Hoe de uitvinder van DSL de loop van connectiviteit veranderde

Toen de zevenjarige John Cioffi naar het Bell System-paviljoen rende op de Wereldtentoonstelling van 1964-1965 in New York, kon hij niet wachten om de eerste videotelefoon te zien: de veel gehypte Picturephone.

De jongen was teleurgesteld dat de telefoontjes alleen maar geluid voortbrachten. Hij staarde naar het ovale scherm van de Picturephone, met de korrelige zwart-witvideobeelden – het hoogtepunt van 500 miljoen dollar aan onderzoek en ontwikkeling door de telecommunicatiegigant – en dacht: wauw… dat ziet er verschrikkelijk uit!

“Die herinnering bleef altijd in mijn achterhoofd”, zegt Cioffi. “Terwijl ik mijn opleiding en carrière doorliep, leek het erop dat technologie daar moest komen, en ik was altijd nieuwsgierig hoe we dat konden verwezenlijken.”

Bijna dertig jaar later, op 35-jarige leeftijd, ontwikkelde Cioffi de technologie die uiteindelijk videobellen en meer mogelijk zou maken, waaronder supersnel internet. In 1991 creëerde hij het eerste asymmetrische Digital Subscriber Line (DSL)-modem, dat al snel de meeste inbelverbindingen verving. DSL betekende dat een gebruiker foto’s en video’s met veel gegevens kon downloaden en tegelijkertijd op internet kon surfen en telefoneren, allemaal vanaf één enkele telefoonlijn.

DSL werkt door digitale spraak- en datasignalen te scheiden en deze vervolgens om te zetten in analoge signalen die veel sneller en gemakkelijker via draden kunnen worden verzonden, meestal de koperen lijnen die al op vaste lijnen te vinden zijn. Cioffi staat bekend als de “Vader van DSL”, niet alleen vanwege zijn creatie van de eerste dergelijke modem, maar ook vanwege zijn werk bij het commercialiseren en populariseren van de technologie.

Voor zijn inspanningen bij DSL ontving Cioffi de US National Medal of Technology and Innovation, een van de twaalf die president Biden tijdens een ceremonie in het Witte Huis in oktober uitreikte. De medaille, de hoogste onderscheiding van het land voor technologische prestaties, erkent Amerikaanse vernieuwers wier “visie, intellect, creativiteit en vastberadenheid de economie van het land hebben versterkt en de kwaliteit van leven hebben verbeterd”, aldus het Witte Huis.

“Ik was verbaasd en kon me niet eens voorstellen dat ze mij hiervoor zouden kiezen, omdat het er zo veel zijn [people] Ik kan me voorstellen wie het meer verdient”, zegt Cioffi, een IEEE Life Fellow. ‘Ik kwam om dat paar te leren [of my] oud-studenten – Dr. Krista Jacobsen, professor Katie Wilson en dr. Pete Chow, zij waren de nominatoren.’

De technologie leidde tot supersnel internet, met datacapaciteiten en transmissiesnelheden die ondenkbaar waren met inbelsystemen. Bovendien vertrouwde DSL op koperdraden waarvan de telefoonbedrijven volhielden dat Cioffi deze had gemist, waardoor een toekomst voor altijd werd veranderd door connectiviteit.

De strijd om koper in een door vezels geobsedeerde wereld

Cioffi kwam in de techniek terecht dankzij zijn liefde voor wiskunde. Hij was altijd geïnteresseerd in het verleggen van de grenzen van wat mogelijk was op basis van wiskundige vergelijkingen. Nadat hij in 1978 afstudeerde aan de Universiteit van Illinois Urbana-Champaign met een graad in elektrotechniek, begon hij te werken in datacommunicatie als lid van de technische staf bij Bell Labs in Holmdel, NJ.

Daar hielp hij bij de ontwikkeling van het eerste spraakbandmodem met echo-onderdrukking. Hierdoor konden spraakgegevens met hoge snelheid via één telefooncircuit worden verzonden, waardoor beide bellers tegelijkertijd gegevens konden verzenden zonder de ander te storen. Het was zijn eerste poging om het maximale uit wat mogelijk was met slechts één telefoonlijn te halen.

