1

Transmisiuni la mare distan n telecomunicaii (cable i fibre optice versus transmisiuni prin radio)

Autori: Andrei Chiric

Ion Dobre

Conceptul transmisiunilor la distan reprezint, cu siguran, o parte esenial a telecomunicaiilor, chiar definiia telecomunicaiilor include acest concept i, deci, este necesar s-i evideniem, n mod deosebit, locul n istoria telecomunicaiilor .

ncercnd o definiie mai practic n afara definiiilor curent utilizate n UIT - transmisiunile la distan sunt transmisii de informaii ntre localiti deci aa zise interurbane - i se refer la toate informaiile transmise - telegrafie, telefonie, radiodifuziune (programe radio), televiziune (programe tv), date.

Credem c putem gsi abordri interesante pentru transmisiunile la distan n istoria telecomunicaiilor din Romnia. Exist ideea preconceput c transmisiunile, n general, i, n special, cele de mare distan n Romnia au o tendin de rmnere n urm aproape imposibil de recuperat. Este, desigur, adevrat din punct de vedere tehnologic, dar lucrurile pot fi diferite dac ne referim la strategii, structurri sau politici de dezvoltare n condiiile date.

Mai este oare de actualitate aceast discuie n epoca mobilului, a internetului i a sateliilor de telecomunicaii?

Evident c infrastructura transmisiunilor la distan, aa cum o percepem astzi, este rezultatul unei lungi istorii.

Dar ce este infrastructura? Se confund ea, oare, cu reelele fizice de comunicaii la mare distan sau este legat i de noiunile de capacitate i fiabilitate de transmisie?

Transmisiunile la mare distan nseamn, neaprat, multiplex transmisiuni simultane multiple, n paralel . Dar ce fel de transmisiune?

A fost de ales ntre Analog versus Numeric (Digital) - i i-a spus cuvntul n timp tehnologia electronic - factorul esenial.

O alt alegere care s-a impus a fost - radio versus cablu (toate felurile de cablu sau chiar fire trasee aeriene). Este o alegere care mai persist aproape pn astzi cu avantajele i dezavantajele fiecreia.

Dar, parcurgnd istoria telecomunicaiilor la noi, n Romnia, s vedem cum a nceput capitolul transmisiilor la mare distan:

nti, n mod evident, au existat traseele aeriene cu prime ncercri timide de multiplexare la 3-12 ci i cu eforturi aproape inimaginabile, azi, pentru asigurarea funcionrii.

Apoi, aproape o premier n Europa, determinat de relieful accidentat al rii introducerea radioreleelor de mic capacitate purttoare a unor sisteme multiplex analogice, de exemplu, pe traseele Bucureti Timioara i Bucureti - Constana. Pentru anii de nceput - 1950 - utilizarea soluiei radio pentru transmisii fiabile la mare distan constituia o revoluie i multe din conceptele, precum liniaritatea reelelor, intermodulaia, au aprut i au impus studiul lor teoretic.

O alt etap a fost construirea unor reele de cable simetrice cu perechi echilibrate purttoare de sisteme multiplex analogice de pn la 6o de ci telefonice.

Ar fi multe de spus despre ntreinerea i pioneratul activitii radioreleitilor i frecvenitilor avnd ca rezultat o coal de transmisiuni la mare distan i asigurarea unor profesioniti de valoare.

Urmtoare faz, i suntem nc n epoca analogicului, au fost transmisiunile de capacitate mare la care i influena televiziunii (transmiterea programelor naionale i

2

internaionale), ca necesar de capacitate de transmisiune interurban echivalent, a fost determinant impunnd o soluie iniial de radiorelee.

