DSL の発明者は接続の流れをどのように変えたのか

7 歳のジョン・チョフィ君は、1964 年から 1965 年にかけてニューヨーク市で開催された万国博覧会でベル システム パビリオンに駆け寄ったとき、最初のビデオ付き電話、つまり大絶賛されたピクチャーフォンを見るのが待ちきれませんでした。

少年は、電話では音声しか提供されなかったことに失望していた。 彼は、この通信大手による 5 億米ドルの研究開発の集大成である、粒子の粗い白黒ビデオ画像が表示されたピクチャーフォンの楕円形の画面を見上げて、「うわー、これはひどい！」と思いました。

「その思い出はいつも私の心の片隅にありました」とチョフィは言います。 「学校教育やキャリアを重ねるうちに、テクノロジーがそこに到達できるはずだと思いました。そして、どうすればそれを実現できるかに常に興味を持っていました。」

ほぼ 30 年後、35 歳のときに、Ciofi は最終的にビデオ通話や高速インターネットを含むその他の機能を可能にするテクノロジーを開発しました。 1991 年に彼は最初の非対称デジタル加入者線 (DSL) モデムを構築し、すぐにほとんどのダイヤルアップ接続を置き換えました。 DSL とは、ユーザーが単一の電話回線から、インターネットの閲覧や電話での通話を同時に行いながら、データ量の多い画像やビデオをダウンロードできることを意味します。

DSL は、デジタル音声信号とデータ信号を分離し、それらをアナログ信号に変換することで機能し、有線 (通常はすでに固定電話に備えられている銅線) を介して、より迅速かつ簡単に送信できるようになります。 チョッフィ氏は、最初のそのようなモデムを作成しただけでなく、その技術を商業化し普及させた功績により、「DSL の父」として知られています。

DSL の取り組みが評価され、Ciofi 氏は米国国家技術革新勲章を受賞しました。これは、10 月にホワイトハウスの式典でバイデン大統領から授与された 12 件のうちの 1 つです。 ホワイトハウスによると、このメダルは技術的功績に対する米国最高の賞で、「ビジョン、知性、創造性、決意によって国の経済を強化し、生活の質を向上させた」米国の革新者を表彰するもの。

「畏敬の念を抱きましたし、こんなにたくさんの人がいるのに、彼らが私をこの作品に選んでくれるとは想像もしていませんでした」 [people] 誰がよりふさわしいかは考えられます」とIEEEライフフェローのCiofi氏は言います。 「私は、いくつかのことを知りました。 [of my] 元生徒たち—Dr. クリスタ・ジェイコブセン、ケイティ・ウィルソン教授、ピート・チョウ博士が推薦者でした。」

この技術は、ダイヤルアップ システムでは想像できなかったデータ容量と伝送速度を備えた高速インターネットにつながりました。 さらに、DSL は電話会社がCiofi に時代遅れだと主張していた銅線に依存しており、それによって接続によって永遠に変わってしまった未来の扉が開かれました。

繊維に取り憑かれた世界で銅をめぐる戦い

チョッフィは、数学への愛をきっかけに工学の道に進みました。 彼は常に、数学の方程式に基づいて可能なことの限界を押し上げることに興味を持っていました。 1978 年にイリノイ大学アーバナ シャンペーン校で電気工学の学士号を取得して卒業した後、ニュージャージー州ホルムデルのベル研究所で技術スタッフの一員としてデータ通信に取り組み始めました。

そこで彼は、エコー キャンセリングを備えた初の音声帯域モデムの開発に貢献しました。 これにより、単一の電話回線を介して高速音声データを送信できるようになり、両方の発信者のデータを、一方が他方に干渉することなく同時に送信できるようになりました。 たった 1 本の電話回線で可能なことを最大限に活用するというのは、彼にとって初めての経験でした。