Zijn verbetering van de modems van Bell zorgde ervoor dat hij werd opgemerkt door het topmanagement. Het was begin jaren tachtig en glasvezelnetwerken werden gezien als de toekomst van de telecommunicatie. Het bedrijf had het grootste deel van het verbindingsproces al gedigitaliseerd, maar de verbinding in de laatste kilometer was nog steeds analoog: dat paar koperen telefoonlijnen die in elkaar waren gedraaid. Om dat laatste essentiële onderdeel te digitaliseren, ontwikkelden Bell-ingenieurs het Integrated Services Digital Network, een circuitgeschakeld telefoonsysteem voor het verzenden van spraak-, video- en andere gegevens via gedigitaliseerde circuits.

Tijdens een bijeenkomst waarin ISDN werd besproken, luisterde Cioffi naar senior, bekende Bell-wetenschappers en -technici die spraken over doelen als het proberen om 150 kilobit aan gegevens per seconde te verzenden om meerdere spraakkanalen op één lijn mogelijk te maken. Hij was in de war door hun aanpak en vroeg zich af waarom de video geen deel uitmaakte van het gesprek.

“We wisten dat de juryleden de technologie van een klein bedrijf niet zouden kiezen, tenzij het een echte slam dunk was, en dat was ook zo.”

Hij maakte snel wat achtergrondberekeningen en beëindigde daarna de discussie. Het systeem kon zelfs tien keer meer gegevens verwerken, legde hij uit, dus videogesprekken waren mogelijk. De baas keek hem aan om stil te blijven.

Het intrekken van de voorstellen van Cioffi is een onderwerp geworden bij Bell, zegt hij. Het bedrijf was all-in voor ISDN met een lagere snelheid en was niet geïnteresseerd in zijn ideeën voor bestaande koperdraden, die naar verwachting binnenkort tot het verleden zouden behoren. Ze zeiden dat de opvolger van ISDN glasvezel in elk huis zal zijn.

“De oude manier is dood. Binnen een paar jaar zal alles glasvezel zijn”, aldus Cioffi. “Je moet nadenken over ‘oneindige bandbreedte’. Wat kan iemand daarmee doen?”

Cioffi zegt dat hij ondanks de tegenslagen met plezier bij Bell werkte, en dat het bedrijf zijn master- en doctoraatsstudie aan Stanford betaalde. graden die hij behaalde tijdens betaald verlof.

Nadat hij in 1984 zijn doctoraat had behaald, was de Amerikaanse regering bezig met het opbreken van het Bell-systeem, dus verliet hij het bedrijf om voor IBM in San Jose, Californië, te gaan werken als lid van de onderzoeksstaf. Terwijl hij daar was, ontwikkelde hij technologie die de capaciteit van opslagschijven met ongeveer 50 procent verhoogde.

In 1986 benaderde Cornell de 30-jarige over het lesgeven in elektrotechniek. Omdat hij niet zeker wist of dit de juiste carrièrestap was, vroeg Cioffi zijn Stanford-adviseur wat hij moest doen. De adviseur zei dat Stanford zelf een vacature had voor een EE-professor – en Cioffi accepteerde de baan bij zijn alma mater.

Creatie van het eerste DSL-modem

Op Stanford werkten Cioffi en zijn studenten aan discrete meertonige modulatie, een techniek om digitale informatie via draden te verzenden en tegelijkertijd het signaal aan te passen voor efficiëntie. Dat was volgens hem een ​​noodzakelijke voorloper van DSL.

Cioffi zegt dat hij energie kreeg van het lesgeven aan gevorderde EE-studenten en het wegwerken van de constante ‘nos’ die hij in de zakenwereld kreeg. In 1987 ontving hij een Presidential Young Investigator Award, waarmee hij financiële steun kreeg om zijn werk vooruit te helpen: $312.000 (vandaag ongeveer $870.000) over vijf jaar.

In 1991 was hij ervan overtuigd dat hij en zijn studenten de technologieën hadden ontwikkeld die nodig waren om een ​​DSL-modem te bouwen. Hij nam verlof van Stanford om Amati Communications Corp. in Palo Alto, Californië.

John Cioffi ontving de US National Medal of Technology and Innovation uit handen van president Biden tijdens een ceremonie in oktober in het Witte Huis. Anna Moneymaker/Getty Images

Cioffi’s huidige en voormalige studenten werkten samen met hem en andere collega’s om het eerste DSL-modem te bouwen: de Amati Prelude. Het was revolutionair en verzendte ongeveer 6 megabits aan data per seconde over meer dan 2.700 meter telefoonlijn: genoeg om destijds meerdere live digitale tv-streams te ondersteunen.

