ケーブルモデム

インターネット実験ノート（IEN）96 ^{[ 1 ]}（1979年）は、初期のRFケーブルモデムシステムについて記述している。IEN 96の2ページと3ページから引用する。

ケーブルバスシステム

MITRE/ワシントン・ケーブルネット・システムは、MITRE/ベッドフォードで開発された技術に基づいています。同様のケーブルバス・システムは、ウォルター・リード陸軍病院やNASAジョンソン宇宙センターなど、多くの政府機関で運用されていますが、これらはすべて独立したローカルネットワークです。

このシステムは、標準的なコミュニティアンテナテレビ（CATV）同軸ケーブルとマイクロプロセッサベースのバスインターフェースユニット（BIU）を使用して、加入者のコンピュータと端末をケーブルに接続します。…ケーブルバスは、入力用と出力用の2本の平行な同軸ケーブルで構成されています。入力ケーブルと出力ケーブルは、一方の端（ヘッドエンド）で接続され、もう一方の端で電気的に終端されています。このアーキテクチャは、十分に開発された単方向CATVコンポーネントを活用しています。^{[ 2 ]}トポロジーは樹枝状（つまり、木のように枝分かれしている）です。 …

BIUには、24MHz周波数帯域の利用可能な帯域幅のうち1MHzを使用して搬送波信号を変調し、デジタル情報を送信する無線周波数（RF）モデムが搭載されています。残りの294MHz帯域幅は、地上波テレビ、FM、閉回路テレビ、音声電話システム、その他のデジタルチャネルなど、他の通信チャネルの伝送に使用できます。当社のテストベッドシステムのデータレートは307.2kbpsです。   

IEEE 802委員会は、802.3b-1985 ^{[ 3 ]}で10BROAD36 を10 Mbit/s  IEEE 802.3ブロードバンド システムは、CATV 同軸ネットワーク ケーブルを介して最大3,600 メートル (11,800フィート)まで動作します。オリジナルの IEEE 802.3 仕様で使用されているブロードバンドという言葉は、周波数分割多重(FDM) チャネル バンドでの動作を意味しており、ゼロHz付近から始まり、上方向に広がるデジタル ベースバンド変調 (ライン コーディングとも呼ばれる) とは対照的です。10BROAD36 機器は、 10BASE5 (1983 年)、10BASE2 (1985年)、 10BASE-T (1990 年)などのベースバンド イーサネット規格の機器と比較して、多くのベンダーによって開発されておらず、多くのユーザー ネットワークに展開されていません。 

IEEE 802委員会は1989年に802.7-1989でブロードバンドCATVデジタルネットワーク規格も規定した。^{[ 4 ]}しかし、10BROAD36と同様に、802.7-1989は商業的にはほとんど成功しなかった。

ハイブリッド・ネットワークスは、1990年に初の高速非対称ケーブルモデムシステムを開発、実証、特許取得しました。ハイブリッド・ネットワークスの重要な洞察は、インターネット黎明期にはデータトラフィックの大部分がデータダウンロードであり、これは高度に非対称なデータネットワーク（つまり、大きな下りデータパイプと多数の小さな上りデータパイプ）で十分に対応できるという点でした。これにより、CATV事業者は高額なシステムアップグレードを必要とせずに、すぐに高速データサービスを提供できるようになりました。また、上り通信と下り通信は、それぞれ異なるプロトコルを使用して同じまたは異なる通信媒体上で動作し、閉ループ通信システムを構築できるという点も重要でした。各方向で使用される速度とプロトコルは大きく異なります。初期のシステムでは、双方向ケーブルシステムが非常に少なかったため、戻り経路に公衆交換電話網（PSTN）が使用されていました。後のシステムでは、上り経路と下り経路の両方にCATVが使用されました。ハイブリッドのシステムアーキテクチャは、今日のほとんどのケーブルモデムシステムで使用されています。

LANcityはケーブルモデムの初期のパイオニアであり、米国で広く展開された独自のシステムを開発しました。イラン系アメリカ人のエンジニア、Rouzbeh Yassiniが率いていたLANcityは、その後Bay Networksに買収されました。^{[ 5 ]} Bay Networksはその後Nortelに買収されました。^{[ 6 ]} Nortelは当時、AntecとARRIS Interactiveという合弁会社を設立していました。^{[ 7 ]}この合弁会社に関するAntecとの契約上の合意により、NortelはLANCityグループをARRIS Interactive合弁会社として分離しました。ARRISは、 DOCSIS規格に準拠したケーブルモデムとケーブルモデム終端システム（CMTS）機器を作り続けています。

