digitalisert telefonnett - utdypning

Gammel elektromekanisk telefonsentral
Kilde: Televerkets årsberetning 1974

Televerket. Begrenset gjenbruk

Det gamle telefonnettet var siden begynnelsen av 1900-tallet bygd ut med elektromekaniske sentraler og analoge overføringssystemer med bærefrekvens teknologi. Utskiftingene til hel-elektoniske digitale telefonsentraler i ti-året 1986-1997 gjennom hele nettet, - nær 3000 sentraler av mange ulike typer og årganger, og tilhørende digitale transmisjonsystemer, representerer et paradigmeskifte. Dette er antakelig det største IKT-prosjektet som er gjennomført her i landet. Men forberedelsene startet flere ti-år tidligere.

Det var den britiske ingeniøren Alec Reeves som i 1937 publiserte prinsippet for pulskodemodulasjon (PCM), der tonene i et talesignal kunne måles (”punktprøves”) med hyppige, jevne mellomrum 8ooo ganger i sekundet  for telefonlyd med standard 4 kHz båndbredde, og der måletallene uttrykt ved binære tall (bit) kunne overføres som data. Fra disse data kan talen rekonstruere med god kvalitet.

Slik talekoding ble kjernen i den kommende digitale teleteknologien. Telefoni-standarden ble fastsatt slik at hvert måletall består av 8 bit, så under overføringen kreves bitrate 8 x 8000 = 64.000 bit/s. Videre flettes 30 slike talekodete telefonkanaler, pluss to kanaler for kontroll, sammen ved å dele tiden på overføringslinjen ti sekvenser av tidsvarighet (”tidsluker”). Dette kalles ”tidsmultipleksing” (TDM), og samlet bitrate i overføringen blir dermed 64 x 32 = 2 048 kbit/s (eller 2,048 Mbit/s).

Utviklingen av så vel digital teleteknologi som datateknologi har måttet skje i sammenheng med utviklingen av transistorene og mikroelektronikken. Tradisjonelle vakuumrør med glødetråder passet best i analog teknologi. Digital teknologi realisert med elektromekaniske releer hadde naturlig nok store praktiske begrensninger.

Det første prøvesystemet med PCM ble satt i drift av Telegrafverket i 1966 på en kabel mellom to lokaltelefonsentraler i Oslo, og kapasiteten for overføring av samtaler ble derved mangedoblet. Etter at Televerkets forskningsinstitutt (TF) var opprettet i 1967 ble det sammen med utstyrleverandører gjennomført teknisk-økonomiske utredninger av gevinster og anvendelse av PCM i det norske telefonnettet. Dette førte til en strategi og et direktiv fra den sentrale Teknisk avdeling for systematisk innføring fra de tidlige 1970-årene. Etter hvert kom systemer med et større antall telefonkanaler, som 120, 480, 960 og endog 1920 kanaler. I året 1980 var om lag 20 % av nærsambandene digitale, og det var planlagt at digitalisering av fjernnettet skulle starte på noen hovedruter i 1985.

Overføringen av PCM-signalet skjedde i begynnelsen på gamle telekabler med koppertråder, der det med jevne avstander fantes innskutt bokser som inneholdt spoler for utjevning av kabeltrådenes overføringsegenskaper (”pupinisering”). I disse boksene kunne i stedet plasseres  enkle pulsregeneratorer (”repeaters”) , slik at PCM-overføringen fikk forlenget rekkevidde. Etter hvert ble det utviklet digitale radiolinjer og systemer for overføring på koaksialkabler, spesielt for systemer med høgere kanaltall. Fra slutten av 1990-årene det ble tatt i bruk digitale overføringer på de nye fiberoptiske kablene. Telesatelliter med digital overføring kom også etter hvert i bruk.

