Logg inn eller registrer deg☞

Tilbake til artikkelen

Tilbake til historikken

kommunikasjonsteknologi

Versj. 23
Denne versjonen ble publisert av Ola Nordal 9. juli 2017. Artikkelen endret 96 tegn fra forrige versjon.

Kommunikasjonsteknologi er teknologien som muliggjør utveksling av elektronisk informasjon mellom geografiske spredte enheter.

Kommunikasjonsteknologi omfatter blant annet:

Siden slutten av 1800-tallet har det vært en svært omfattende utvikling av kommunikasjonsteknologien, særlig etter introduksjonen av telefoni og radio. Siden 1990-tallet har Internett og mobiltelefoni vært de viktigste kommunikasjonsteknologiene for mennesker og samfunn.

Historisk utvikling

Verdens første telegraflinje ble åpnet i USA 1848. Den var 64 km lang. Den Norske Statstelegraf startet sin virksomhet 1. januar 1855 med en telegraflinje mellom Oslo og Drammen. Samme år ble det etablert linjer til Sverige, og disse var igjen knyttet til Danmark og deler av Europa. I 1870 nådde telegraflinjene til Vardø. Den første sjøkabelen for telegrafi mellom Europa og USA var på plass i 1867, mens den første sjøkabelen fra Norge mot utlandet (Arendal–Hirtshals, Danmark) var ferdig i 1869.

Den første telefonsamtalen ble ført i 1876. I Norge startet International Bell Telephone Company telefondrift i 1880 i Oslo. Telefonforbindelsene ble etablert med ledninger som var hengt opp i stolper, men allerede mot slutten av 1800-tallet gravde man ned kabler i bakken. Første patent på en automatisk telefonsentral ble registrert i USA i 1872. I Norge ble den første automatiske telefonsentralen satt i drift i Skien i 1920, men så sent som i 1955 arbeidet ca. en tredjedel av de ansatte i Telegrafverket (7300 personer) med nummeropplysning eller med å koble samtaler. Arbeidet med å automatisere oppkoblingen av samtaler over større avstander, rikstelefon med fjernvalg, ble påbegynt i 1954, først mellom Oslo og Ski i Akershus. Dette arbeidet ble fullført i 1980-årene.

Fra 1970-årene begynte innføring av digitale PCM overføringssystemer for knipper av talekanaler, der hver talekanal representeres av en strøm data med overføringshastighet 64 kbit/s ("kilobit i sekundet"). I 1986 kom den første heldigitale telefonsentralen styrt av datamaskin i drift på Økern i Oslo. (De aller første datamaskinstyrte sentralene, som hadde linjegjennomkopling av analoge samtalesignaler, kom noen år tidligere). Frem til 1997 ble alle landets nær 3000 telefonsentraler skiftet til digitale systemer som formidlet PCM talesignalene direkte som binære sifre. Dermed var det skapt et sammenhengende digitalt overføringsnett med linjesvitsjing for kanaler med bitrate 64 kbit/s. Kun på de ytterste strekningene, mellom lokal telefonsentral og abonnentens telefonapparat, ble talen fortsatt overført på analog form.

Nettverksløsningen var også videreutviklet til et integrert digitalt nett for både tale- og dataoverføring (ISDN), ved at kanaler ble fremført helt ut til ISDN-abonnentenes digitale brukerutstyr via de gamle kopperkablene i telefonnettet. Slike abonnenter kunne derved kople opp transparente digitale kanaler hele vegen seg imellom, der deres data, eller tale som de selv digitaliserte, ble transportert i tvers gjennom hele nettet med bitrate 64 kbit/s (B-kanaler", bruker-kanaler). Flere kanaler kunne flettes sammen til resulterende høyere bitrater. I tillegg kunne data med bitrate 9,6 kbit/s sendes med pakkesvitsjing etter X.25-standarden via tilleggskapasitet ("ISDNpak"), bl.a. for fremføring til alarmsystemer og til betalingsterminaler. Et separat, kraftig signaleringssystem mot brukerapparatene var inkludert i tilleggskapasiteten ("D-kanal", delta-kanal).

