Od klasycznej telefonii komutowanej do szerokopasmowej transmisji danych w kablowych sieciach telekomunikacyjnych

Jeszcze w 1996 roku powszechną usługą telefoniczną w Polsce była analogowa przewodowa sieć telekomunikacyjna PSTN, która obsługiwała ponad 6 mln abonentów. Funkcjonujące wówczas pilotażowe instalacje cyfrowe ISDN o bazowej przepływności 56,7 kbit/s obejmowały niektóre dzielnice największych miast. Karta modemowa 28,8 kbit/s do komputera kosztowała wtedy 500 zł, karta ISDN 128 kbit/s z oprogramowaniem 2 tys. zł, a opłata rejestracyjna do niej 150 zł.

Transmisja danych w analogowej technice PSTN odbywała się z maksymalną przepływnością 28,8 kbit/s i to na krótkich, idealnych impedancyjnie łączach, oddalonych nie dalej niż o 4 km od centrali telefonicznej. Popularne faksy analogowe cechowały się prędkością do 9,6 kbit/s. Dopiero przejście na technikę ISDN podniosło ją do 64 kbit/s. Podczas gdy cyfrowa sieć zintegrowana usługowo ISDN dla świata stanowiła kolejny etap rozwoju systemów telekomunikacyjnych, w naszym kraju była dopiero początkiem prawdziwej, choć wprowadzanej ze sporym opóźnieniem, rewolucji technicznej w łączności. Umożliwiła takie oczywiste dziś usługi jak telekonferencja dla trzech abonentów, przekierowywanie rozmów, skrótowe wywołania, połączenia oczekujące, gorąca linia, prezentacja numeru CLIP, CLIR i wiele innych. Do historii zaczął odchodzić niegdyś oczywisty podział technik użytkowych na faks, telefon i sieć internetową. Rozpoczęła się prawdziwa integracja głosu i danych.

Budowane w latach 60. wybierakowe centrale telefoniczne systemu Penta – Conta stawały się zbyt wolne i mało pojemne dla rosnącego lawinowo zapotrzebowania na usługi telekomunikacyjne. Ogromne stojaki wybieraków zasilane dziesiątkami kilowatów energii elektrycznej przestawały być ekonomiczne. W połowie lat 80. zaczęto rozmowy z Telecom France o zakupie cyfrowych central telefonicznych. Ich uwieńczeniem było utworzenie w stolicy Wielkopolski przedstawicielstwa firmy Alcatel i przestawienie Poznańskich Zakładów Telekomunikacyjnych Telcom-Teletra na produkcję nowoczesnych central cyfrowych. Zastąpiły one archaiczne urządzenia wybierakowe praktycznie w całym kraju.

Na początku lat 90. pożegnaliśmy się definitywnie z obrotowymi tarczami aparatów telefonicznych, które znaliśmy od dziesiątek lat. Od tej pory w słuchawkach, zamiast przerywanego tykania, dało się słyszeć harmonijne dźwięki tonowego wybierania DTMF. Olbrzymie powierzchnie zajmowane przez dotychczasowe urządzenia zmniejszono kilkukrotnie, energochłonność nowych urządzeń spadła, skrócił się czas uzyskania połączenia, a co najważniejsze centrale telefoniczne zyskały możliwość obsługi nieograniczonej liczby abonentów. Dobro, jakim do tej pory był aparat telefoniczny w mieszkaniu, stawało się powszechnie dostępne, aczkolwiek zależne od stanu sieci telekomunikacyjnych w danym regionie kraju. Polskę wzdłuż i wszerz zaczęto rozkopywać, powstawały nowe trakty telekomunikacyjne.

Dalszy rozwój systemów telekomunikacyjnych w ostatniej dekadzie XX wieku przebiegał bardzo burzliwie. Powstawały liczne standardy; nie wszystkie przyjęły się jako międzynarodowe. Wprowadzano rozwiązania techniczne opracowane zarówno w placówkach naukowych, jak i w laboratoriach czołowych koncernów. Nie sposób ich wszystkich krótko omówić. Ogólnie można stwierdzić, że celem było uzyskiwanie coraz większych przepływności przez zwielokrotnianie liczby kanałów podstawowych. W dużym uproszczeniu można przyjąć, że eksploatowane wtedy cyfrowe sieci elekomunikacyjne oparte były w znacznej części na tzw. plezjochronicznej hierarchii cyfrowej PDH. Pierwszy poziom takiego zwielokrotnienia polega na połączeniu 30 kanałów telefonicznych 64 kbit/s oraz dwóch dodatkowych, przenoszących informacje sterujące. Tworzą one strumień 2048 kbit/s, określany potocznie jako 2 Mbit/s.

