10G: 未来

Oct 24, 2023

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世界は 10 ギガビット ネットワークの準備が整っており、DOCSIS 4.0 ソリューションの進歩により、この現実に近づくことができる可能性があることが判明しました。アリス・ジェンセン

10 ギガビット ネットワーク (10G) を実現するというケーブル業界のビジョンは、2019 年のコンシューマー エレクトロニクス ショー (CES) で初めて発表されました。 このイベントでは、全米ケーブルテレビ協会 (NCTA) が出席しました。 非営利の研究開発機関である CableLabs と Cable Europe は、世界的なケーブル テレビ ネットワークの将来についてのビジョンを概説しました。 現在、DOCSIS 4.0 の進歩により、より多くのユーザーが 10G を実現できるようになりました。

ケーブル ブロードバンド ネットワークは、最新の光ファイバーと従来の同軸ケーブルの両方で構成され、国を横断してケーブル テレビ サービスやインターネット サービスを提供しています。 ファイバー・ツー・ザ・ホーム (FTTH) およびパッシブ光ネットワーク (PON) は、光ファイバー技術を使用してエンドカスタマーにブロードバンド ネットワーク アクセスを提供します。 理論的には、ほぼ無制限の容量があり、10G の約束と互換性があります。 しかし、ハイブリッド光ファイバー同軸 (HFC) ケーブル ネットワークに関しては、「家庭への」接続は同軸ケーブルを介して行われます。

10G ビジョンを実現するために HFC ネットワークをオールファイバー ネットワークに置き換える必要はなく、DOCSIS 4.0 テクノロジーにより HFC ネットワークが PON と競合できるようになり、10G 向けにセットアップされます。

米国のネットワークは最も先進的なものの 1 つです。 NCTA の戦略コミュニケーション担当上級副社長、ブライアン・ディーツ氏は、「アメリカの 90% はすでにケーブルのブロードバンド ネットワークを介して 1Gb/s の家庭用インターネット速度にアクセスしています」と述べています。 1G は現在のほとんどの国内要件を十分に満たす速度であり、10G は 10 倍高速になります。

「現実には、1 ギガビットの帯域幅はおろか、数百メガビット/秒を超えるキラー アプリケーションは存在しません。あるいは、その先が見えているのです。しかし、すぐに何が起こるかはわかりません。」米国のケーブルおよびネットワーク インフラストラクチャ プロバイダであるコムスコープの EMEA CTO 兼グローバル通信市場管理副社長の Cornel Ciocirlan 氏は次のように述べています。 「私たちは将来に備える必要がある。」

10G プラットフォームは、高速性に加えて、対称的なアップロード速度とダウンロード速度により低遅延を実現します。 高度なテクノロジーと常時監視を通じて、このシステムはネットワークの問題を事前に検出して解決することもでき、消費者にさらなる信頼性を提供します。 さらに、高度なネットワーク管理システムを導入してセキュリティを強化します。

NCTA の 10G プラットフォームによると、10G は「データ主導型の第 4 次産業革命を推進する未来対応のブロードバンド ネットワークであり、次に来るものをサポートするパワーと低遅延を備えた 10Gb/s のインターネット速度を実現します。」

需要の増加に対応できるケーブル ネットワークの重要性は明らかです。 パンデミックのピーク時には、何百万人もの人々が在宅勤務のために自宅のケーブル ネットワーク システムを利用しました。 これにより、アップストリーム データ トラフィックが増加し、利用可能な帯域幅に大きな負荷がかかりました。

DOCSIS 4.0 テクノロジーは、HFC ネットワークを PON と競合できるように設計されています (クレジット: Kristi Blokhin/Shutterstock.com)

ほとんどの場合、システムは適応できました。 たとえば、ディーツ氏は次のように述べています。「アメリカのブロードバンド ネットワークは、数十億ドルの民間投資によって需要曲線に先駆けて構築されてきました。これにより、新型コロナウイルス感染症が発生した際のデジタルおよび仮想テクノロジーへの急速な移行をネットワークが吸収できるようになりました。」