ISDN ble en meget utbredt tilgangsløsning til Internett. Antall ISDN-tilknytninger nådde et maksimum i Norge på om lag 85 000 rundt 2002. Antallet vanlige telefonabonnenter var da 1,5 millioner, mot 3,8 millioner mobilabonnenter (kilde: Post- og teletilsynet).

Digitaliseringen av det tradisjonelle telefonnettet førte til store kostnadsinnsparinger. En ti minutters telefonsamtale Oslo-Hammerfest kostet i 1989 kr 27,50, mens den i 1997 kostet kr 6,40 (kilde: Telenor).

Telegraftjenesten ble etter hvert avløst av teleks, der fjernskriver plassert hos en abonnent kunne kople opp forbindelse til andre abonnenter over hele verden. I 1946 ble den første teleksforbindelse mellom Oslo og utlandet åpnet. Året 1988 hadde det verdensomspennende teleksnettet mer enn 1,5 millioner abonnenter i nesten 200 land. Fjernskriverne hos abonnentene ble fra 1960-årene knyttet til automatiske koplingssentraler, i Norge til slutt 5 stk. Teleksdokumenter fikk etter hvert en solid juridisk status. Tjenesten er etter 2000 stort sett overtatt av elektronisk post (e-post) i datanett.

I 1906 ble det første radiobaserte telegrafsambandet i Norge etablert (mellom Røst og Sørvågen). I 1919 fikk Norge regulær radiotelegrafisk forbindelse med USA fra en sender ved Stavanger. Den første radiotelefoniforbindelsen i Norge ble etablert i 1928, i de første tiårene ble slike forbindelser kun benyttet for å knytte vanskelig tilgjengelige områder til nettet og dessuten til forbindelse med skip. I 1953 ble den første radiolinjen (Trondheim–Steinkjer) tatt i bruk i Norge. Over denne kunne man formidle vanlige rikstelefonsamtaler, og i 1976 ble det etablert satellittforbindelse til de nyankomne installasjonene i Nordsjøen.

Det første mobiltelefonnettet i Norge ble etablert i 1966, med manuell oppkopling av samtaler. Dette systemet ble i 1981 avløst av verdens første automatiske mobiltelefonnett, NMT, utviklet i fellesskap av de nordiske televerkene. Det var knyttet med automatvalg direkte til rikstelefonnettet. I 1993 ble tatt i bruk et nytt verdensomspennende digitalt mobiltelefonnett, GSM, utviklet av de europeiske televerkene. Norske eksperter bidro sentralt på viktige punkter, bl.a. for radioløsning og tekstmeldinger. Systemet har fått verdensomspennende utbredelse og er blitt større en det tradisjonelle faste telefonnettet. Gjennom flere utviklingstrinn (2G(enerasjon), 3G og 4G) er det kommet muligheter for dataformidling via mobilnettet med bitrater på 10+ Mbit/s.

I 1964 ble det dannet en internasjonal organisasjon, Intelsat Ltd, som hadde som oppgave å etablere og drive et verdensomspennende nett av kommunikasjonssatellitter for faste telesamband. Norge var medlem fra starten. Sammen med de øvrige nordiske televerk ble deres første jordstasjon bygget ved Tanum i Sverige.

Norge var også aktiv ved etablering av INMARSAT-systemet i 1979 for mobil kommunikasjon via satellitt til skip. Tre stasjonære satellitter dekker de tre verdenshavene og fungerer som forsterkere mellom abonnentenes mobile brukerstasjoner og teleoperatørenes faste jordstasjoner på land. Disse er knyttet til de internasjonale telefon- og teleksnettene. Norges første egne jordstasjon, ved Eik nær Stavanger, samarbeider med utvalgte jordstasjoner i andre land for å dekke de tre verdenshavene.

De europeiske televerkene opprettet i 1977 det felles satellittselskapet EUTELSAT S.A. (tidligere European Telecommunications Satellite Organization). Satellittene til selskapet i 2011 dekker over 150 land i Europa, Midt-Østen, Afrika, India og store deler av Asia og Nord- og Sør-Amerika.