Når samtalene ankommer fra ulike kanter i form av digitale sekvenser av måledata inn til en sentral, er det naturlig å tenke seg at dataene, - uten dekoding, her kan sorteres via et elektronisk minne for videresending i ønsket retning. Derved skapes samtaleforbindelser. Når så en spesialprogrammert datamaskin kan administrere sorteringen av de  passerende data ut fra samtaleønsker (”anrop”), så har vi fått en digital telefonsentral.  Allerede i midten av 1970-årene ble datamaskinstyring av bevegelsene i de elektromekanisk koplingsnettverkene tatt i bruk i det analoge telefonnettet. Men det tok et ti-år før den første hel-digitale sentralen kom i drift.

Det nye Televerkets forskningsinstitutt skulle utrede og utprøve fremtidige løsninger og nye tjenester i telenettet, mens etatens sentrale Teknisk avdeling skulle stå for planlegging, utbygging, utskiftning og tilrettelegging av drift. De to første arbeidsområdene som ble valgt da TF i 1967 kom i gang var PCM og datatransmisjon. Det første området dreide seg om konvertering av analog tale til digital dataoverføring, mens det andre dreide seg om overføring av digitale data mellom EDB-installasjoner gjennom det analoge telefonnettet. Etter hvert ble de to områdene stadig sterkere infiltrert i hverandre, til tross for at de respektive fagmiljøene hadde sterkt adskilte utgangspunkter. Ved TF valgte man dog i 1972 å legge begge områder under en felles forskningsjef for ”digitale telesystemer og nye teletjenester” (artikkelforatteren).

Laboratorieoppstilling av digital sentral i prøvedatanettet 1975

Televerket. Begrenset gjenbruk

Rundt 1970 var mye oppmerksomhet i EDB-miljøene rettet mot datatransmisjon mellom geografisk spredte bedriftsavdelinger og kontorer. Det ble snart klart at det gamle telefonnettet hadde alvorlige svakheter ved overføring av data, med både hastighetsbegrensning og ødeleggende  forstyrrelser. Sammen med norske leverandører av tele- og datautstyr ble det derfor  i 1970 gjennomført en utredning av de ulike former som et fremtidige digitale datanett kun anta (rapporten ”En fellesstudie av datanettsystemer”).  En konklusjon ble at man måtte bygge opp kompetanse både hos Televerket, leverandørene og utvalgte EDB-brukere gjennom å konstruere og sette i drift begrensede digitale prøvenett. Man innså også at den kompetansen som derved ble opparbeidet i stor grad ville være den samme som ville kreves for et fremtidig digitalt telefonnett.

TF fulgte nøye med på de innsiktsfulle diskusjonene om disse tema som forgikk innenfor Den internasjonale teleunion (ITU). Her konkludert man i 1972 at det ikke kunne påregnes leveranse av digitale telefonsentraler før etter 1980. På samme tid kom det i gang en rekke forskningsprosjekter i mange land for utvikling av særskilte datanett. Innenfor televirksomhetene satset man ut fra tradisjonell tankegang helst på digitale linjesvitsjede systemer. EDB-miljøene ut fra sine fagkunnskaper foretrakk pakkesvitsjing, som var tilpasset datasystemenes virkemåter. TF hadde kontakt med begge leire, både nasjonalt og internasjonalt, blant annet allerede fra 1970 med det amerikanske ARPANET-prosjekt, som senere førte til dagens Internett. Holdningen hos TF var at begge systemløsningene ville bli aktuelle;  - linjesvitsjing ville gi brukerne kosteffektiv tilgang inn til pakkesvitsjede sentraler og nettverk.

Sammen med leverandører av teleutstyr utviklet TF i første halvdel av 1970-årene et linjesvitsjet hel-digitalt ”Prøvedatanett” for om lag 100 tilknytninger i 5 byer. Det svenske televerket hadde en tilsvarende aktivitet og innbød til nordisk samarbeid om felles systemutvikling rettet mot et komplett driftnett. Dette ble NPDN (”Nordic Public Data Network”), som etter internasjonal anbudskonkurranse og i 1976 koordinerte kontrakter kom i drift i de fire landene fra 1981 som Datex-nettet, tilpasset standarder fra ITU.

