ブロードバンド インターネット テクノロジーの簡単な歴史

今日のデジタル時代において、ブロードバンドは私たち一人一人とすべての家族にとって必需品となっています。それがなければ、私たちは落ち着かず、落ち着かなくなるでしょう。

それでは、ブロードバンドの背後にある技術原則をご存知ですか?最初の 56,000 の「猫」ダイヤルアップから現在のギガビット シティやギガビット家庭まで、ブロードバンド テクノロジーはどのような変化を経験しましたか? 今日の記事では、「ブロードバンドストーリー」について詳しく見ていきましょう。

█ xDSL と ISDN

次のインターフェイスを見たことがありますか? 70年代、80年代生まれの友人の中には、見たことがある、よく知っているという人も多いのではないでしょうか。 はい、これは私たちが初めてインターネットに触れたときの「ダイヤルアップ インターネット アクセス」のインターフェイスです。 それは20年以上前、シャオ・ザオジュンがまだ大学生だった頃のことです。インターネットにアクセスするには、モデム カード (モデム、一般に「cat」として知られています) を購入し、コンピュータに接続する必要があります。そして、寮内にある唯一の電話線を「cat」に接続し、設定が完了して初めてダイヤルできるようになります。

モデム

「悲痛な」軋む音の後、ダイヤルアップが成功したこと、つまりインターネットに接続されたことが示されました。 ダイヤルアップ インターネット アクセスの速度はどれくらいですか? 5KB/s... (56K ダイヤルアップと謳われていますが、実際の速度は 45Kbps です。実際に使用すると、1 ～ 2KB/s になることがよくあります...) はいそうです、それはとても遅いです。当初、私たちの寮全体は、コースを選択するために学校システムに接続するこの「トリクル」に依存していました。その時の気持ちをぜひご自身で感じてください...この原始的な方法では、ダイヤルアップしてインターネットにアクセスすると、電話は接続できず「話中」状態になります。 さらに、ダイヤルアップ インターネット アクセスの料金も、電話と同様に非常に高価です (1 分あたり約 3 セント)。速度は本質的に遅いですが、お金が流れていくのを見ていると死に至る可能性があります。 寮内のインターネットの速度が遅いと感じた場合は、インターネットカフェを利用するという選択肢もあります。 初期のインターネット カフェにはダイヤルアップ インターネット アクセスもありました。その後、一部のインターネット カフェがアップグレードを開始しました。これらのインターネットカフェのドアには、「ISDN専用線、高速サーフィン」という大きな文字が書かれていることがよくあります。

2000 年代のインターネット カフェ

ISDN は、Integrated Services Digital Network です。現在も既存の電話網（PSTN、公衆交換電話網）をベースに開発された技術であり、同一回線上で音声、データ、映像などの複数の信号の伝送を実現できます。 ISDN のコストは比較的高く、ネットワーク速度はそれほど速くありません。当時、チャイナテレコムは、わずか 128Kbps の速度のナローバンド ISDN 標準を提供していましたが、これはダイヤルアップの 2 倍強でした。 数年後、状況はついに変わりました。電気通信マスターは、ある装置を玄関先に持ってきて、この装置を使用している限り、インターネットの速度は「急上昇する」と言いました。

この装置です

いろいろ聞いてみると、この装置は ADSL モデムというものであることが分かりました。電話回線を ADSL モデムに接続し、ネットワーク ケーブルを使用して ADSL モデムとコンピュータを接続し、インターネットにダイヤルアップします。 ADSL の採用後、ネットワーク速度は確かに 56Kbps から 1Mbps に大幅に向上しました。その後、再び2Mbpsになりました。 この速度の向上により、エクスペリエンスが大幅に向上しました。Web ページなどへのアクセスが非常にスムーズになりました。 QQ でのチャットが高速になります。ソフトウェア、映画、TV シリーズのダウンロードも可能になりました (以前は 56K など考えられませんでした)。 通信工学を専攻する大学生だった Xiao Zaojun は、ADSL の正式名称が DSL 技術の一種である非対称デジタル加入者線であることを当時知りませんでした。 DSL テクノロジーは、1989 年に米国のベル通信研究所によって発明されました。 ADSL テクノロジーが初めて登場したとき、私は非常に興味がありました。それはまだ電話回線であり、ネットワーク ケーブルのツイストペアではなかったのに、なぜ速度が突然増加したのでしょうか?