Som følge av den nye offshorevirksomheten utviklet det norske Televerket i 1976 Europas første innenlandske satellittsystem NORSAT for kommunikasjon med plattformene i Nordsjøen. Det ble også etablert forbindelse til Svalbard, der en så vidt kan se de geostasjonære satellittene over horisonten. Dermed ble det mulig å etablere rikstelefon med fjernvalg dit. I Nittedal utenfor Oslo etablerte Televerket i 1986 et stort anlegg for jordstasjoner, som etter hvert har fått et 50-tall store parabolantenner, opp til 18 meter i diameter. Her formidles bl.a. TV-sendinger.

Et økende antall lukkede (bedriftsinterne) datanettverk med diverse løsninger ble etablert fra slutten av 1960-tallet. Dette førte til at teleoperatørene i mange land fra 1968 samarbeidet innenfor Den internasjonale teleunionen (ITU), i lag med Den internasjonale standardiseringsorganisasjonen (ISO) på vegne av dataleverandørene, om å utvikle standarder for nye nettløsninger særskilt tilpasset datakommunikasjon. Hos noen land anså man dette som en videreutvikling av teleksnettet, mens andre så et nytt offentlig datanett som en teknologisk forløper til et på lengre sikt helt digitalisert telefonnett.

De nordiske televerkene gikk sammen om utviklingen av "Nordic Public Data Network" (NPDN) med linjesvitsjede overføringskanaler for 600, 2400, 4800 og 9600 bit/s. Det ble krevd lynkjappe datamaskinstyrte sentraler og utskutte konsentratorer, som gav total oppkoplingstid mindre enn 0,1 sekund ved anrop. Grensesnittet mot brukernes datautstyr var etter ITU-standarden X.21. Tjenesten, som i Norge kom i drift fra 1981, ble kalt "Datex", og den hadde på det meste omlag 12 000 tilknytninger innenlands, særlig innenfor næringsliv og forvaltning. Fra slutten av 1990-årene ble Datex-tjenesten overtatt av ISDN, som leverte overføringshastigheter 128 kbit/s og enda høyere.

Fra 1973 foregikk også en utvikling hos ITU av standarden X.25 for nettverk basert på pakkesvitsjing, et prinsipp som ble foretrukket innenfor de bedriftsinterne datanettene. Etter at denne standarden under norsk ledelse ble utviklet (vedtatt i 1976), skjedde en rask global utbredelse både av offentlige datanettverk og i de lukkede bedriftsinterne nett. I Norge utviklet Televerkets forskningsinstitutt (TF) prøvetjenesten NORPAK i 1978, og en regulær driftstjeneste Datapak kom fra 1984. Sistnevnte ble tilknyttet 160 offentlige datanett i over 60 land. Tjenesten ble senere integrert i ISDN og fikk her over 50 000 norske tilknytninger, særlig brukt for betalingsterminaler og alarmsystemer. Denne X.25-baserte tjenesten ble avviklet fra 2010.

Fra 1990-årene gikk de mange ulike datanett som tidligere ble brukt innenfor næringsliv og forvaltning gradvis over til å nytte en ny felles protokoll, TCP/IP, som opprinnelig ble tatt i bruk fra 1983 i ARPANET. Standarden X.25 fra Den internasjonale teleunionen (ITU) var allerede fra 1970-årene tatt i utstrakt global bruk, til erstatning for leverandørers diverse egne løsninger. Med TCP/IP kunne ustandardiserte enkeltnett koples sammen til et resulterende "Interconnected network" (Internet), slik at trafikk og tjenester kunne formidles mellom alle brukerne som benyttet denne protokollen.

De tidligste brukerne av det første, lukkede Internett var universiteter og forskningsinstitusjoner, men fra 1990-årene ble det etablert kommersielle tilbud for tilgang til Internett også for bedrifter og det brede publikum. Til Norge kom adgang til Internett først via det nordiske universitetsnettet NORDUNET i 1988. Tekniske prøver gjennom ARPANET til Norge -prosjektet kom i gang allerede fra 1973.