同氏は、「過去数十年にわたり、何百万マイルにもわたる光ファイバーの豊富なブロードバンド ネットワークが展開されてきました。」と付け加え、「ケーブル ブロードバンド プロバイダーは、長い間、農村部や遠隔地コミュニティへのネットワークを構築してきました。これらの歴史的な取り組みと、 」

対照的に、Ciocirlan 氏は次のように述べています。「ヨーロッパの地域、特に英国とドイツでは、多くのネットワークが遅れています」。 ディーツ氏はさらに、「パンデミックの最中、ヨーロッパのネットワークはトラフィックの突然の変化を吸収するための一時しのぎのソリューションを見つける必要があることに気づきました。」と付け加えた。 ここでは、従来の銅線ツイストペア ベースのネットワークへのアップグレードがまだ進行中であり、人口密度が低い僻地では、ファイバーのアップグレードへの投資収益を得るのが難しい場合があります。 しかし、チョシラン氏は、より多くの人々が最新のケーブルネットワークに接続できるよう、ヨーロッパと英国政府の取り組みが展開を促進していると述べている。

ほとんどのケーブル テレビ ネットワーク オペレータは、従来のケーブル、光ファイバ ベース、およびモバイル ネットワークを組み合わせて提供するマルチ システム オペレータ (MSO) です。 これは、現在、効果的な光ファイバーが豊富なブロードバンド ネットワークにアクセスできない地域でも、5G モバイル ネットワークを介してかなりの帯域幅を顧客に提供できる可能性があることを意味します。

Covid-19 のパンデミックと、リモートおよびハイブリッド作業環境という新しい世界は、ケーブル ネットワークの試練の 1 つにすぎませんでした。 将来起こり得るあらゆる事態に対応できるケーブル システムを確実に展開することは、世界中のネットワーク プロバイダーにとって重要です。 「10G ネットワークは、次の革新的なテクノロジーを推進します。それがイマーシブ メディアであれ、ホログラムであれ、さらにはスマート ホームであれ、さらにはよりスマートな都市であれ、時間が経てばわかります」とディーツ氏は言います。

データ オーバー ケーブル サービス インターフェイス仕様 (DOCSIS) は 1997 年に初めてリリースされ、ケーブル ワイヤを介して高帯域幅のデータを送信できるようになりました。 下り最大速度は 40Mb/s で、ダイヤルアップ インターネットよりも大幅にアップグレードされました。 その後多くの導入が行われ、現在ではほとんどのシステムが DOCSIS 3.0 または 3.1 で動作し、後者はダウンストリームで最大 10 Gb/秒、アップストリームで 1 ～ 2 Gb/秒の容量を提供します。

DOCSIS 4.0 は、10G の実現において重要な役割を果たします。 これは、ケーブルをさらに敷設することなく、既存のハイブリッド光同軸ケーブル インフラストラクチャの効率を向上させるように設計されています。 したがって、その実装は、コストの節約と将来性のあるネットワークの両方を目的としています。

DOCSIS 4.0 は、対称的なダウンロード速度とアップロード速度を備えた全二重 DOCSIS を定義します。 Dietz 氏は、「これにより応答時間が 1 ミリ秒に短縮され、遅延時間が解消されます。」と述べています。 さらに、これは拡張スペクトル DOCSIS としても定義されており、Ciocirlan 氏は、「約 600 MHz の追加のアップストリーム スペクトルを獲得することを意味し、これは増加した帯域幅を提供する通信事業者の能力に大きな影響を与えます」と述べています。

CableLabs のワイヤード テクノロジー担当副社長であるカーティス ニットル氏は、2022 年 4 月の 10G ショーケース デモンストレーションを強調し、「Comcast と Charter、およびそのベンダー パートナーは、DOCSIS 4.0 テクノロジーがダウンストリーム ピーク容量 9 Gb/秒、アップストリーム容量 6 Gb/秒を達成できることを示しました。」 。」 同氏はまた、このイベントから得られる重要な点が 2 つあるとも指摘しています。1 つは DOCSIS 4.0 テクノロジーが本物であるということ、もう 1 つは DOCSIS 4.0 が 10G PON と歩調を合わせているということです。