電話回線は通常 2 芯で、RJ11 インターフェイスを使用します。

ネットワーク ケーブル (ツイスト ペア) は 8 芯 (4 ペア) ) で RJ45 インターフェイスを使用します

初期の頃 (56K) では、銅線の低周波部分 (4KHz 未満の部分) のみを占有しており、その可能性を最大限に活用していなかったことがわかりました。 ADSL テクノロジは、周波数分割多重化を使用して、通常の電話回線を電話、アップリンク、ダウンリンクの 3 つの比較的独立したチャネルに分割します。これにより、干渉が回避されるだけでなく、速度も向上します。 注: 具体的には、ADSL は DMT (ディスクリート マルチトーン) テクノロジーを使用して、元の電話回線 4KHz ～ 1.1MHz の周波数帯域を帯域幅 4.3125KHz の 256 のサブバンドに分割します。このうち、4KHz 以下の周波数帯域は現在でも POTS (在来電話サービス) の送信に使用され、20KHz から 138KHz までの周波数帯域はアップリンク信号の送信に使用され、138KHz から 1.1MHZ までの周波数帯域はダウンリンク信号の送信に使用されています。 ADSL は、元の方式と比較して、速度が大幅に向上するだけでなく、価格も大幅に安くなります。インターネットをサーフィンするときに、「時間と競争する」必要はもうありません。さらに、インターネットサーフィンと電話をかけることが競合することはなくなり、同時に行うことができます。 その後、ADSL をベースにして、ADSL2、ADSL2 がアップグレードされ、一時は 20Mbps に達するようになりました。 その後、VDSL や VDSL2 などの一連のテクノロジーが登場しました。これらのテクノロジーは、総称して xDSL テクノロジーと呼ばれることがよくあります。 現在まで、xDSL テクノロジーは海外の一部の地域でまだ使用されています。 VDSL2から進化したG.Fastに基づき、理論上の最大速度は1Gbpsに達します。 国内の一部のインターネット カフェでは ISDN 技術が使用されていると前述しました。実際、この ISDN テクノロジーのライフサイクルは比較的短く、ADSL テクノロジーは開発される前に開発されました。 当時、ネットカフェによってはADSLにアップグレードしたり、DDN(Digital Data Network、デジタルデータネットワーク)などの専用線に変更したりしたところもありましたが、それはまた後の話。 ADSL に加えて、ラジオやテレビのブロードバンド (ケーブル アクセス) やその他のインターネット アクセス方法も私たちの周りにあります。 ラジオとテレビのブロードバンド、これを使用したことのある人は誰もが感動すると思います 。実際、これはケーブル テレビ (CATV) の同軸ケーブルを介してブロードバンド アクセスを提供する方法です。

ラジオおよびテレビのブロードバンド セットトップ ボックス、同軸ケーブル入力、ネットワーク ケーブル出力

同軸ケーブル

█ EPON GPON

ADSL は、ネットワーク エクスペリエンスに大幅な改善をもたらします。私たちがこの改善に没頭している間に、より素晴らしい新しいテクノロジーが登場しました。 このテクノロジーは、もちろん光ファイバーブロードバンドです。 ADSL と ISDN はどちらもメタル ケーブルと銅線メディアに基づいています。 1960年代、イギリス系中国人の科学者カオ・クンは、データ通信に光ファイバー（光ファイバー）を使用する理論的根拠を提案する論文を発表しました。その後間もなく、アメリカのコーニング社が実際に世界で初めて要件を満たす減衰量を備えた光ファイバーを引き出し、この魔法のような発明が世界に紹介されました。