ケーブルモデムプロバイダーの先駆けの一つであるゼニスは、1993年に導入した独自のプロトコルを使用したケーブルモデム技術を提供しました。ゼニスのケーブルモデム技術は、米国および他国のいくつかのケーブルテレビシステムで使用されました。これには、サンディエゴのコックス・コミュニケーションズ、米国南東部のノロジー、アメリテックのアメリカストサービス（後にSBCとアメリテックの合併後にワイドオープンウェストに売却）、オンタリオ州ハミルトンのコジェコ、ケベック州ヴァル・ドールのケーブルビジョン・デュ・ノール・ド・ケベックなどが含まれます。^{[ 8 ]}ゼニス・ホームワークスは、バイナリ位相シフトキーイングを使用して、 600 kHzで500 Kbit/s 、または6 MHzチャネル帯域幅で4 Mbit/sを実現しました 。^{[ 9 ]}

Com21はケーブルモデムの初期のパイオニアの1つであり、DOCSIS標準化によって独自のシステムが時代遅れになるまで、非常に成功を収めていました。Com21システムは、CATVネットワークのヘッドエンドで中央ブリッジとしてComControllerを使用し、さまざまなモデルでComPortケーブルモデム、そしてHP OpenViewをプラットフォームとして使用するNMAPS管理システムを採用していました。後に、複数のエリアからのリターンパス信号を合成する際のノイズ問題を克服するために、リターンパスマルチプレクサも導入しました。独自のプロトコルは、非同期転送モード（ATM）に基づいていました。中央のComControllerスイッチは、1つのダウンストリームチャネル（送信機）と1つの管理モジュールを提供するモジュール式システムでした。残りのスロットは、アップストリーム受信機（カードあたり2つ）、デュアルEthernet 10BaseT、そして後にFast EthernetおよびATMインターフェースに使用できました。ATMインターフェースは、増大する帯域幅の要求に対応し、 VLANもサポートしていたため、最も普及しました。Com21はDOCSISモデムを開発しましたが、2003年に破産を申請し、閉鎖しました。 COM21のDOCSIS CMTS資産はARRISによって買収された。

CDLPは、モトローラが製造した独自のシステムでした。CDLPの顧客宅内機器（CPE）は、PSTN（電話網）と無線周波数（ケーブル）の両方のリターンパスに対応していました。PSTNベースのサービスは「一方向ケーブル」とみなされ、衛星インターネットサービスと同様の多くの欠点がありました。そのため、すぐに「双方向ケーブル」に取って代わられました。リターンパスにRFケーブルネットワークを使用するケーブルモデムは「双方向ケーブル」とみなされ、双方向デジタル加入者線（DSL）サービスとよりよく競合することができました。現在、この規格は、新規プロバイダーがDOCSIS規格を使用し、既存のプロバイダーがDOCSIS規格に移行したため、ほとんど使用されていません。モトローラのCDLP独自のCyber​​SURFRは、CDLP規格に基づいて構築されたデバイスの一例であり、下り最大10 Mbit/s 、上り最大1.532 Mbit/sの速度を実現できます。CDLPは、複数のケーブルモデムを使用することで、下り最大30 Mbit/sの帯域幅をサポートしていました。

オーストラリアのインターネットサービスプロバイダー（ISP）であるBigPondは、 1996年にケーブルモデムの試験運用を開始した際にこのシステムを採用しました。長年にわたり、ケーブルインターネット接続はCDLP経由でシドニー、メルボルン、ブリスベンでのみ利用可能でした。このネットワークは、より新しいDOCSISシステムと数年間並行して運用されていました。2004年、CDLPネットワークは廃止され、DOCSISに置き換えられました。

CDLPは、フランスのケーブル事業者であるNumericable社でも導入されており、同社はDOCSISを使用してIPブロードバンドネットワークをアップグレードしている。

デジタルビデオ放送（DVB）とデジタルオーディオビジュアル協議会（DAVIC）は、ケーブルモデムの規格を開発した欧州の組織である。しかし、これらの規格はDOCSISほど広く普及していない。

1990年代半ば、IEEE 802委員会はケーブルモデムシステムの標準を開発するために小委員会（802.14）^{[ 10 ]}を設立しました。IEEE 802.14はATMベースの標準の草案を作成しました。しかし、北米のマルチシステムオペレーター（MSO）が代わりに当時まだ黎明期だったDOCSIS 1.0仕様を支持したため、 802.14ワーキンググループは解散しました。DOCSIS 1.0は一般的にベストエフォートサービスを使用し、IPベース（将来のQoSのためにATM ^{[ 11 ]}をサポートする拡張コードポイント付き）でした。MSOは、標準開発委員会の遅くて反復的で熟慮を要するプロセスを待つよりも、ブロードバンドインターネットアクセスの顧客を獲得するためにサービスを迅速に展開することに関心がありました。アルバート・A・アザムはIEEE 802.14ワーキンググループの事務局長を務めており^{[ 12 ]}、彼の著書『高速ケーブルモデム』 [ ^{13 ]では}802.14に提出された多くの提案について説明している。