Ondertussen probeerden een aantal grote bedrijven hun eigen benadering van DSL uit, waaronder twee die banden hadden met Bell. In 1993 sponsorde Bell Communications Research, bekend als Bellcore, een DSL-wedstrijd. Het Amati-team deed mee aan Prelude en concurreerde tegen AT&T, Broadcom en Bellcore zelf.

Amati’s modem stuurde gegevens sneller over langere afstanden en verbruikte veel minder stroom dan andere ingangen. De concurrentie was volgens Cioffi “niet eens dichtbij”, omdat Amati de gouden medaille won.

“We wisten dat de jury de technologie van een klein bedrijf niet zou kiezen tenzij het een echte slam dunk was, en dat was ook zo”, zegt Cioffi. “De rest is geschiedenis.”

Inbelmodems waren echt geschiedenis. DSL verminderde de laadtijden aanzienlijk en leidde uiteindelijk tot videogesprekken, videostreaming en de rest van de moderne internetervaring zoals wij die kennen.

Ondertussen verliep de aanleg van glasvezelnetwerken in de jaren negentig lang niet zo snel als telefoonbedrijven hadden voorspeld. (Tientallen jaren later is de vezelconstructie nog steeds traag.)

DSL heeft jarenlang miljoenen huizen over de hele wereld van stroom voorzien – en hoewel de technologie in veel gebieden wordt uitgefaseerd ten gunste van 5G en glasvezel, blijft het de enige bron van breedband voor Amerikanen in plattelandsgemeenschappen en wordt het nog steeds door honderden miljoenen mensen gebruikt. van huizen wereldwijd.

Na het winnen van de Bellcore-wedstrijd keerde Cioffi terug naar het lesgeven aan Stanford, terwijl hij nog steeds betrokken was bij Amati, dat eind 1995 naar de beurs ging. In 1998 kocht Texas Instruments het bedrijf voor $ 440 miljoen (wat overeenkomt met ongeveer $ 854 miljoen vandaag).

Nu de DSL-technologie zich bewezen had, richtte Cioffi zich op het verbeteren van de prestaties. In 2003 richtte hij Adaptive Spectrum en Signal Alignment op – ASSIA, de achternaam van zijn vrouw en mede-oprichter, Assia Cioffi – om dit doel te bereiken.

Op het hoogtepunt had het bedrijf ongeveer 170 mensen in dienst. In de loop der jaren is het bedrijf geëvolueerd om zijn intellectuele eigendom zwaar in licentie te geven voor internetoptimalisatietechnieken. Cioffi verkocht een deel van het bedrijf in 2021 aan DZS. Hij blijft CEO van het resterende bedrijf, dat zich toelegt op innovatie en licenties bij het verbeteren van breedbandconnectiviteit.

Cioffi bleef fulltime lesgeven aan Stanford tot 2009, waarna hij overstapte naar de parttime status die hij vandaag de dag bekleedt.

Blijf op de hoogte en communicatief met IEEE

Cioffi trad in 1976 toe tot IEEE als studentlid en heeft sindsdien zijn lidmaatschap verlengd.

“Het was een goede manier om op de hoogte te blijven, mensen te ontmoeten en anderen met dezelfde interesses te ontmoeten”, zegt hij.

De organisatie eerde hem voor zijn werk, aangezien hij in 2010 de IEEE Alexander Graham Bell Medal ontving. Hij ontving nog andere topprijzen, waaronder de Marconi Award 2006 en de World Broadband Forum Lifetime Achievement Award 2014. Hij werd in 2014 opgenomen in de Internet Hall of Fame en in 2018 in de Consumer Technology Association Hall of Fame.

Cioffi is nog steeds geïnteresseerd in het lesgeven aan de volgende generatie communicatie-ingenieurs, zegt hij. In zijn parttime werk bij Stanford houdt hij zich bezig met het actualiseren en geven van digitale communicatiecursussen voor afgestudeerde studenten.

“Ik vertel ze dat digitale communicatie teruggaat tot rooksignalen, en zelfs eerder”, zegt hij. “Als je in de Bijbel naar het begin van Genesis kijkt, begint het met deze duisternis en wat God ziet is niet goed. Dan zegt God: ‘Er zij licht.’ En zie dat het goed is. Wat is licht? Het is een elektromagnetische golf die de basiscomponent is van energie en communicatie.

“Ik zeg ook tegen studenten: ‘Jullie zijn de beheerders van Gods grote geschenk aan de schepping, en daarom is het zo leuk om in de communicatie te werken.'”