高锟

1970 年代から 1980 年代にかけて、光ファイバー技術が急速に発展しました。バックボーンネットワークに光ファイバーを使用することに加えて、通信メーカーは銅線ケーブルの代わりにアクセスネットワークにも光ファイバーを使用する研究も始めています。 そこで考えられたのが光ファイバーアクセスネットワークです。 光ファイバー アクセス ネットワークは、典型的な P2MP (ポイントツーマルチポイント) アーキテクチャです。実際、端的に言えば、多数のユーザーの光接続を実現するために光を連続的に分割するツリー構造です。 初期の光通信技術は比較的弱く(PDH/SDH段階)、光ファイバー伝送信号の減衰が大きかった。したがって、すべてのアクティブ光ネットワーク (Active Optical Network、AON) が開発されており、光を強化 (中継) するために外部エネルギー (電源) の導入が必要となり、装置がより複雑になり、コストが高くなります。 その後、技術は徐々に成熟し、光をより遠くまで伝送できるようになり、パッシブ光ネットワーク (PON) が登場し始めました。 パッシブ光ネットワークは、OLT、ODN、ONT/ONU に分類されます。 OLT（光回線終端装置）は局側装置、ONT/ONU（光回線終端装置）はユーザ側装置（光モデムなど）です。 ODN は光分配ネットワーク (Optical Distribution Network) であり、PON の幹線と理解できます。 PON の受動性とは主に受動性のこの部分を指し、これにより構築コストと保守コストが大幅に削減されます。 PON の初期段階 (1980 年代後半) では、メーカーは基本的に狭帯域 PON テクノロジーを導入しました。このテクノロジーの速度は非常に遅く、2Mbps を超えません。また、各メーカーが独自に取り組んでいることから、統一された規格や規格が存在しておりません。 1995 年、BELLSOUTH、BT、France Telecom を含む 7 つのネットワーク オペレータは共同で、統一された光アクセス ネットワーク機器標準を提案することを目的として、フル サービス アクセス ネットワーク アライアンス (FSAN) の設立を開始しました。 その後すぐの 1997 年に、FSAN の勧告に基づいて、ITU-T (国際電気通信連合の電気通信標準局) は、G.983.1 標準である APON テクノロジー システムを立ち上げました。 アポンはATMポンです。 ATMは現金自動預け払い機ではなく、Asynchronous Transfer Modeの略です。 ATM の本質は伝送プロトコルです。古い世代の通信者は ATM に精通しているはずです。ATM はかつて IP プロトコルの競合相手であり、非常に人気がありました。 2001 年に、FSAN と ITU-T は APON 仕様をアップグレードおよび改訂し、名前を BPON (Broadband PON、広帯域受動光ネットワーク) に変更しました。名称変更の理由は、APONがATMサービスのみを提供していると誤解されたくないためだという。 PON のレート標準をさらに向上させるために、FSAN は 2002 年に 1Gbps を超える PON ネットワークを標準化するための新しい取り組みを開始しました。 2003 年 3 月、FSAN の勧告に基づいて、ITU-T は GPON (ギガビット対応 PON、ギガビット パッシブ光ネットワーク) である G.984 標準を公布しました。 FSAN と ITU-T が本格的に活動している一方で、別の標準化組織も手を休めておらず、PON テクノロジーをいじり始めました。同様に有名な IEEE (電気電子学会) です。 IEEE は、イーサネット標準の開発者および支援者です。 IEEE は 1998 年にギガビット イーサネット標準をリリースした後、イーサネットに基づいた PON 標準の開発を検討していました。 2000 年に、IEEE は EFM ワーキング グループを設立し、関連する標準化作業を正式に開始しました。 