Fig. 1 Reeaua de radio relee analogice de mare capacitate

Existau problemele tehnologice determinate, mai ales, de utilizarea tuburilor

electronice i, de aici, sigurana n funcionare i ntreinerea costisitoare. n continuare a urmat, iari, o etap n care cablul joac rolul principal - introducerea

cablului coaxial

Fig. 2 Reeaua de cabluri coaxiale

BolintinVale

Titu

Oradea

TIMISOARA

CRAIOVA BUCURESTI

BRASOV

Slatina

CLUJ

Sibiu

Ploiesti Costesti

GALATIFaget

Urziceni

Caracal

Rosiori

Satu-Mare

Baia-Mare

Bistrita

Targu-Mures

Medias

Dej

Tg.Lapus

Focsani

Buzau

Lugoj

Giurgiu

Suceava

Piatra-Neamt

IASI

Barlad

Roman

Vaslui

Radauti

Campulung

Vatra Dornei

Dumbraveni

Turnu Magurele

Tecuci

Alexandria

Deva

Marasesti

CarpinisJimbolia

Ilia

BorsGherla

Sarmasu

Sighisoara

Rupea

Sacele

Cheia

ValeniideMunteGura vitioarei

Boldesti-Sacaeni

Leu

Romanesti

Otopeni

Mihailesti

BeiusCopsaMica

Sebes

ALBAIULIA

Ghimpati

Afumati

Ramnicu Sarat

Crasna

Beclean

Gura Humorului

Solesti

Buftea

Buzias

Gura Sutii

Targoviste

Racari

Tartasesti

Brezoi

Calimanesti

RamnicuValcea

Cernavoda

MedgidiaConstanta

Deta

Moravita

Cabluri coaxialecutuburi normale (6 tuburi)

Cabluri coaxialecutuburi subtiri (4tuburi)

Arad

BrailaTIMISOARA

CRAIOVA

SlatinaBUCURESTI

Targoviste

Slobozia

Pitesti

CLUJ

Alba-Iulia

Deva Sibiu

BACAU

GALATI

Ploiesti

BRASOV

Focsani

Cernavoda

Constanta

Cheia

Sebes

3

odat cu tranzistorizarea i apariia sistemelor multiplex uriae la acea vreme de 1800,

2700 de ci analogice. n acest moment s-au realizat convergene ntre radiorelee i cable coaxiale pentru a

asigura continuarea fr prea multe prelucrri ale grupurilor deja multiplexate i rezervri reciproce prin bucle sau tronsoane paralele.

Fig. 3 Transmisiuni analogice la mare distan

n cadrul soluiilor radio trebuie evideniat apariia sateliilor de telecomunicaii

geostaionari utiliznd antene de mari dimensiuni, cu tehnologia analogic. Succesul digitalului i eficacitatea sa au determinat o dezvoltare i mai rapid i, ca o

consecin, prasirea analogicului chiar neamortizat .

nceputurile transmisiunilor digitale

Tehnologia transmisiunilor digitale a fost pentru prima oar implementat n reeaua public n 1962 n SUA. La acea dat centralele telefonice erau analogice, iar transmisiunile digitale, utiliznd metoda PCM (Pulse Code Modulation), au fost utilizate pentru evitarea pozrii de noi cabluri de cupru i utilizarea extensiv a celor existente.

Metoda PCM const n transformarea semnalelor analogice din banda vocal n semnale digitale de 64 kbit/s i multiplexarea lor ntr-un semnal de vitez de 2048 Mbit/s denumit E1de ctre UIT. Metoda de multiplexare utilizat este cea cu diviziune n timp (Time Division Multiplexing).

Tehnologia digital a continuat s se dezvolte i a cuprins domeniul comutaiei digitale. Prima central digital a fost produs n 1975 de Northern Telecom. Centralele digitale pentru telefonia public au fost dezvoltate ca o consecin a apariiei sistemelor PCM, tot pe baza tehnologiei de multiplexare TDM care comut canale de 64 kbit/s. Ca urmare, sistemele E1 i-au extins utilizarea i n bucla de abonat, nu numai la conexiunile ntre centrale.

Cererile crescute, n telefonia clasic, au avut ca rezultat, n domeniul transmisiunilor la distan, creterea capacitii de transmisiuni, o cretere obinut prin trepte de multiplexare definite n ierarhia digital plesiocron PDH.