Sammen med EDB-virksomheter programmerte TF i 1971-72 tre norske minidatamaskiner av type KV SM-4 til et ”pakkesvitsjet eksperimentnett” (”XNETT”) etter egne spesifikasjoner. Ut fra dette engasjerte TF seg sterkt ved å lede gjennom 1973-1976 utviklingen av pakkesvitsjing hos ITU og ISO  frem til standarden X.25 for pakksvitsjede nett, som fikk global utbredelse, i virkeligheten et ”internett”. Elementer gikk senere inn i det nye sigaleringsystemet ITU/CCITT nr. 7  for digital telefoni, som ble vedtatt i 1980. Dette fungerer pakkesvitsjet via dedikerte overføringskanaler mellom de digitale telefonsentralene.

Fra 1976 utviklet TF en X.25 prøvetjeneste ”NORPAK” på en norsk NORD-10 minidatamaskin, som ble knutepunkt for ”UNINETT” mellom de norske universitetene. Disse ble tilknyttet via Prøvedatanettet.  NORPAK fikk også tilknytninger til X.25-nett i Sverige og England og videre derfra ut i verden. Fra 1984 ble NORPAK avløst av den regulære tjenesten ”DATAPAK” med tilknytning til 160 nett i 60 land.  Senere gikk denne tjenesten inn i det digitaliserte telefonnettet som ”ISDNpak”, som ble utprøvd fra 1992.

Datamaskinstyring (”programminnestyring”) av analoge telefonsentraler kom som nevnt  i 1970-årene. Med støtte fra de øvrige nordiske og det britiske televerkene etablerte TF kontrakt med Regnesenteret ved Norges tekniske høgskole (RUNIT ved NTH) om utvikling av et særskilt programmeringsspråk CHILL (”CCITT High-Level Programming Language”) for telefonsentraler. Spåket måtte kunne håndtere mange anropsprosesser samtidig (”multiprocessing”), et uvanlig krav på den tid. Spesifikasjonene ble godkjent av ITU i 1980, og språket ble tatt i bruk for mange av de digitale telefonsentralsystemene som kom på markedet.

Gjennom 1970 årene skjedde det en rekruttering og kompetanseutvikling av betydelig omfang også i hele Televerk-etaten utenfor TF. Til Teknisk avdeling ble det tatt inn mange nye og  dyktige sivilingeniører som hadde fått relevant kompetanse fra studiene. De utgjorde en umiddelbar styrkning av det faglige miljøet, spesielt innenfor svitsjing, signalering og datakommunikasjon. Samtidig etablerte personalavdelingen stipendieordninger som gjorde det attraktivt å knytte seg til Televerket. Etter hvert ble også lønnsvilkårene konkurransedyktige. 

I tid falt dette sammen med innføringen av de datamaskinstyrte analoge fjernsentraler og digitale datanettsentraler i LME’s AXE systemfamilie og datamaskinstyrte analoge lokalsentraler av type ITT 10C. Problemløsninger knyttet til innføring av disse, spesifikasjonsarbeid og team-arbeid for idriftsetting, gav fagkompetanse som ble særdeles viktig i prosessen ved innføring av digitale sentraler i 80-årene.

Televerket vedtok også en landsomfattende utbygging av NORD – maskiner for automatisk fjernkontroll av det analoge og digitale telenettet. Dette gav driftsorganisasjonen i ytre etat førstehånds erfaring med datateknologi, digitaliserte kartoteket og automatiserte driftsrutiner.

Televerket hørte til under Samferdselsdepartementet og måtte utarbeide og få godkjent sine planer for utskiftninger og kapasitetutvidelser i planverk som hadde 4-års perspektiv. Distriktspolitiske hensyn var et forhold å ivareta, og innenfor knappe rammer kunne dette komme i konflikt med viktige kapasitetutvidelser i sentrale knutepunkter, til skade for trafikkavvikling gjennom hele nettet.  

