ブロードバンド

マルチメディア通話では、音声、データ、静止画像、動画、またはこれらのメディアの任意の組み合わせを伝送できます。各メディアには、次のような異なる通信品質要件があります。

• 帯域幅要件、
• ネットワーク内の信号遅延、そして
• ネットワークによる配信時の信号忠実度。

各メディアの情報内容は、他のメディアによって生成される情報に影響を与える可能性があります。たとえば、音声は音声認識によってデータに変換され、データコマンドによって音声やビデオの表示方法が制御される場合があります。これらの相互作用は、多くの場合通信端末で発生しますが、ネットワーク内でも発生する可能性があります。^{[ 3 ] [ 7 ]}

従来の音声通話は主に2者間通話であり、音声媒体のみを使用したポイントツーポイント接続が必要です。リモートデータベースの画像情報にアクセスするには、データベースに低ビットレートのクエリを送信し、データベースから高ビットレートのビデオを送信するポイントツーポイント接続が必要です。エンターテイメントビデオアプリケーションは主にポイントツーマルチポイント接続であり、プログラムソースから視聴者へのフルモーションビデオとオーディオの一方向通信が必要です。ビデオテレビ会議は、音声、ビデオ、およびデータを通信する多数の参加者間の接続を伴います。したがって、将来のサービスを提供するには、マルチポイントマルチメディア通信通話の接続とメディア要求の柔軟な管理が必要です。^{[ 7 ] [ 8 ]}

マルチレートサービスネットワークとは、接続に伝送容量を柔軟に割り当てるネットワークのことです。マルチメディアネットワークは、通信媒体が多数あるだけでなく、通信媒体が異なるビットレートのアルゴリズムでエンコードされる可能性があるため、接続が要求する幅広いビットレートをサポートする必要があります。たとえば、音声信号は、複雑さや音声再生品質が幅広いさまざまなエンコードアルゴリズムを使用して、1  kbit/s 未満から数百 kbit/s までのビットレートでエンコードできます。同様に、フルモーションビデオ信号は、1 Mbit/s 未満から 数百 Mbit/s までのビットレートでエンコードできます。したがって、ビデオ信号と音声信号の両方を伝送するネットワークは、非常に幅広いビットレートのトラフィックを統合する必要がある場合があります。^{[ 7 ] [ 9 ]}

電気通信において、ブロードバンド信号方式とは、広い周波数帯域を扱う方式のことである。「ブロードバンド」は相対的な用語であり、文脈によって意味が異なる。チャネルの帯域幅が広いほど（あるいは広いほど） 、チャネル品質が同じであれば、データ伝送容量は大きくなる。

例えばラジオでは、非常に狭い帯域でモールス信号を伝送し、より広い帯域で音声を伝送し、さらに広い帯域で、リアルな音声再生に必要な高周波成分を損なうことなく音楽を伝送します。この広い帯域は、より高品質な信号を送信する代わりに、周波数分割多重化を可能にするために、通過帯域技術を用いてチャネルまたは周波数ビンに分割されることがよくあります。

データ通信では、56kモデムは4キロヘルツ幅の電話回線（狭帯域または音声帯域）を介して毎秒56キロビット（kbit/s）のデータレートを送信します。1980年代後半、ブロードバンド統合サービスデジタルネットワーク（B-ISDN）は、物理的な変調の詳細とは無関係に、広範囲のビットレートを指すためにこの用語を使用しました。^{[ 10 ]}デジタル加入者線（DSL）サービスのさまざまな形式は、デジタル情報が複数のチャネルを介して送信されるという意味でブロードバンドです。各チャネルはベースバンド音声チャネルよりも高い周波数であるため、1対のワイヤで通常の電話サービスを同時にサポートできます。 ^{[ 11 ]}しかし、同じ回線が負荷のないツイストペア線（電話フィルタなし）に変換されると、数百キロヘルツ幅（ブロードバンド）になり、超高速ビットレートデジタル加入者線（VDSLまたはVHDSL）技術を使用して毎秒最大100メガビットを伝送できます。^{[ 12 ]}

現代のネットワークは、音声、ビデオ、データからなる統合トラフィックを伝送する必要があります。ブロードバンド統合サービスデジタルネットワーク（B-ISDN）は、これらのニーズに合わせて設計されました。^{[ 13 ]}ブロードバンドネットワークでサポートされるトラフィックの種類は、次の3つの特性に基づいて分類できます。^{[ 14 ]}

• 帯域幅とは、接続を維持するために必要なネットワーク容量のことです。
• レイテンシーとは、接続に伴う遅延量のことです。サービス品質（QoS）プロファイルで低レイテンシーを要求するということは、セルがネットワーク内の1地点から別の地点へ迅速に移動する必要があることを意味します。
• 細胞遅延変動（CDV）とは、関連する細胞群が経験する遅延の範囲のことです。細胞遅延変動が小さいということは、細胞群がネットワーク内を移動する際に、互いにあまり離れすぎないことを意味します。