W miarę wzrostu zapotrzebowania na przepustowość, wprowadzono kolejne poziomy zwielokrotnienia: II – 8448 kbit/s, III – 34 368 kbit/s, IV – 139 264 kbit/s. Upowszechnienie światłowodu, jako medium transmisyjnego, umożliwiło realizację synchronicznych systemów transmisyjnych SDH mogących współpracować z systemami PDH. Sieci synchroniczne, wykorzystując ten sam kabel światłowodowy, znacznie zwiększyły przepływność oraz umożliwiły wprowadzenie zaawansowanych metod zarządzania siecią przy jednoczesnym zmniejszeniu liczby urządzeń. W synchronicznej hierarchii cyfrowej przyjęto jako podstawową przepływność binarną kanału 155 Mbit/s.

W technice tej poziom 10 Gbit/s, jako przykład wysokiego stopnia synchronicznej hierarchii, nie jest niczym nadzwyczajnym i oznacza możliwość jednoczesnej transmisji 120 tys. kanałów telefonicznych. Dla porównania, przepływność najwyższego poziomu PDH – 140 Mbit/s oznacza możliwość jednoczesnej transmisji „tylko” 1920 takich kanałów.

Paradoksalnie zacofanie Polski w dziedzinie budowy cyfrowych sieci telekomunikacyjnych umożliwiło znaczne ich ujednolicenie i budowę opartą na systemach SDH, zarówno przez TP SA, jak i innych operatorów sieci szkieletowych. Wprowadzenie techniki światłowodowej do sieci podstawowej (bazowej) stało się faktem. Tak budowało się do końca lat 90 połączenia miedzy centralami, natomiast w sieciach abonenckich wykorzystywane były jeszcze w znacznym stopniu kable miedziane, co w praktyce było główną przyczyną ograniczenia możliwej do uzyskania szybkości transmisji danych. Chociaż i tu, dzięki specjalnym rozwiązaniom technicznym, zanotowano znaczny postęp – bowiem specjalizowane modemy łączące z Internetem „po drucie” umożliwiały transmisję z szybkością 512 kbit/s, a nawet większą. Zaczęły pojawiać się usługi telekomunikacyjne w sieciach telewizji kablowych. W każdym gniazdku telewizyjnym była możliwość podłączenia telefonu. Z dnia na dzień sieci te zyskiwały nawet po kilka tysięcy abonentów, dla których telefon był do tej pory dobrem nieosiągalnym z racji braku klasycznego okablowania telekomunikacyjnego w budynkach.

Przełom nastąpił w latach 2000-2005, kiedy Alcatel podjął się budowy ogólnopolskiej światłowodowej sieci szkieletowej o początkowej przepływności 40 Tbit/s, zdeterminowanej wyłącznie możliwościami ówcześnie produkowanego sprzętu transmisyjnego. Równolegle urządzenia światłowodowe stały się powszechne i dostępne dla każdego, co skutkowało kolejnym etapem budowy infrastruktury telekomunikacyjnej – nitek światłowodowych. Wraz z rozwojem światłowodów i techniki mikroprocesorowej, użytkowane przez Telekomunikację Polską stosunkowo młode cyfrowe centrale telekomunikacyjne okazały się bezużyteczne. Urządzenia centrali telekomunikacyjnych zainstalowane na powierzchni 600 m2 zastąpiono jednym komputerem. Linie miedziane pozbawiono zasilania, co znacznie wpłynęło na oszczędność energii elektrycznej; do tej pory każdy numer abonencki wymagał dostarczenia energii elektrycznej o mocy kilku do kilkunastu watów. W kablach miedzianych rozpoczęła się transmisja cyfrowa, a światłowody zdominowały rynek. Dotąd funkcjonują jeszcze sieci ISDN, ale wyłącznie z powodu zachowania bezpieczeństwa łączności na wypadek sytuacji katastrofalnych. Kolejnym etapem rozwoju telefonii było wprowadzenie usługi VoiP, ale tę technikę należy zaklasyfikować raczej do usług informatycznych, a nie telekomunikacyjnych.

Współczesne sieci telekomunikacyjne to głównie instalacje światłowodowe. Obecnie za stosunkowo niedużą opłatą mamy możliwość uzyskania transmisji danych do 1 Gbit/s i oczywiście dobrej jakości połączeń telefonicznych. Tylko że z telefonu stacjonarnego poza instytucjami mało kto dziś korzysta. Zauważyć możemy powolne zamieranie telefonii kablowej, a wdrażanie coraz to nowych technik bezprzewodowych z pewnością przyczyni się do zakończenia świadczenia usług głosowych w telekomunikacyjnych sieciach kablowych.

MACIEJ SKORASZEWSKI, Biuro PTPiREE

Czytaj dalej