Automatiseringen av telefonnettet som ble fullført i 1970-årene fikk blant konsekvensene fristilling av tusenvis av "telefonistinner" ved de tidligere operatørbetjente  sentralene. Overgang til digital teleteknologi måtte forventes å føre til store innsparinger av arbeidskraft i utstyrproduksjon og driftsarbeid.  Dert var derfor viktig å avklare planer med lengre sikt enn 4 år. Det fantes samtidig synspunkter på at man burde ile langsomt med digitaliseringen.

Gjennom 1974 gjennomførte TF en studie med konkrete eksempler på hvordan telefonnettet kunne tenkes utviklet i de nærmeste par ti-år,  med bruk av digital teknologi og telesatellitter (rapporten ”Skisser av telenettet 1985 og 1995”). Hovedkonklusjon var at forsert utskiftning til digitale systemer kunne redusere et kostnadsnivået ned mot 25 % av det som var vanlig på den tid. Dette ble en vekker for mange, men ble lagt til side av skeptikerne. TF fortsatte i de kommende årene utredninger for å klarlegge hvilken teknisk struktur som ville være ønskelig i det fremtidige digitale telefonnettet. Målsetningen ble innrettet mot et ”tjenesteintegrert nett”;  - et felles nett som kunne betjene alle former for teletjenester.  Vyen om dette var skissert allerede i 1968 fra TF .

Som et ledd i Televerkets arbeid med langtidsplan fikk TF i oppdrag å lede 1975-1976 en utredning om ”Framtidig automatteknikk”.  En ekspertgruppe med deltakere fra hele etaten skulle lage en innstilling. Her ble utviklet den første oversiktsplanen for utskiftning av de enkelte typer av analoge telefonsentraler over de kommende ti-år.  Flertallet i gruppe mente at fullstendig digitalisering kunne være ferdig først en gang etter 2010, mens TF protester at utskiftingen burde foregå vesentlig raskere.

Fra TF ble det i 1979 fremført til langtidsplanen et forslag til parallellutbygging av et hel-digitalt nett med gjennomgående 64.000 bit/s brukerkanaler. Nettet skulle spesielt betjene næringslivets behov for avanserte tjenester. Konseptet for dette ble kalt ODIN (”Overlagret Digitalt Integrert Nett”) og forutsatte systematisk utplassering av digitale sentraler over hele landet, ved utskiftning av gamle sentraler eller ved utvidelser hos nyere typer som enda ikke skulle kasseres. De skulle knyttes direkte til hverandre via digitale overføringssystemer, og digital overføring skulle sette inn på abonnentkablene ut til de enkelte brukerne. Slik kunne datautstyr og digitale telefonapparater hos brukerne betjenes.  Det gamle nettet kunne gradvis  fases ut, mens det digitale vokste. Konseptet ble i første omgang forkastet av etatens fagkontorer, men dukket noen år senere opp igjen i form av ISDN, som ble realisert tidlig i 1990-årene.

Gjennom siste del av 1970-årene hadde  Televerkets samlede organisasjon utviklet sin langtidsplan med 15-20 års perspektiv. Den ble utgitt som NOU 1980:10 og avstedkom at Samferdselsdepartementet oppnevnte det bredt sammensatte offentlige ”Teleutvalget”, som skulle vurdere Televerkets fremtidge virksomhet. Fra etaten deltok Utviklingsdirektøren dr  Nic Knudtzon, med intern støtte ikke minst fra TF. Utvalgets konklusjon i første delinnstilling var at utbygging med digitale telefonsentraler burde foregå vesentlig raskere enn Televerket tidligere selv hadde tenkt seg. Etter offentlig høringsrunde og behandling i Stortinget ble det besluttet at det skulle utlyses en internasjonal anbudskonkurranse for første bølge av utskiftninger til digitale telefonsentraler.

Tidlig på 1980-tallet var kunnskap om og forståelse av datateknologi og digital teleteknologi  blitt svært mye mer utbredt enn i 1970.  Det var entusiasme for å ta teknologiene i bruk og frustrasjoner mot avventende eller bremsende holdninger.