1930-1940 199019701950 19801960 2000

1953RR DE MICA

CAPACITATE

1962RR DE MARECAPACITATE

2003

NUMAINUMERIC

TRASEEAERIENEINTERURBANE

CABLESIMETRICE

CABLECOAXIALE

DISPARITIATRANSMISIUNIIANALOGICE

4

Nivelul Viteza Canale Denumire Mediu tipic 0 64 kbit/s 1 - Cablu simetric cupru 1 2 048 kbit/s 30 E1 Cablu simetric cupru 2 8 448 kbit/s 120 E2 Cablu cupru / radio 3 34 368 kbit/s 480 E3 Radio / fibra optica 4 139 264 kbit/s 1 920 E4 Radio / fibra optica 5 565 148 kbit/s 7 680 E5 Fibra optica

Fig. 4 Ierarhia semnalelor numerice PDH La noi n ar, pn n anul 1990, lipsa din reeaua de telecomunicaii a centralelor

telefonice de tip digital a limitat utilizarea sistemelor de transmisiuni digitale. Totui, este de menionat faptul c dezvoltarea primului sistem PCM a nceput n anul 1972 i s-a finalizat cu un sistem experimental n 1976. n 1980 a nceput fabricarea de serie a sistemelor PCM i utilizarea acestora pentru conexiunea ntre centralele analogice din reelele marilor orae.

Fig. 5 Transmisiuni numerice la mare distan Trebuie amintite i cele dou ncercri experimentale de transmisiuni de vitez mai

mare n ierarhia PDH i anume: un sistem de 8Mbit/s pe cablu simetric i un sistem digital de 34Mbit/s pe fibr optic multimod, ambele instalate n Bucureti ntre staiile Victoria i Drumul Taberei.

Pe lung distan, pn n 1990, singurele reprezentante ale tehnologiei digitale au fost sistemele de radirelee digitale de 2Mbit/s i staia de sol pentru legturi internaionale Cheia.

19901970 19801960 RR DE

CAPACITATEMIC

RR DE MARECAPACITATE

SISTEMEPCM

PDHCOAXIAL

SONET

Platforme de marecapacitate pentrutelefonie si date

PDHOPTIC

19901970 19801960 2000

SISTEMEPCM

RR DE MARECAPACITATE

RRNUMERICEDECAPACITATEMIC

1985-1986PRIMA STATIENUMERICPRIN SATELIT

PDHFIBROPTIC

SDHFIBRAOPTICA

SDH

PDH pecablu coaxial

PDH pecablu optic

RRMODULATIEIN IMPULSURI

PDHoptic

NUMAI SDH

N RILEDEZVOLTATE

N ROMNIA

2000

SDH

5

Perioada 1990 2000 Aceast perioad a a fost caracterizat de urmtoarele tendine: - creterea traficului telefonic digital fix att pe relaia naional ct i pe cea

internaional; - creterea traficului telefonic digital mobil, prin apariia operatorilor GSM i

NMT400; - creterea traficului video (digital); - aparitia traficului de date. Ca rspuns a creterilor de trafic telefonic a avut loc o dezvoltare rapid a

transmisiunilor digitale la mare distan. n anul 1991 s-a decis stoparea investiiei n sistemele analogice pe cablu coaxial i

continuarea dezvoltrii reelei publice de telecomunicaii pe baza tehnologiei digitale. Romtelecom a adoptat o strategie de digitalizare a reelei de telecomunicaii ncepnd

cu nivelele superioare ale reelei. Au fost construite n tehnologie digital apte centrale de tranzit interurban i o central internaional. Legturile interurbane ntre aceste centrale precum i legturile internaionale au fost realizate pe baza unei reele de transmisiuni cu viteza de 140Mb/s i avnd aflueni de 34Mb/s i 2Mb/s.Aceast reea a fost pus n funciune n anul 1994. Suportul fizic a fost asigurat cu cabluri de fibr optic de tip monomod cu o capacitate de 12 fibre.

Fig 6. Reeaua de transmisiuni PDH Romtelecom 1994

Arad

BrailaTIMISOARA

CRAIOVA

SlatinaBUCURESTI

Targoviste

Slobozia

Pitesti

CLUJ

Alba-Iulia

Deva Sibiu

BACAU

GALATI

Ploiesti

BRASOV

Focsani

Cernavoda

Constanta

Cheia

Sebes

6

Caracteristicile acestei reele PDH erau urmtoarele: - reeaua nu dispunea de un sistem de management centralizat, - distana maxim ntre dou noduri fr sisteme de regenerare nu depea 50 km, - reeaua nu dispunea de rute de rezerv pentru preluarea traficului n cazul

ntreruperii rutelor principale, - msuratea calitii semnalului se putea face numai prin ntreruperea traficului. Rezultatul a fost o reea cu insuficient fiabilitate i timpi mari de restabilire a

serviciului n cazul ntreruperii acestuia. Lipsa managementului centralizat a condus la costuri de operare i ntreinere ridicate i la timpi mari n ceea ce privete oferirea serviciului de linii nchiriate.

