בפוסט זה בבלוג, נחקור את התפתחות טכנולוגיית האינטרנט מ-ADSL לאינטרנט באמצעות סיבים אופטיים ואת העקרונות העומדים מאחורי מהירויות התמסורת הגבוהות של אינטרנט באמצעות סיבים אופטיים.
בסביבות שנת 1995, אנשים נהגו לחבר מודמים לקווי טלפון כדי לגשת לאינטרנט במהירויות שהיו איטיות ביותר בסטנדרטים של ימינו. הגדרה זו גרמה לכך שלא ניתן היה לבצע או לקבל שיחות טלפון בזמן השימוש באינטרנט - מצב שקשה לדמיין כיום. בשנת 1999, הזמר יו סונג-ג'ון אף הציג את ADSL בפרסומת טלוויזיה עם הסלוגן "ISDN פועל, אבל אני ADSL". גם ISDN וגם ADSL הן שיטות תקשורת חשמליות קוויות המשתמשות בחוטי נחושת. מאוחר יותר, כאשר תקשורת סיבים אופטיים באמצעות כבלים אופטיים הפכה נפוצה, מהירויות העברת הנתונים השתפרו באופן דרמטי - במידה שאין דומה להן לעבר.
ידוע היטב שאור נע במהירות רבה. בהשוואה לתקשורת מבוססת חוטי נחושת של העבר, תקשורת מבוססת סיבים אופטיים של ימינו מציעה מהירויות העברה גבוהות בהרבה. לדוגמה, 1 ג'יגה-ביט לשנייה פירושו שניתן להעביר 1 ג'יגה-ביט של נתונים לשנייה - מהירות המספקת הורדת סרט של כ-2 ג'יגה-בייט בכ-16 שניות. כיום, אפילו שירותי אינטרנט ביתיים מציעים מהירויות בטווח הג'יגה-ביט, בעוד שמרכזי נתונים ורשתות עמוד שדרה משתמשים בטכנולוגיות העברה הנעות בין מאות ג'יגה-ביט לשנייה לטרה-ביט לשנייה. הודות למהירויות ההעברה הגבוהות של תקשורת סיבים אופטיים, אנו יכולים ליהנות מחוויית אינטרנט חלקה בהרבה. מה שמכונה בדרך כלל "פס רחב סיבים אופטיים" מתייחס בדיוק לשיטת תקשורת אופטית זו.
עם זאת, רק בגלל שזה נקרא תקשורת אופטית, אין זה אומר שרק אור משמש לאורך כל התהליך. גם חשמל משחק תפקיד מכריע. בואו נדמיין שני אנשים שמשוחחים באינטרנט. כאשר הודעה מודפסת במחשב א', הודעה זו מומרת תחילה לאות חשמלי. אות חשמלי זה מומר לאחר מכן לאות אור באמצעות ממיר חשמלי-לאופטי בקצה השולח ומועבר כאור לאורך כבל אופטי. לאחר מכן הוא מומר חזרה לאות חשמלי על ידי הממיר האופטי-לאופטי בקצה המקבל ומוצג כהודעת טקסט במחשב ב'. גם אם א' ו-ב' נמצאים במדינות שונות, ההודעה מועברת כמעט באופן מיידי מכיוון שהאות נע במהירות גבוהה מאוד - קרוב למהירות האור - לאורך כבל אופטי.
כיצד מועברים אותות אור בתוך כבל אופטי? העיקרון מאחורי זה טמון בהחזרה פנימית כוללת, המתרחשת עקב הבדלים במקדם השבירה. מקדם השבירה הוא ערך המציין כמה לאט יותר אור נע בתווך מסוים בהשוואה למהירותו בוואקום. בתוך כבל אופטי, יש ליבה בעלת מקדם שבירה גבוה, מוקפת בציפוי בעל מקדם שבירה נמוך יותר. החזרה פנימית כוללת היא תופעה שבה אור מוחזר לחלוטין בממשק כאשר הוא נע מתווך בעל מקדם שבירה גבוה יותר לתווך בעל מקדם שבירה נמוך יותר, וזווית הפגיעה עולה על הזווית הקריטית. מכיוון שאור נע יחסית לאט יותר בליבה ומהר יותר בציפוי, מתרחשת החזרה פנימית כוללת; כבלים אופטיים משתמשים בעיקרון זה כדי להעביר אותות אור מבלי לאפשר להם לברוח החוצה.
ייתכן שזה מעלה שאלה: גם אם כל האור מוחזר על ידי החזרה פנימית מלאה, האם חלק ממנו לא נספג בפועל, וגורם להחלשת האות? כשם שהאור נחלש ככל שעומק האוקיינוס עולה, עוצמת האור בסיב אופטי פוחתת בהדרגה ככל שהמרחק עולה. לכן, ביצועי הסיב האופטי מוערכים לפי עד כמה האות נחלש על פני מרחק נתון. בימים הראשונים של טכנולוגיית הסיבים האופטיים, אותות היו נחלשים משמעותית לאחר כמה מאות מטרים בלבד; עם זאת, כיום, סיבים אופטיים בעלי הפסד נמוך במיוחד הפכו למסחורים, מה שמאפשר העברה יעילה על פני מרחקים של עשרות קילומטרים או יותר. יתר על כן, בתקשורת למרחקים ארוכים, מותקנים מגברים אופטיים כדי להגביר אותות מוחלשים, מה שמבטיח תקשורת בינלאומית יציבה בין יבשות ובין קרקעית הים.
בסוף שנות ה-1990, נעשה שימוש בעיקר בשיטות תקשורת חשמליות קוויות המשתמשות בחוטי נחושת - כגון מודמים, ISDN ו-ADSL. כיום, תקשורת אופטית באמצעות כבלי סיבים אופטיים הפכה לטכנולוגיית הליבה של האינטרנט, ומהירות השידור והיציבות השתפרו משמעותית בהשוואה לעבר. הסיבה לכך שתקשורת אופטית מציעה ביצועים כה גבוהים היא שאותות מועברים בצורת אור דרך כבלים אופטיים, ועיקרון ההחזרה הפנימית המוחלטת משמש למזעור אובדן אות גם למרחקים ארוכים. טכנולוגיית התקשורת האופטית ממשיכה להתקדם, והיא צפויה לספק סביבת אינטרנט מהירה ויציבה עוד יותר בעתיד.