EFM ワーキング グループの正式名は興味深いもので、「Ethernet for the First Mile」と呼ばれており、イーサネット標準を開発する IEEE 802.3 グループに属しています。 2004 年 4 月、EFM ワーキング グループが完成し、EPON (イーサネット PON、イーサネット イーサネットに基づく PON) である IEEE 802.3ah 標準が正式に開始されました。 その後、時間が経つにつれて、ATM は IP との競争で徐々に地位を失いました。 APON（BPON）もコストや効率などの理由から事業者に見捨てられ、歴史の舞台から退いています。したがって、APON (BPON) についてはあまり紹介しませんし、あまり詳しく知る必要はありません。 とにかく、当時の業界の主流はEPONとGPONだったことは誰もが覚えているでしょう。これらは、さまざまな標準化団体によって立ち上げられたさまざまな技術システムです。両者の間にはアップグレード、進化、または代替の関係はなく、並行開発と見なすことができます。 この 2 つの具体的な技術的な違いについては、オンラインで大量の情報があるため、個別に調べることができます。つまり、EPON と GPON にはそれぞれ独自の長所と短所があります。簡単に言えば、GPON は帯域幅が広く、より多くのユーザーを伝送でき、より効率的ですが、実装がより複雑であるため、コストも高くなります。 国内市場シェアから判断すると、EPON は当時チャイナ テレコムで広く採用されており、GPON はチャイナ ユニコムとチャイナ モバイルでより人気がありました。海外では、日本とEPONを利用している一部の国を除き、ほとんどの国や地域でGPONが利用されています。 何か印象に残っていることがあれば、2010 年頃から通信技術者が自宅に来て機器を交換するようになり、インターネットへのアクセスに電話回線を使用することがなくなりました。代わりに、それは弱電流ボックスに接続されたネットワーク ケーブルです。 ネットワーク ケーブルの内部コアは分離していることがよくあります。 8 つのワイヤ コアがあり、そのうち 2 つは電話に接続するために RJ11 ポートに接続され、残りの 6 つのワイヤはインターネットにアクセスするためにコンピュータに接続されます。 当時、Wi-Fi ワイヤレス ルーターが徐々に登場し始め、ネットワーク ケーブルをワイヤレス ルーターに接続できるようになり、より多くのデスクトップ コンピューターやラップトップがインターネットにアクセスできるようになりました。 2008 年頃のスマートフォンの登場以降、携帯電話でも Wi-Fi 経由でインターネットにアクセスできるようになりました。私たちのインターネット アクセスはさらに飛躍しました。当時の 3G/4G の出現により、隆盛を極めたモバイル インターネット時代が正式に始まりました。 今述べた弱電流ボックスに接続されたネットワーク ケーブルは、基本的に FTTB (Fiber to the Building) または FTTC (Fiber to the Curb) テクノロジーに属します。 FTTBを例に挙げると、事業者からの光ファイバーが建物の弱電室にあるONUに接続され、LANに変換されてユーザー宅に接続されます。 この時期には、もう一つの時代の特徴がありました。 2008 年の国内通信事業者の第 3 回再編後、チャイナ モバイルは中国鉄通を買収し、鉄通の基盤を築き始めました。 、家庭用ブロードバンド市場に精力的に参入します。その後、チャイナユニコムもこの争いに加わった。これは家庭用ブロードバンド市場での競争の激化に直接つながり、ブロードバンドのコストは大幅に下がり始めました。 数年以内に、FTTB は FTTH になり始めました。家庭内に入るのはネットワークケーブルではなく、光ファイバーです。 光モデムを導入し、光モデム（ONT）に光ファイバーを接続することで、より高速かつ安定したネットワークを実現します。