Un alt neajuns major al tehnologiei PDH a fost lipsa de flexibilitate privind inseria i extragerea afluenilor din semnalul de linie. Pentru a putea fi transportat la nivelul vitezei de linie de 140Mb/s un afluent trebuia s parcurg toate treptele de multiplexare ale ierarhiei att la inseria ct i la extragerea sa.

Rezolvarea acestor probleme a fost dat de sistemele digitale de transmisiuni sincrone SDH. Atunci cnd a fost dezvoltat, s-a dorit ca tehnologia SDH s transporte n mod uniform pe fibr optic semnale ( aflueni) plesiocroni i sincroni, cum ar fi semnalele E1, E3 ale ierarhiei PDH sau semnalele sincrone ale ierarhiei SDH.Acest fapt a reprezentat un avantaj important pentru operatorii de telecomunicaii , protejndu-le investiiile n sistemele PDH deja instalate.

In plus, tehnologia SDH ofer urmtoarele avantaje majore: - funciile de operare, ntreinere i monitorizare sunt uniforme i eficiente - disponibilitatea crescut a serviciului oferit datorit mecanismelor proprii de

protecie automat sau de restaurare a traficului pe baza managementului centralizat

- inseria i extragerea unui afluent se face direct din semnalul de linie, fr parcurgerea tuturor treptelor de multiplexare

Spre deosebire de ierarhia PDH , n ierarhia sincron exist compatibilitate ntre

standardul european SDH i cel nord american SONET.Semnalele din SONET sunt considerate ca un subset al ierarhiei SDH.

Viteza

Modulul de transport sincron STM (European)

Nr. Canale SDH

Nivelul de transport

sincron STS (Nord American)

Nr. Canale SONET

52 Mb/s STM 0 21 E1 OC 1 21 DS1

155 Mb/s STM 1 63 E1 / 1 E4 OC 3 84 DS1 / 3 DS3

622 Mb/s STM 4 252 E1 / 4 E4 OC 12 336 DS1 / 12 DS3

2 488 Mb/s STM 16 1 008 E1 / 16 E4 OC 48 1 344 DS1 / 48 DS3

9 953 Mb/s STM 64 4 032 E1 / 64 E4 OC 192 5 376 DS1 / 192 DS3

398 126 Gb/s STM 256 16 128 E1 / 256 E4 OC 768 21 504 DS1 / 768 DS3

Fig .7 Ierarhia numeric sincron SDH

7

Romtelecom a introdus primele topologii SDH n anul 1996 la nivelul backbone i regional. Implementarea tehnologiei SDH nu a ntmpinat dificulti i datorit capabilitii de a conlucra cu sistemele PDH existente. Reeaua SDH s-a dezvoltat pe trei nivele:

- nivelul backbone ( ntre centre de tranzit i internaional) - nivelul regional - nivelul local Reeaua s-a bazat , nc de la nceput, pe topologii tip inel, cu mecanisme specifice i

automate de protecie. Implementarea s-a fcut iniial cu capaciti de transport STM4.( 622Mb/s).

Fig8. Primul backbone SDH n Romnia

Aceast reea a dispus de la nceput de un management centralizat. Distana posibil

ntre dou elemente de reea a fost mrit la 120 km pe baza noilor tehnologii de amplificare optic, utiliznd doparea cu Erbiu. Rezultatele n domeniul calitii, fiabilitii i timpului de oferire a serviciului au fost deosebite.

Reeaua SDH de lung distan a fost utilizat pentru transportul traficului telefonic de tip TDM al reelei fixe sau liniilor nchiriate pentru alte reele. Dezvoltarea iniial a celor doi operatori GSM (Conex i Orange) s-a fcut pe baza liniilor nchiriate transportate de aceast reea.

