych przewodów została zastosowana po raz pierwszy – w gastroskopie skonstruowanym na Uniwersytecie Michigan.
Właściwa produkcja światłowodu telekomunikacyjnego rozpoczęła się w 1970 roku, czyli prawie pół wieku temu. Trudno zatem uznać ją za nowinkę techniczną. Właśnie w tym roku firma Corning Glass Works zaprezentowała publicznie włókna o sprawności umożliwiającej praktyczne ich zastosowanie w komunikacji. Do tego celu wykorzystywano półprzewodnikowe systemy laserowe GaAs.
Pierwszy komercyjny światłowód komunikacyjny z systemem GaAs operował na długości fal 0,8 µm. Uzyskiwał przepustowość 45 Mbps i wymagał do poprawnego działania repeaterów co 10 km. Ważnym wydarzeniem w rozwoju techniki światłowodowej było skierowanie pierwszego ruchu telefonicznego przez 6-megabitowy światłowód, przez General Telephone and Electrics, 22 kwietnia 1977 roku w Kalifornii.
2. Internet przez kabel
Światłowód to nic innego jak kabel, ale o innych parametrach niż powszechnie stosowane kable miedziane służące do przesyłania prądu. Kable te są zbudowane z przezroczystego włókna szklanego wzbogaconego domieszką tworzyw sztucznych. Są one w stanie przesyłać dane z użyciem światła. Za pomocą światłowodu można dostarczać nie tylko internet, ale też telewizję i telefonię.
Światłowody mają wiele zalet:
- nie tworzą praktycznie żadnego oporu;
- są odporne na zakłócenia elektromagnetyczne;
- cechuje je ogromna przepustowość informacyjna, czyli szerokie pasmo przenoszenia pojedynczego włókna;
- eliminują przesłuchy międzykablowe;
- pozwalają na przesyłanie sygnałów na większe odległości;
- mają małe wymiary i niską wagę;
- zapewniają bezpieczeństwo pracy;
- umożliwiają transmisję danych na znacznych odległościach;
- nie pociągają zbyt wysokich kosztów na utrzymanie sieci;
- są proste w obsłudze.
3. Transmisja światłowodowa
Podczas transmisji światłowodowej wykorzystywane są nadajnik toru optycznego i odbiornik. Zadaniem nadajnika jest przetworzenie danych cyfrowych w postaci elektronicznej na odpowiednio zmodulowaną falę optyczną. Odbiornik natomiast przetwarza z powrotem falę optyczną na cyfrową odwrotność. Dzięki światłowodom możliwy jest szybki rozwój internetu przy zachowaniu jak największej przepływności kanału.
Nośnikiem informacji przy transmisji światłowodowej jest światło – fala elektromagnetyczna o częstotliwości 3x1014Hz. Jednym światłowodem można przesyłać fale o różnych barwach, zwiększając tym samym pojemność kanału transmisji.
4. Mniej znane zastosowania światłowodów
Możliwość przesyłania z ogromną prędkością na duże odległości danych to obecnie priorytet przy rozwoju światłowodów. Są one kojarzone jednoznacznie z szybkim internetem, ale nie należy zapominać, że są stosowane na wiele innych sposobów:
- w medycynie – do konstruowania instrumentów diagnostycznych, przy oświetlaniu trudno dostępnych części organizmu człowieka i do przekazywania ich obrazu;
- w silnikach odrzutowych i transformatorach;
- w czujnikach do pomiaru naprężeń, ciśnienia i temperatury;
- w systemach bezpieczeństwa lub zasilania – wszędzie tam, gdzie użycie metalowych kabli z różnych względów nie jest możliwe;
- do dekoracji pomieszczeń.
5. Światłowód w Polsce – początki w 1978 roku
Tak naprawdę światłowody w Polsce wykorzystywane są z powodzeniem od wielu lat, głównie na rynku telekomunikacyjnym, np. do łączenia ze sobą różnych centrali telefonicznych. Warto podkreślić, że pierwszy kabel światłowodowy w naszym kraju powstał w 1978 roku na Uniwersytecie Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie.
6. Ile to kosztuje?
W 2017 roku niecałe 4 proc. Polaków korzystało z sieci światłowodowego internetu. Jest to związane głównie z niedoinformowaniem społeczeństwa oraz przekonaniem o tym, że internet tego typu jest bardzo drogi. Nic bardziej mylnego, a dowodzi tego m.in. oferta internetu UPC. W ramach najniższego pakietu internetu światłowodowego UPC (https://www.upc.pl/internet/kup-internet/) w cenie 49,99 zł plus 1 zł za instalacje i przy podpisaniu umowy na 24 miesiące użytkownik otrzymuje internet bez limitu i zakłóceń, z prędkością maksymalną 60 Mb/s.
W roku 2017 UPC miało również atrakcyjną ofertę na internet dla studenta – umowę na 9 miesięcy, z opłatą 49 zł miesięcznie, bez kosztów instalacji i z prędkością internetu do 120 Mb/s. To dowodzi, że nawet studenci, którzy w Polsce nie należą do najbardziej zamożnej grupy społecznej, przy niewielkich kosztach mogli sobie pozwolić na internet światłowodowy.
Przyszłość w światłowodach
Rozwój sieci światłowodowych trwa nieustannie, dzięki czemu rozrastają się one i pozwalają na sprawniejsze i szybsze przesyłanie danych. W przyszłości światłowody mogą stopniowo wypierać tradycyjne okablowanie, dzięki czemu dostęp do szybkich łączy internetowych stanie się powszechny.