Innenfor næringslivet oppstod det rundt 1980 sterk interesse for å få installert interne digitale hustelefonsentraler (”DPABX”), gjerne koplet i nettverk mellom avdelingskontorene. Dette ville føre til effektivisering av bedriftsinten telekommunikasjon, i tillegg til den datautvekslingen som nå hadde utviklet seg kraftig i bedriftsinterne datanettverk.  Etter noe nøling hos monopolleverandøren Televerket kom de første slike hussentraler på plass i 1983 hos avdelingskontorer til Det norske Veritas, både i Norge og i utlandet. Disse var kanadiske, av typen Northern Telecom SL-1, som enda tidligere var tatt i bruk på offshore plattformer. Senere fulgte norske leverandører opp med sine egne systemer;  -  Digimat 2000 fra STK og Meredian fra EB/LM Ericsson.

De bedriftsinterne telemiljøene organiserte sine interesser i foreningen NORTEB (”Norsk Telebrukerforening”), som hadde bred internasjonal tilknytning og fikk god kontakt med Televerket, Samferdselsdepartementet og Stortinget. Forslag ble fremlagt om at næringslivet skulle etablere sitt eget, felles digitale telenett (”NORVANS”), basert på sine egne datanettverk og digitale hussentraler. Det ble nå viktig for Televerket komme sådan utvikling av private telefonnett i forkjøpet. Helt frem til 1975 hadde jo monopoletaten nettopp kjøpt alle de private telefonselskapene i landet, som stammet fra de tidligste tider.

Den ”digitale” forskningsjefen ved TF gikk i 1980 ut av instituttet for å bistå brukerbedrifter med utvikling av deres interne kommunikasjonsystemer. Teledirektoratets påtroppende tekniske direktør Ole Petter Håkonsen, som inntil 1981 hadde vært forskningsjef for ”høyfrekvenssystemer og teletrafikk” ved TF, fikk opprettet prosjektet DIGSTRAT ("Digitalisering-Strategi") som skulle utarbeide en samlet, overordnet strategi for utvikling mot en fremtidig nettstruktur optimalisert for digital teknologi. Denne omfattet samtlige nettkomponenter, inkludert deres drift og vedlikehold. Det ble et ganske omfattende prosjekt med deltaking av ledere og eksperter fra "alle" enheter i Teknisk avdeling, samt TF og Personalavdelingen, - en videreutvikling av de ovennevnte utredningene om emnet. 

Prosjektet var viktig, siden digitaliseringsprosessen startet med utskifting/erstatning/utvidelse av analoge komponenter/systemer med digitale;  -  noe som på sikt kunne ha gitt en digital replika av gårsdagens analoge nettstuktur. Sluttrapporten fra 1983 ble referansedokumentet for videre utbygging og drift frem til full-digitalisering av telefonnettet.

Etter en krevende evalueringsprosess mellom tilbudte systemer fra LM Ericsson/EB og fra ITT/Standard telefon- og kabelfabrikkom ble sistnevnte valgt.  Sommeren 1986 ble den første digitale offentlige transittsentralen av typen ITT System 12 satt i drift i Trondheim. I neste bølge av bestillinger vant LM Ericsson/EB anbudskonkurransen med sitt system AXE.

 Drivkraften hos Televerket var en tverrfaglig og effektiv prosjektgruppe INDIG  (”Innføring av Digitalnett”), som i høgt tempo styrte utskiftningen av de nær 3 000 gamle elektromekaniske telefonsentraler over til programstyrte digitale systemer og utskiftning av hele sambandsnettet til digital overføring over telekabler og radiolinjer. Leder for dette antagelig største IKT-prosjektet som er gjennomført i landet var sjefingeniør Bjørn Gladsø fra Teknisk avdeling. Han hadde opparbeidet solid fagkompetanse forut ved å lede både riksautomatiseringen og introduksjonen av den første datamaskinstyrte analoge telefonsentralen, type ITT System 10.