Omfanget av tjenester i Internett økte stadig, slike som e-post, informasjon i databaser (World Wide Web), IP-telefoni, musikk- og videofremføringer ("streaming") og videokonferanse, og i 2011 også TV-overføringer. Samtidig skjedde en rask utvikling av stadig billigere og kraftigere datautstyr til brukerne: PC og mobiltelefoner. Brukertilslutning, bruksformer og formidlingskapasitet i Internettet har gjennom første tiår av 2000-tallet vokst enormt over hele verden, og dette fortsetter å vokse i hurtig takt. Så vel tradisjonelle televerk som nye tele- og datanettoperatører satser i dag på utbygging av TCP/IP-basert infrastruktur som felles løsning for alle typer tjenester levert gjennom telenettet.

Regjeringen la i 2000 frem utredningen "Bredbånd for hele landet", der en regnet med at overføringshastigheter til sluttbrukere høyere enn ca. 1 Mbit/s kunne anses som bredbåndstilgang til Internett. Beste tilbud den gang var bitrate 128 kbit/s via ISDN.

Teknologisk utvikling med mer komplekse signalprosesser gav muligheter for høyere hastigheter på kopperkablene ut til telefonabonnentene. Den etter hvert standardiserte DSL-teknologien oppdaget i 1989 ("Digital Subscriber Line") ble tilbudt i Norge fra rundt 2001 med ADSL ("Assymmetric Digital Subscriber Line"), der opp mot 1,5 Mbit/s bitrate kunne leveres ned til abonnentene, med noen hundre kbit/s bitrate i retur. Etter gradvis utvikling er det i 2011 tilbudte bitrater opp til 40 Mbit/s toveis overføring ("dupleks") med såkalt VDSL ("Very-High-speed Digital Subscriber Line"). Dette er koordinert med kraftig utbygging med fiberoptiske kabler, både i sentrale deler av telenettet og på veg utover i de lokale kopperkabelnettene. Desto kortere kopperkabel, desto høyere bitrater kan tilbys.

Også de tradisjonelle nettene for kabel-TV, som er basert på avgrenete koaksialkabler, har utviklet bredbåndstilgang til Internett. Bitratene som tilbys har fulgt alternativene på telefonkablene.

Tilkopling via fiberoptiske systemer helt ut til brukernes utstyr skjedde i begynnelsen fra omkring 2000 innenfor små lokale prosjekter. Da var 10 Mbit/s (dupleks) høyeste bitrate. Samtidig ble tilbudt leveranse av moderne kabel-TV-tjenester på samme fiber, og snart etter også rimelige telefontjenester (IP-telefoni), i såkalt "triple play" tilbud. Utbygging av lokale aksessnett har stadig økt, ikke minst støttet av elkraftselskaper, og bitratene øker stadig, uten prisøkninger. Status i 2011 er tilbud om opp til 100 Mbit/s dupleks for privatkunder og 400 Mbit/s for bedrifter.

Data via mobiltelefontjenestene har også blitt kraftig videreutviklet, fra de første bitratene på 9,6 kbit/s. De siste teknologigenerasjoner tilbyr i 2016 opp til 30 Mbit/s i større byer (4G).

Allerede i 1881 fikk staten i Norge monopol på å formidle meddelelser over telegraflinjer og lignende anlegg. Private anlegg kunne imidlertid få konsesjon for å drive innen en kommune, og private lokale telefonnett ble bygd en rekke steder. Telegrafloven av 1899 gav staten monopol på all telekommunikasjon, også innen hver enkelt kommune, og statsetaten Telegrafverket fikk rett til å kjøpe opp de private selskapene. Denne prosessen tok lang tid, og det siste private telefonselskapet, Andebu Telefonforening, ble kjøpt opp først i 1974. Et særskilt punkt i den gamle telegrafloven gav private rett til å etablere telekommunikasjonssystem for sine egne formål, altså uten å kunne tilby tjeneste til andre.