ディーツ氏は「それ以来、コムキャストは（2023年2月に）1,000万世帯への10Gアップグレードの開始を発表し、DOCSIS 4.0の導入により2Gb/秒の速度が利用できるようになった。これは予定よりも前倒しだ」と述べた。 さらに基礎的なネットワークの強化が進行中であり、Comcast のネットワーク アップグレードは 2025 年までに 5,000 万世帯に到達する予定です。Knittle 氏はさらに次のように付け加えています。「DOCSIS 4.0 により、消費者はマルチギガビット サービスに加入できるようになり、10G プラットフォームのビジョンも視野に入ってきます。」 」。

ヨーロッパについては、Ciocirlan 氏は次のように述べています。「コムスコープは、ヨーロッパ最大のネットワーク プロバイダーであるリバティ グローバルと DOCSIS 4.0 ノード製品を構築する契約を発表したため、ここでも DOCSIS 4.0 が視野に入っています。」

Knittle 氏によると、ネットワークの将来性を保証するのは DOCSIS 4.0 だけではありません。「アクセスにおける PON やコヒーレント光の形で、基盤となるネットワーク インフラストラクチャに関連するソリューションも登場しています。」

同氏は、CableLabs は、将来必要とされる容量と今日のケーブル ネットワークの長いファイバー長の両方をサポートするソリューションに対するケーブル業界の必要性を認識したと述べています。 「新しいファイバーの設置には非常に費用がかかります。そのため、私たちが尋ねた重要な質問は、『ケーブル ネットワークにすでに設置されているファイバー ケーブルの寿命をどのように延ばすことができるか?』ということでした。」 その答えはコヒーレント光技術でした。」

これらのテクノロジーにより、より多くのデータを同じファイバー上で転送できるようになります。 ただし、高価になる可能性があるため、より手頃な価格にするための開発が進行中です。 たとえば、全二重コヒーレント光学系により、ファイバーの容量が 2 倍になり、より高価なデュアル レーザー トランシーバーが不要になります。 「私たちは現在、エンタープライズ ネットワークと分散アクセス アーキテクチャ (DAA) の集約をサポートするコヒーレントなインアクセス ネットワークを目にしています」とニットル氏は言います。

相互運用性は CableLabs が重点的に取り組んでいる分野の 1 つであり、これを実現することで、すべてのネットワークが将来のアプリケーションに対応できるようになります。 「5G チャレンジや L4S など、ケーブルを超えた、ケーブルに特化しないソリューションを検討することが重要です。レイヤーオンモバイルおよび固定対モバイルのコンバージェンス技術の進歩により、ケーブル ネットワークとモバイル ネットワークがファイバー システムを共有できるようになります」ネットワーク間のデータ転送を確実にする鍵となります。」

10G は、どのようなネットワークが準備されているかについての洞察を得るために、Future Today Institute と提携しました。 ディーツ氏は、「これには、没入型エンターテイメント、教育と遠隔学習、農業、遠隔医療とロボット医療への変革が含まれます。」と述べています。

10Gの未来

没入型エンターテイメントについてニットル氏は、「私たちは仮想現実 (VR) さえも超えて、拡張現実 (AR) やメタバースに目を向けています。」と付け加えました。

この種のテクノロジーは教育を変革し、没入型でパーソナライズされた、移動型の教育体験を生み出す可能性もあります。 ヘルスケアの進歩は、カスタマイズされた目に見えない在宅ケアのためのよりウェアラブルでスマートなセンサー技術によって可能になる可能性があり、一方で遠隔地や地方のコミュニティはロボットやホログラムを介して質の高いケアに接続できる可能性があります。 気候変動への対応の一環として、農業システムの高度なモニタリングはすでに開発されており、屋内栽培環境はいつか AI によって豊かなエデンに変わるかもしれません。 しかし、そのすべてには安定した大容量のネットワークが必要です。

ディーツ氏、チョシラン氏、ニットル氏は、技術の進歩という点で何が起こるのか、ケーブル ネットワークに何が求められるのかは誰にも分からないことに同意しています。 ただし、将来のあらゆるシナリオに対応できるネットワーク、つまり考えられるアプリケーションで必要となるよりも多くのデータを伝送できるネットワークを用意することが重要であることは明らかです。