█ 10G PON と 10G EPON

EPON と GPON はどちらも 1Gbps レベルの PON です。この1Gbpsはユーザー側の速度ではないことに注意してください。 EPON と GPON は、ユーザーに 100Mbps の速度しか提供できません。 明らかに、時代の発展に伴い、この料金では家庭や企業ユーザーのニーズを満たすことができなくなります。その結果、PON は 10Gbps レベルまで進化し始めました。 2006 年に、IEEE は、後の IEEE 802.3av、10G-EPON となる 10Gbit/s レートの EPON システム標準を策定するプロジェクトの確立を開始しました。 この規格では、10G EPON は 2 つのタイプに分けられます。1 つは非対称モード、つまりダウンリンク速度が 10Gbps、もう 1 つは対称モード、つまりアップリンク速度とダウンリンク速度です。どちらも10Gbpsです。 ITU-T の GPON も進化しています。 2008 年、ITU は次世代 GPON 標準の研究を開始しました。 2010 年に、ITU-T G.987 シリーズである XG-PON 標準が誕生しました。 当初、XG-PON には 2 つのモードがあり、1 つはダウンリンク速度が 10 Gbps、アップリンク速度が 2.5 Gbps の非対称モード XG-PON2 でした。アップリンクとダウンリンクの速度は両方とも 10Gbps です。 その後、2013 年頃に、XG-PON2 の対称性ソリューションは実装が難しいため中止することが推奨されました。 XG-PON1 はそのまま XG-PON に名前変更されました。 その後、2015 年に対称方式が再開され、XGS-PON (S は対称、対称の略) と呼ばれる新しい名前が採用されました。 2017 年、ITU は G.9807 XGS-PON 国際標準を正式に採用しました。 今後、業界では XG-PON と XGS-PON を総称して XG (S)-PON と呼びます。 XG (S)-PON と 10G-EPON はどちらも 10Gbps レベルです。ユーザー側で達成される速度は 1Gbps、つまりギガビットです。近年、中国の多くの場所で推進されているギガビット シティとギガビット ホームは、主にこれら 2 つの技術に基づいています。 2018 年から、家庭のブロードバンドが 100M から 200M、500M、1000M と徐々に増加していることに誰もが気づいたはずです。電気通信技術者が 3 日ごとに連絡し、自宅まで来て機器を「無料」で交換します。通信事業者も頻繁にアクティビティを開催し、家庭用ブロードバンドをアップグレードするためのさまざまな 199 元および 299 元のパッケージを提供しています。

「3 ギガビット」

しかし実際には、ほとんどのユーザーは、100M の差からいわゆるブロードバンド ネットワーク パッケージをアップグレードする経験がないと感じているかもしれません。 これは実際には驚くことではありません。100 ～ 200M の帯域幅は、ゲームをプレイしたり、テレビ シリーズをフォローしたり、高解像度のビデオを視聴したりするには十分です。家族や愛好家がたくさんいない限り、高いインターネット速度に対する厳格な要求はありません。 対照的に、Wi-Fi の品質エクスペリエンスがボトルネックになっています。自宅に 100M ブロードバンドがあるにもかかわらず、携帯電話が依然として「グルグル回る」ことがよくあります。 これに基づいて、事業者が提案する解決策は「家全体のギガビット」、つまり FTTR、つまり部屋に入る光ファイバーです。すべての部屋に光ファイバーを引き込み、Wi-Fi を使用してエクスペリエンスを向上させます。

FTTR

FTTR 機器

Xiao Zaojun は個人的に、FTTR は大規模世帯やハイエンド ユーザーにとって確かに良い選択であると考えています。 。しかし、ほとんどの家庭にとって、FTTR は少し「時代を先取りしている」ように思えます。 FTTR は FTTR-H と FTTR-B にも分かれます。前者は家族向け、後者は企業 (ショッピング モール、公園、病院、学校など) のシナリオを対象としています。この観点から見ると、市場は非常に広いです。 さて、ここまでは基本的に現在のブロードバンド状況です。 それでは、私たちのブロードバンド技術はピークに達したのでしょうか?次に、より強力なテクノロジーが登場するでしょうか? 次号の 50G PON の壮大なデビューをご覧ください。 この記事は WeChat 公開アカウントからのものです: Xian Zao Classroom (ID: xzclasscom)、著者: Xiao Zaojun

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