Telegrafverket endret i 1969 navnet til Televerket, noe som indikerte at betydningen av telegraftjenesten var sterkt redusert i forhold til andre teletjenester. Etaten ble nå omvandlet til en forvaltningsbedrift. Denne ble i 1994 omgjort til et halvt privatisert statsaksjeselskap, fra 1995 under navnet Telenor.

Fra slutten av 1980-årene og gjennom 1990-årene skjedde en gradvis legal avmonopolisering av telekommunikasjonsområdet, først for alt brukerutstyr og senere for nettverk og tjenester. Bedriften mistet i 1998 sin enerett på det offentlige telenettet og telefontjenesten i Norge og ble konkurranseutsatt på en rekke områder.

Teknisk nettstruktur

Et telenett består i prinsippet av terminaler, sentraler, kabler og transmisjonssystemer:

  • Terminalene er brukernes grensesnitt mot nettet og kan f.eks. være PC, telefon- eller telefaksapparater.
  • Kablene og transmisjonssystemene har som oppgave å overføre elektroniske signaler mellom terminalene og sentralene, og innbyrdes mellom sentralene i nettet. - Transmisjonssystemene kan være såkalte linjesystemer, som sender signaler over elektriske eller fiberoptiske kabler, radiolinjer eller satellittsystemer.
  • Sentralene har som oppgave å koble opp forbindelser, enten direkte mellom terminaler tilknyttet samme sentral, eller via transmisjonssystemer og andre sentraler. - Større virksomheter kan ha egne interne telenett med hussentraler som formidler telefontrafikk internt i virksomheten og mot det offentlige nettet.

Med moderne teknologi blir skillene mellom tele- og datakommunikasjon nesten utvisket, og utviklingen har gått langt mot tjenesteintegrasjon, der alle typer elektronisk informasjon overføres i det samme kommunikasjonsnettet.

Hovedkomponentene

Telefonsentralene består i prinsippet av tre hoveddeler, en koblingsdel som kobler opp forbindelsene, en styredel som på grunnlag av telefonnumrene bestemmer hvilke forbindelser koblingsdelen skal sette opp, og en signaleringsdel som utveksler styringsinformasjon med andre sentraler i nettet via et såkalt signaleringssystem. I det norske telenettet er fra 1997 alle telefonsentralene digitale, der alle talesignalene kobles gjennom som digitaliserte PCM- signaler. Sentralene utfører linjesvitsjing, dvs. at de på grunnlag av nummerinformasjonen kobler opp en midlertidig fast forbindelse gjennom sentralen når en samtale etableres, og beholder denne forbindelsen helt til samtalen avsluttes. Dette kan skje i både klassiske linjesvitsjete nett og i pakkesvitsjete nett med "virtual circuit".

Multipleksere gjør det mulig å overføre mange telefonsamtaler samtidig over en felles kabellinje eller radiolinje. Multipleksingen kan være frekvensdelt eller tidsdelt:

  • Ved frekvensdelt multipleksing bærefrekvenssystemer) vil de forskjellige telefonkanalene bli overført samtidig, men i forskjellige frekvensbånd. Talesignalet avgrenses først til under 4 kHz båndbredde før de moduleres til sin plass på frekvensskalaen. - I en "primærgruppe" samles 12 telefonkanaler, og 5 slike grupper danner deretter en "sekundærgruppe", som altså inneholder 60 telefonkanaler. Høyere grupper dannes så avhengig av overføringsmediets kapasitet. Internasjonale standarder for disse byggeblokkene gjør det enkelt å kople sammen eller avgrene grupper hos nabostrekninger.
  • Ved tidsmultipleksing måles talesignalet regelmessig 8000 ganger pr. sekund i hver kanal, og hver måleverdi angis i binære tall med 8 sifre. Tallene sendes (periodisk) i høy hastighet over linjen, og i tidsmellomrommene kan tall for andre kanaler sendes. Det europeiske standardiserte systemet for tidsdelt multipleksing i telenettet er basert på at 32 kanaler deler en linje. Første kanal sender sine 8 bit måleverdi i løpet av 3,9 mikrosekunder, deretter sender neste kanal sin måleverdi, osv. til alle har fått sendt sine måleverdier på 8 bit, deretter gjentas prosessen. Dermed sender alle kanalene 8000 måletall á 8 bit, som tilsvarer 64 000 bit hvert sekund, dvs. den bitraten på 64 kbit/s som skal til for å overføre en telefonsamtale. En digital primærgruppe på 32 kanaler krever således 32 x 64 kbit/s = 2,048 Mbit/s fremføring på den felles linjen. Herunder benyttes to kanaler til henholdsvis synkronisering og signalering mellom endepunktene. Denne strukturen tillater at talekanalene i to slike digitale grupper greit kan koples mot de 60 kanaler i en frekvensdelt sekundærgruppe. (I amerikanske systemer tidsflettes 24 kanaler i en digital primærgruppe, og dette er tilpasset to frekvensdelte grupper á 12 kanaler).