インターネット技術タスクフォース（IETF）は一般的にケーブルモデムの完全な標準を策定しませんが、IETFはケーブルモデム技術に関連するさまざまな標準（802.14、DOCSIS、PacketCableなど）を作成したワーキンググループ（WG ）を設立しました。特に、IP over Cable Data Network（IPCDN）^{[ 14 ]}とIP over Digital Video Broadcasting（DVB）^{[ 15 ]}に関するIETFワーキンググループは、ケーブルモデムシステムに適用可能な標準をいくつか作成しました。主な分野は、ケーブルモデムやCATVネットワーク上で動作するその他のネットワーク機器向けのSimple Network Management Protocol（SNMP）管理情報ベース（MIB ）です。

1990年代後半、米国のケーブル事業者によるコンソーシアム「MCNS」が結成され、オープンで相互運用可能なケーブルモデム仕様を迅速に開発しました。このグループは、当時主流だった2つの独自システムの技術を組み合わせ、物理層はMotorola CDLPシステムから、 MAC層はLANcityシステムから採用しました。最初の仕様が策定されると、MCNSコンソーシアムは仕様の管理をCableLabsに引き継ぎました。CableLabsは仕様の維持管理、様々な標準化団体（特にSCTEとITU）での普及促進、ケーブルモデム機器の認証試験プログラムの開発を行い、その後、元の仕様に対する複数の拡張版を策定しました。

展開されたDOCSIS RFI 1.0機器は一般的にベストエフォート サービスのみをサポートしていましたが、DOCSIS RFI 1.0 Interim-01 文書では、IntServ、RSVP、RTP、および同期転送モード (STM)電話( ATMとは対照的に)を使用したサービス品質(QoS) 拡張とメカニズムについて議論しました。^{[ 11 ]} DOCSIS RFI 1.1 ^{[ 16 ]}では、後に DOCSIS に、より堅牢で標準化された QoS メカニズムが追加されました。DOCSIS 2.0ではS-CDMA PHYのサポートが追加され、DOCSIS 3.0 ではIPv6サポートとチャネル ボンディングが追加され、単一のケーブル モデムで複数のアップストリーム チャネルと複数のダウンストリーム チャネルを同時に並列に使用できるようになりました。

現在、現場で使用されているケーブルモデムはほぼ全て、いずれかのDOCSIS規格に準拠しています。ヨーロッパのPAL方式とアメリカのNTSC方式の違いから、DOCSISにはDOCSISとEuroDOCSISという2つの主要なバージョンが存在します。主な違いはRFチャネルの幅にあり、 アメリカでは6MHz、ヨーロッパでは8MHzとなっています。DOCSISの第3バージョンは日本 で開発され、日本国内では限定的に導入されています。

相互運用性は「DOCSISプロジェクトの最大の目的」であったにもかかわらず、^{[ 17 ]}ほとんどのケーブル事業者はネットワーク上で非常に限られたケーブルモデムのリストしか承認しておらず、^{[ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]}サポートされているDOCSISバージョンを単に許可するのではなく、ブランド、モデル、場合によってはファームウェアバージョンによって「許可された」モデムを識別し、場合によってはモデムのハードウェアバージョンを強制することさえあります。

2004年、既存の同軸ケーブルを利用したコネクテッドホームの業界標準を策定するために、マルチメディア・オーバー・コアックス・アライアンス（MoCA）が設立されました。当初は家庭内ネットワーク向けにMoCA 1.0/1.1として開発されましたが、その後MoCA規格は進化を続け、2010年にはMoCA 2.0/2.1、2016年にはMoCA 2.5が発表されました。

2017年、Multimedia over Coax Allianceは、MoCA 2.5規格に基づき、同軸ケーブルを使用した建物内のブロードバンドネットワークアクセスに対応するMoCA Access仕様を発表しました。^{[ 22 ]} MoCA Accessは、MoCA 2.5の家庭内ネットワークを拡張し、FTTB/FTTdp（光ファイバーを地下室/ドロップポイントまで敷設し、既存の同軸ケーブルを各アパートや住宅への接続に使用したいと考えている通信事業者やISPに対応しています。