携帯電話ネットワークは、データ伝送にさまざまな規格を利用しており、その中には1平方キロメートルあたり100万台のデバイスをサポートできる5Gも含まれる。

ブロードバンドネットワークで発生するトラフィックの種類（例を含む）とそれぞれの要件を表1にまとめました。

多くのコンピュータ ネットワークは、ベースバンド(ゼロから必要な最高周波数まで)を使用して媒体の全帯域幅を使用して 1 種類の信号を送信するために、単純なライン コードを使用します。一般的なEthernetファミリーのほとんどのバージョンには、1980 年代のオリジナルの10BASE5など、このことを示す名前が付けられています。標準的なケーブル テレビインフラストラクチャでケーブル モデムを使用するネットワークは、同じケーブルで複数のデータ ユーザーと従来のテレビ チャンネルの両方を含むことができる広範囲の周波数を示すために、ブロードバンドと呼ばれます。ブロードバンド システムは通常、各バンドでデータ信号によって変調された異なる無線周波数を使用します。^{[ 15 ]}

媒体の総帯域幅は、どのチャネルの帯域幅よりも大きい。^{[ 16 ]}

イーサネットのブロードバンド版である10BROAD36は1985年までに標準化されたが、商業的には成功しなかった。^{[ 17 ] [ 18 ]}

DOCSIS規格は1990年代後半に一般消費者向けに提供開始され、ケーブルテレビの家庭向けインターネット接続サービスとして利用されるようになった。さらに事態を複雑にしたのは、2008年に承認されたイーサネット規格である10PASS-TSがDSL技術を採用していたこと、そしてケーブルモデムとDSLモデムの両方にイーサネットコネクタが搭載されていることが多いという事実である。

テレビアンテナは、広範囲のチャンネルを受信できるため「ブロードバンド」と表現できますが、たとえば低VHFアンテナは1～5チャンネルしか受信できないため「ナローバンド」です。米国連邦規格FS-1037Cでは、「ブロードバンド」をワイドバンドの同義語として定義しています。^{[ 19 ]}アナログビデオ配信における「ブロードバンド」は、従来、ケーブルテレビなどのシステムを指すのに使用されてきました。ケーブルテレビでは、個々のチャンネルが固定周波数の搬送波で変調されます。 ^{[ 20 ]}この文脈では、ベースバンドは、通常、ベースバンドオーディオが別個のコンポジット形式のアナログビデオの単一チャンネルを指す、この用語の反意語です。^{[ 21 ]}復調の行為は、ブロードバンドビデオをベースバンドビデオに変換することです。光ファイバーを使用すると、信号を繰り返すことなく遠くまで送信できます。ケーブル会社は、ファイバーを使用して近隣地域に信号を送信し、その後、信号を光から無線周波数に変換して同軸ケーブルを介して家庭に送信するハイブリッドシステムを使用します。そうすることで、複数のヘッドエンドを使用する必要性を減らすことができます。ヘッドエンドは、ローカルケーブルネットワークや映画チャンネルからすべての情報を収集し、その情報をシステムに供給します。

しかし、ストリーミングインターネットビデオの文脈における「ブロードバンドビデオ」は、視聴にブロードバンドインターネットアクセスを必要とするほどビットレートが高いビデオファイルを意味するようになった。「ブロードバンドビデオ」は、 IPTVビデオオンデマンドを説明するためにも使用されることがある。^{[ 22 ]}

電力線は、さまざまな種類のデータ通信にも利用されてきました。リモートコントロールシステムの中には狭帯域信号方式に基づいているものもありますが、最新の高速システムでは広帯域信号方式を使用して非常に高いデータレートを実現しています。その一例がITU-T G.hn規格で、既存の家庭用配線（電力線だけでなく、電話線や同軸ケーブルも含む）を使用して、最大1ギガビット/秒（2014年時点では高速とみなされていた速度）のローカルエリアネットワークを構築する方法を提供しています。

2014年、韓国科学技術院の研究者らは、超浅層広帯域光学機器の開発に着手した。^{[ 23 ]}

多くの国内外の規制機関は、アップロード速度とダウンロード速度に基づいてブロードバンド接続を分類しており、その速度はMbit/s（メガビット/秒）で表されます。

オーストラリアでは、オーストラリア競争消費者委員会もインターネットサービスプロバイダーに対し、夜間や混雑時の速度を提示することを義務付けている。^{[ 44 ]}

帯域幅は歴史的に世界的に非常に不均等に分配されており、デジタル時代に入って集中度が高まっています。歴史的に、世界の通信容量の 70 ～ 75% はわずか 10 か国に集中しています (右の円グラフを参照)。^{[ 45 ]} 2014 年、世界の設置済み通信帯域幅の潜在能力の 50% はわずか 3 か国 (中国、米国、日本) に集中しています。米国は 2011 年に設置済み帯域幅の面で世界のリーダーシップを失い、中国に取って代わられました。中国は 2014 年に、米国の 29% 対 13% の国の帯域幅の潜在能力の 2 倍以上を保有しています。^{[ 45 ]}