På optiske fibre benyttes tidsdelte multipleksere som kombinerer opptil 30 000 telefonkanaler til et signal. For å utnytte fiberens overføringskapasitet enda bedre kan flere slike signaler overføres samtidig på hver sin lysfrekvens, dvs. ved frekvensmultipleksing (her også kalt bølgelengde-multipleksing eller fargemultipleksing). En slik kombinasjon gir mulighet til å overføre mer enn 100 000 telefonkanaler samtidig på en enkelt glassfiber med under 0,1 mm tykkelse.

Linjesystemer er en samlebetegnelse på de nettkomponentene som overfører de multipleksede signalene mellom sentralene. Tidligere ble det benyttet analoge linjesystemer, med lineær forsterkere underveis, kombinert med bærefrekvenssystemer. Senere benyttes kun digitale linjesystemer i kombinasjon med tidsdelt multipleksing (og eventuell bølgelengdemultipleksing på fiberkabel). Linjesystemene sender pulser som representerer binærsifrene, enten elektriske pulser i parkabler eller koaksialkabler, radiopulser over radiolinjer, eller lyspulser over fiberoptiske systemer. Pulsene vil bli svekket og deformert underveis og regenereres (rettes opp) derfor med korte mellomrom, typisk med ca. 2 km avstand på vanlige kopperkabler. Fiberoptiske transmisjonssystemer kan sende signalene mer enn 100 km uten regenerering.

I et automatisert telenett må sentralene utveksle kontrollinformasjon for å kunne koble opp og ned forbindelser. Dette skjer i et såkalt signaleringssystem. Slike systemer er standardisert av Den internasjonale teleunionen, ITU. De signaleringssystemer man benyttet tidligere hadde svært begrenset kapasitet for informasjonsoverføring. I et moderne telenett som skal tilby avanserte teletjenester, er det behov for utveksling av større datamengder både innbyrdes mellom sentralene og mot forskjellige databaser. Man bruker nå signaleringssystem nr. 7 ( SS7), som utgjør et dedikert, og lukket og sikret datakommunikasjonsnett basert på pakkesvitsjing inne i telefonnettet. Kontrollinformasjonen som bæres via dette nettet er oppdelt etter formålene; TSUP dekker "Telephony Services User Part" og ISUP dekker "ISDN Services User Part" etc.

Tjenesteintegrering

Tidligere var den mest omfattende teletjenesten vanlig telefoni, - fysisk tilknyttet nettverket, men nå opptrer veksten særlig for mobile teletjenester og datakommunikasjonstjenester. Dessuten arbeider man for å få forskjellige nett og tjenester samlet innenfor et integrert nett. Mens ISDN var et første forsøk på dette, så har Internett sammen med bredbåndslinjer til brukerne i større grad oppnådd integrert kommunikasjon.

Tjenester som baserer seg på multimediakommunikasjon, dvs. samtidig utveksling av både lyd, bilder og data er nå tatt i utstrakt bruk og vil få dominerende betydning i fremtiden. Slike tjenester får høyere kvalitet desto større overføringshastighet som nyttes. Man arbeider derfor med å utvikle telenettet til et mobilt såvel som fastkoplet sammenhengende bredbånds tjenesteintegrert nett.

Les mer i Store norske leksikon