ベルのモデムに対する彼の改良により、彼は経営陣の注目を集めるようになりました。 時は 1980 年代初頭、光ファイバー ネットワークが電気通信の未来とみなされていました。 同社は電話接続プロセスのほとんどをすでにデジタル化していましたが、ラストマイル接続はまだアナログで、銅線のペアが撚り合わされていました。 最後の重要な部分をデジタル化するために、ベルのエンジニアは、デジタル化された回線を介して音声、ビデオ、その他のデータを送信する回線交換電話システムである総合サービス デジタル ネットワークを開発していました。

ISDN について話し合うある会議で、Ciofi 氏は、ベルの著名な科学者やエンジニアの先輩たちが、1 つの回線でいくつかの音声チャネルを実現するために 1 秒あたり 150 キロビットのデータを送信しようとするなどの目標について話しているのを聞きました。 彼は彼らのアプローチに当惑し、なぜビデオが会話に含まれないのか疑問に思いました。

「本当にスラムダンクでない限り、審査員が小さな会社のテクノロジーを選ばないことはわかっていましたが、実際その通りでした。」

彼はすぐに裏計算をして、議論を中断した。 このシステムは実際には 10 倍のデータを処理できるため、ビデオ通話が可能だったと氏は説明しました。 彼の上司は彼に黙るように視線を向けた。

チョッフィ氏の提案を阻止することがベル社のテーマになった、と彼は言う。 同社は低速 ISDN に全力で取り組んでおり、間もなく歴史になると予測されていた既存の銅線に関する彼のアイデアには興味を持ちませんでした。 彼らは、ISDNの後継は各家庭に光ファイバーを提供するだろうと述べた。

「古いやり方はもう終わった。 数年以内にすべてがファイバーになるでしょう」とチョフィ氏は語った。 「『無限の帯域幅』について考える必要があります。 誰かがそれを使って何ができるでしょうか？」

チョフィ氏は、挫折はあったものの、ベルでの仕事は楽しかったし、スタンフォード大学の修士号と博士号取得のための授業料も会社が支払ったと語った。 彼は有給休暇中に学位を取得した。

1984 年に博士号を取得した後、米国政府はベル システムの分割の真っ最中だったため、彼は会社を辞め、カリフォルニア州サンノゼの IBM で研究スタッフとして働きました。 そこで彼は、ストレージ ディスクの容量を約 50% 増加させるテクノロジーを開発しました。

1986年、コーネル大学は30歳の彼に電気工学の指導について打診した。 それが正しいキャリアアップかどうか確信が持てなかったチョフィさんは、スタンフォード大学のアドバイザーにどうすればよいか尋ねました。 顧問は、スタンフォード大学自体にEE教授の募集があり、Ciofi氏は母校での職を引き受けたと述べた。

最初の DSL モデムの作成

スタンフォード大学では、Ciofi と大学院生が、信号を効率的に調整しながら有線でデジタル情報を送信する技術である離散マルチトーン変調に取り組みました。 彼によれば、これは DSL の必要な前駆体でした。

Ciofi 氏は、上級 EE の学生を指導し、企業社会で受けてきた絶え間ない「ノー」から解放されたことで活力を得たと語ります。 1987 年に彼は大統領若手研究者賞を受賞し、研究を進めるための資金援助として 5 年間で 312,000 ドル (現在では約 870,000 ドル) が与えられました。

1991 年までに、彼は自分と学生たちが DSL モデムの構築に必要なテクノロジーを開発したと確信していました。 彼はスタンフォード大学を休学し、カリフォルニア州パロアルトで Amati Communications Corp. を立ち上げました。

ジョン・シオフィ氏は、10月にホワイトハウスで行われた授賞式でバイデン大統領から米国国家技術革新勲章を授与された。 アンナ・マネーメーカー/ゲッティイメージズ

チョッフィ氏の現在および元生徒たちは、彼や他の同僚と協力して最初の DSL モデムである Amati Prelude を構築しました。 これは革新的で、2,700 メートル以上の電話回線を介して 1 秒あたり約 6 メガビットのデータを送信できました。これは、当時複数のライブ デジタル TV ストリームをサポートするのに十分でした。