Ved utgangen av 1997 ble den siste analoge telefonsentralen koplet ut. Telefonnettet var nå hel-digitalt, og nettverkstrukturen var endret, blant annet ved at lokalt utplasserte digitale konsentratorer, fjernstyrt fra overordnet sentral, var kommet til. Det modern felles signaleringsystemet CCITT nr. 7 dekket hele nettet og gav mulighet for å tilby avanserte telefonifunksjoner og dataoverføringstjenester. Etter noen års prøvevirksomhet ble ISDN implementert som del av telefonnettet og tilbudt til næringslivet i 1994 og til private brukere fra 1996. Dette ble en suksess, som skaffet brukerne hurtige linjer for tilgang til det  kjapt voksende Internettet. Rundt 850.00 slike ISDN-kanaler med bitrate 64.000 bit/s var i bruk i 1998.

Innføring av digitalteknikk førte til mer effektiv overvåkning og trafikkdirigering av telenettet. Tidligere var de utplasserte NORD-maskiner tatt i bruk for eksternt å bistå driften av det gamle analoge nettet, som en påbygging.  I det nye digitale telefonnettet var driftsfunksjoner på en ganske annen avansert måte integrert i nettverkets komponenter. Dette la grunnlaget for en betydelig hevning av servicekvaliteten i nettet, høyere kundetilfredshet og en vesentlig mer rasjonell driftsorganisasjon.

Det skjedde en stadig utvikling i prinsippene for digital talekoding. Ved PCM genereres løpende en kontinuerlig sekvens av data som overføres, men moderne prosessorer kan plukke vekk data i tidsintervaller der det ikke finnes talelyd (pauser i vekslende taleretning mellom samtalepartnere, opphold mellom ord og setninger). Dermed skapes det avgrensede og separate sekvenser av data, og disse kan formidles via pakkesvitsjede funksjoner, blandet med alskens andre data (”VoIP”).  Datapakkene fra flere telefonsamtalene kan blandes fritt sammen, og ledige tidsrom kan således fleksibelt utnyttes av andre samtaler og andre typer dataoverføringer.

Slik IP-telefoni har lenge vært i bruk over Internett, og med den svært kraftige overføringskapasiteten som nå finnes her blir talekvaliteten utmerket. Tidligere var det såpass begrenset kapasitet at der oppsto store variasjoner i forsinkelser for datapakkene (”pakkejitter”) og tap av pakker underveis i nettet, noe som førte til hakking i talelyden. Innenfor en begrenset overføringskapasitet kunne IP-telefoni derfor bare yte 35 % i antall samtaler i forhold til 100 % ved tradisjonell PCM-teknologi.

Nå er volumet av alskens datatrafikk så stort at det fullstendig overskygger volumet av IP-telefoni, slik at samtaler enkelt kan formidles med passende prioritet. Mange kommersielle operatører tilbyr derfor telefontjenester basert på Internett-teknologi, og de tradisjonelle televerkene overveier eller planlegger å skifte ut hele det digitale telefonnettet med en IP-basert løsning.

  • "Norsk telekommunikasjonshistorie, bind 3 - Nye forbindelser (1970-2005)", ved Lars Thue, Gyldendal Norsk Forlag AS 2005
  • Visjon, forskning, virkelighet - TF 25 år", ved John Peter Collett, Bjørn Ole Helsing Lossius, utgitt av Televerkets Forskningsinstitutt 1993
  • Årsrapporter for Televerkets forskningsinstitutt/Telenor FoU 1967-2001, trykte hefter, utgitt av Televerket/Telenor
  • "Telelektronikk", Fagtidskrift utgitt av Telegrafverket/Televerket/Telenor "Verk & Virke"

Foreslå endringer i tekst

Foreslå bilder til artikkelen

Kommentarer

Har du spørsmål om artikkelen? Skriv her, så får du svar fra fagansvarlig eller redaktør.

Du må være logget inn for å kommentere.