Oradea

Petrosani

TIMISOARA

Tirgu-Jiu

CRAIOVA

BUCURESTI

Targoviste

Pitesti

Chisinau Cris

BRASOV

Arad

Slatina

Zalau

CLUJ

FagarasSibiu

Ploiesti

Alesd

Braila

Slobozia

GALATI

Turnu-Severin

Sinaia

Constanta

Sighet

Negresti

Babadag

Kogalniceanu

Tulcea

Isaccea

ZimniceaCorabia

Campulung

DetaResita

Caransebes

Faget

Oltenita

Urziceni

Calarasi Baneasa Cobadin

MedgidiaFetesti

Caracal

Rosiori

Strehaia

Orsova

Rm.Valcea

Satu-Mare

Baia-Mare

Bistrita

Targu-Mures

Medias

Carei

Sim.Silvaniei

HuedinDej

Tg.Lapus

Reghin

TurdaOdSecuiesc

Focsani

Faurei

Buzau

Rm. Sarat

Campina

MiercureaCiuc

Beius

Vascau

Brad

Lugoj

Oancea

Giurgiu

Nadlag

Ruse

Beret.

Suceava

Botosani

Piatra-Neamt

Iasi

BACAUBarlad

Husi

Raducaneni

Pascani

Tg. NeamtRoman

Vaslui

Radauti

Campulung

Vatra Dornei

Tarnaveni

Turnu Magurele

Tecuci

Cernavoda

Hateg

Tg. Carbunesti

Hunedoara

Alexandria

Deva

SzegedTg. Secuiesc

Alba-Iulia

Calafat

Moravita

Jimbolia

Bozovici

OnestiAdjud

Sf. Ghe.

BB1

BB2

8

Reeaua de telecomunicaii a CFR, din punct de vedere al gradului de acoperire teritorial i al complexitii, este a doua reea de telecomunicaii, dup reeaua naional de telecomunicaii a ROMTELECOM. Facilitile de telecomunicaii ale CFR au fost incluse n ATCFR ( Agenia de telecomunicaii a CFR). Renunarea la transmisiunile analogice i introducerea transmisiunilor la mare distan pe fibr optic a nceput n anul 1995. n anul 1999 s-a pus n funciune o reea SDH de mare capacitate, pe fibr optic, avnd viteze de STM4 / STM16. Destinat iniial s asigure suportul pentru sistemele de dispecerizare a traficului feroviar i a energoalimentrii, securizarea comunicrilor sol-teren i transmisiile de date pentru sistemele informatice feroviare, reeaua digital de transmisiuni SDH a CFR ofer i capacitate de transport pentru linii nchiriate.

O alternativ la dezvoltarea de sisteme de transmisiuni pe suport fibr optic o ofer soluia implementat de Societatea Naional de Radiocomunicaii. prin implementarea unei reele naionale proprii reprezentat prin magistrale de radiorelee digitale SDH cu o capacitate de transport de 4 x STM1 i lungime de 1500 km.Iniial reeaua a fost construit pentru transportul programelor TV i radio i eventual traficul telefonic din Romtelecom.

Fig 9 Reeaua radio SDH a SNR Perioada 2000- pn n prezent Evenimentele importante care au avut, deja, impact asupra reelei de transmisiuni la

mare distan sunt: - pregtirea i deschiderea competiiei pentru serviciile de voce din reelele fixe; - creterea semnificativ a traficului de date; - dezvoltarea exploziv a traficului GSM. Ca urmare, a rezultat o cretere a cererii de capacitate pentru transmisiunile la mare

distan i o modificare a tipurilor de semnale transportate. Pe lng semnale TDM reprezentnd, cu preponderen, trafic de voce, a aprut i s-a dezvoltat transportul

9

semnalelor provenite de la reele ATM sau IP, reprezentnd att trafic de date ct i trafic de voce.

Rspunsul operatorilor de pe pia referitor la transmisiunile de mare distan a fost acela de cretere a capacitii de transport a reelelor SDH existente sau dezvoltarea de noi reele SDH. Astfel Romtelecom a crescut, deja, capacitatea la nivelul backbone prin creterea vitezei de la STM 4 la STM 16 i se pregtete s fac acelai lucru la nivel regional.