その一方で、Bell に関連する 2 社を含む多くの大企業が DSL に対する独自のアプローチを試みていました。 1993 年、Bellcore として知られる Bell Communications Research は、DSL コンテストを後援しました。 Amati チームは Prelude に参入し、AT&T、Broadcom、Bellcore 自体と競合しました。

Amati のモデムは、他のモデムよりもはるかに少ない電力を使用しながら、長距離にわたってより高速にデータを送信しました。 チョッフィによれば、アマティが金メダルを獲得したため、競技は「僅差でさえなかった」という。

「本当にスラムダンクでない限り、審査員が小さな会社のテクノロジーを選ばないことはわかっていましたが、実際その通りでした」とチョフィ氏は言う。 「残りは歴史です。」

ダイヤルアップ モデムは確かに歴史的なものでした。 DSL は読み込み時間を大幅に短縮し、最終的にはビデオ通話、ストリーミング ビデオ、その他の現代のインターネット エクスペリエンスにつながりました。

一方、1990 年代には、光ファイバー ネットワークの構築は、電話会社が予想していたほど早くは進んでいませんでした。 (数十年経った今でも、繊維の増強はまだ進んでいません。)

DSL は長年にわたって世界中の何百万もの家庭に電力を供給しており、多くの地域で 5G や光ファイバーに代わってこの技術は段階的に廃止されていますが、農村部のアメリカ人にとって DSL は依然としてブロードバンド インターネットの唯一のソースであり、今でも数億の家庭で使用されています。世界的に。

Bellcore コンテストで優勝した後、Ciofi はスタンフォード大学の教職に戻り、1995 年末に株式を公開した Amati に参加し続けました。1998 年、テキサス インスツルメンツは同社を 4 億 4,000 万ドル (現在の約 8 億 5,400 万ドルに相当) で買収しました。

DSL テクノロジーが証明されたことで、Ciofi の関心はパフォーマンスの向上に向けられました。 2003 年、彼はこの目標を達成するために、Adaptive Spectrum and Signal Alignment (妻であり共同創設者である Assia Ciofi の頭文字をとった ASSIA) を設立しました。

同社は最盛期には約170人を雇用していた。 長年にわたり、インターネット最適化技術の知的財産の大部分をライセンス供与するまでに発展しました。 Ciofi 氏は 2021 年に事業の一部を DZS に売却しました。彼は引き続き残りの事業の最高経営責任者として、ブロードバンド接続改善におけるイノベーションとライセンス供与に専念します。

チョフィは 2009 年までスタンフォード大学でフルタイムで教鞭をとり続け、その後非常勤の立場に移り、現在に至っています。

最新情報を入手し、IEEE とコミュニケーションを取る

チョッフィは 1976 年に学生会員として IEEE に参加し、それ以来会員を更新しています。

「最新の情報を入手し、人々に会い、同じ興味を持つ他の人たちと知り合うための良い方法でした」と彼は言います。

同組織は彼の功績を讃え、2010 年 IEEE Alexander Graham Bell Medal を受賞しました。 彼は、2006 年のマルコーニ賞や 2014 年のブロードバンド ワールド フォーラムからの生涯功績賞など、その他の最高賞を受賞しています。2014 年にインターネットの殿堂に、2018 年に消費者技術協会の殿堂に選ばれました。

チョッフィ氏は、次世代のコミュニケーション エンジニアを教えることに今も興味を持っている、と彼は言います。 スタンフォード大学でのパートタイムの仕事で、大学院生向けのデジタル コミュニケーションのコースワークを更新し、教えています。

「私は彼らに、デジタル通信は信号機にまで遡り、さらにはそれよりも古いものであると伝えています」と彼は言います。 「聖書の創世記の冒頭を見ると、この暗闇から始まり、神が見ているものは良くありません。 すると神は「光あれ」と言われます。 そして彼はそれが良いことだと理解しています。 光って何？ それはエネルギーと通信の基本的な要素である電磁波です。

「私は学生たちにもこう言います。『あなたたちは被造物に対する神の偉大な贈り物の管理人です。だからこそ、コミュニケーションの仕事に非常にやりがいを感じます。』」