Orange a dezvoltat o reea SDH de vitez STM 16 la nivel naional, utiliznd o reea proprie performant de cabluri optice.

Operatorul de cablu TV, grupul RCS-RDS a dezvoltat o reea similar, utiliznd cabluri optice montate pe stlpii de tensiune sau ngropate n pmnt. Ali operatori, cum sunt Radiocomunicaii S.A. sau Connex au adugat la reelele de transmisiuni de lung distan comutatoare ATM sau reele IP n vederea utilizrii eficiente a benzii disponibile att pentru servicii de date ct i pentru servicii de voce.

Viitorul transmisiunilor la mare distan Reeaua public fix de telefonie, precum, i reelele mobile de telefonie din generaia

a doua sunt dezvoltate pe baza tehnologiei TDM care presupune comutarea de circuite de 64 kbit/s. Tehnologia TDM prezint dezavantajul neutilizrii eficiente a benzii. Circuitele sunt alocate indiferent dac utilizatorul transmite sau nu semnal. Astzi vocea poate fi transmis eficient peste reelele IP. Vocea i datele sunt ncapsulate n pachete pentru care rutarea n reea va fi realizat pe baza adresei de destinaie a fiecrui pachet (informaie coninut n antetul pachetului). Transmiterea acestor pachete nu mai necesit alocarea de circuite individuale i, n acest mod, apeluri suplimentare pot fi transmise pe aceeai lime de band. Tehnologia SDH a fost dezvoltat in anii 80, cnd traficul TDM era majoritar, cu scopul de a transporta uniform pe fibr semnale de tip E1, E3. Din acest motiv tehnologia SDH nu era corespunztoare pentru traficul de date. Comitetele de standardizare au studiat posibilitatea de a face standardul SDH compatibil cu tehnologia Ethernet. Se vorbete n prezent de o nou generaie SDHcapabil s transporte eficient att traficul TDM ct i traficul n pachete.

Necesitile de capaciti mari pentru transmisiunile la distan vor reprezenta o cerin a viitorului.

O alt deficien a sistemelor SDH se refer la configuraiile n inel unde 50% din capacitate este utilizat pentru protecie, iar adugarea de capacitate pe o rut, n cazul ocuprii inelului, presupune dezvoltarea ntregului inel prin trecere la o vitez superioar. n special pentru transmisiunile la mare distan, utilizarea configuraiilor n inel devine, pentru anumite capaciti de transport, inflexibil i costisitoare. Evoluia spre reelele tip plas (meshed) ofer diverse avantaje precum:

- utilizarea unei rute ca rezerv pentru mai multe rute; - posibilitatea de a crete capacitatea de transport numai pe ruta dorit fr a mri

capacitatea de transport a ntregului inel. Pentru a rspunde celor dou cerine menionate anterior (transportul unui volum mai

mare de trafic de date i evoluia spre reelele tip meshed) au fost dezvoltate platforme multi-servicii care combin ntr-un nod de transmisiuni urmtoarele:

- multiplexe SDH adaptate diferitelor tipuri de servicii (voce, date, video); - echipamente de multiplexare cu diviziune n lungime de und care permit

transportul unor capaciti foarte mari. Aceste platforme pot fi utilizate pe infrastructura de cabluri optice existent n

Romnia i sunt incluse n planurile de dezvoltare a unor operatori.

10

Concluzii Transmisiunile la distan n Romnia au fost n avangarda serviciilor de

telecomunicaii oferite n Romnia. De-a lungul ntregii istorii a transmisiunilor de lung distan se poate vorbi de coala de profesioniti de valoare care au contribuit la progresul n domeniu. Tendina de rmnere n urm s-a datorat n exclusivitate utilizatorilor care, din diferite, motive s-au dezvoltat mai lent ca n alte ri.

n prezent, Romnia dispune n acest domeniu de structuri moderne i competitive tehnologic pregtite s fac fa evoluiilor viitoare n reelele de telecomunicaii.

nceputurile transmisiunilor digitaleFig. 4 Ierarhia semnalelor numerice PDH