Oggi la stragrande maggioranza degli utenti di banda larga accede a Internet condividendo l'ultimo miglio con le reti telefoniche o via cavo esistenti, con entrambi i servizi che utilizzano lo stesso mezzo fisico. Ciò si traduce in velocità di upload comprese tra 128 kbps e 1 Mbps e velocità di download fino a un massimo teorico di 20 Mbps. Il problema è che gli utenti richiedono velocità superiori (anche fino a 100 Mbps) e il raggiungimento di questi livelli di larghezza di banda richiederà un importante cambiamento tecnologico. Esistono numerose alternative tecniche che potrebbero fornire un accesso universale ad alta velocità. Tuttavia, l'ostacolo principale è il costo. Inoltre, qualsiasi nuovo metodo di accesso alla rete dovrà essere compatibile con i servizi esistenti.
Applicazioni attuali e future
abitazioni private.
La connettività di rete domestica è l'applicazione dominante a causa dell'elevato numero di utenti coinvolti. L'ampia gamma di applicazioni che copre include e-mail, accesso a Internet, telefono, televisione via cavo, ecc. Ma le nuove applicazioni richiederanno una larghezza di banda molto maggiore. Un'applicazione spesso proposta è il video on demand. Questo implica, ad esempio, il download di un video HDTV su un set-top box o un decoder per la visione successiva. Questo tipo di servizio richiederebbe almeno decine di megabit al secondo; tuttavia, centinaia di megabit al secondo sarebbero molto più efficienti. È anche possibile immaginare la televisione IP come mezzo dominante per la distribuzione del segnale televisivo.
Tuttavia, non si tratta solo di intrattenimento. Sempre più utenti lavorano da casa.
Grandi imprese e PMI
: Tradizionalmente, le imprese sono caratterizzate da un elevato numero di utenti, un volume di transazioni relativamente ridotto e un'elevata esigenza di velocità di accesso alla rete. Questa caratteristica ha già reso necessario un accesso ad altissima velocità. Di conseguenza, si stanno sviluppando sempre più applicazioni grafiche in tempo reale, videotelefonia e videoconferenze, tra le altre.
Università, scuole e ospedali:
queste tipologie di utenti hanno esigenze molto simili a quelle delle grandi aziende, con la differenza che spesso sono pioniere nell'adozione di applicazioni di visualizzazione dei dati. In medicina, la diagnosi e le consulenze a distanza richiedono la trasmissione di immagini diagnostiche (ad esempio, radiografie) ad altissima risoluzione e video ad alta definizione per osservare chiaramente il paziente durante una teleconsultazione. Anche l'utilizzo di applicazioni di visualizzazione dei contenuti nelle aule scolastiche si sta espandendo rapidamente.
Infrastruttura mobile:
le reti di telefonia mobile e di dati cellulari devono essere interconnesse. Con la continua espansione delle reti mobili, soprattutto per fornire accesso a Internet mobile, le stazioni base avranno bisogno di una connessione alle dorsali delle reti fisse ad altissima velocità.
Soluzioni di accesso esistenti: telefonia e cavo.
Accesso a banda larga tramite infrastruttura telefonica esistente (xDSL).
Il concetto di Digital Subscriber Line (DSL) si riferisce a un servizio generico che comprende una gamma di tecnologie che consentono alle linee telefoniche esistenti di trasmettere dati ad alta larghezza di banda.
Esistono molti protocolli DSL. La "x" indica che appartiene alla famiglia dei protocolli generici. Il più diffuso è l'ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line). In diversi paesi, questa è la tecnologia predominante per l'accesso a Internet a banda larga. Inizialmente è stata sviluppata per l'accesso a banda larga residenziale. La larghezza di banda massima specificata nello standard è di 6 Mbps in download e 640 Kbps in upload, sebbene i produttori di apparecchiature tendano a offrire velocità superiori. In realtà, la larghezza di banda disponibile è solitamente ridotta rispetto al suo potenziale massimo a causa delle distanze o della qualità delle linee installate.
Reti televisive via cavo:
la rete standard per la fornitura di televisione via cavo è chiamata "Hybrid Fiber-Copper" (HFC). Un cavo in fibra ottica dedicato collega i nodi agli armadi di distribuzione installati in strada utilizzando una coppia di fibre ottiche monomodali. Nell'armadio di distribuzione, il segnale viene recuperato dalla fibra, amplificato e iniettato in un cavo coassiale. Questo cavo coassiale, utilizzato per connettere gli utenti alla rete HFC, è un mezzo di trasmissione di altissima qualità in grado di supportare una larghezza di banda molto elevata. Il problema principale da risolvere è che questi cavi sono dei "bus". Ciò significa che tutti gli utenti connessi al bus operano su un mezzo condiviso con velocità limitate. Sebbene queste velocità limitate siano spesso indicate come 30 Mbps, in realtà significa che la capacità massima del mezzo condiviso è questa velocità e tutti gli utenti connessi al "bus" hanno accesso a questa velocità. Per garantire la disponibilità, la velocità di upload è solitamente limitata a velocità molto basse, di circa 128 Kbps.
Il problema principale oggi è che gli utenti richiedono velocità sempre maggiori, rendendo il mezzo condiviso a 30 Mbps non più praticabile. Tuttavia, la realizzazione di nuove infrastrutture via cavo (di qualsiasi tipo) presso le sedi degli utenti è molto costosa. A lungo termine (20 anni), non sembra esserci alternativa alla completa sostituzione delle reti in rame esistenti con la fibra ottica; tuttavia, come vedremo, esistono soluzioni intermedie.
Fattori fisici e legali influenzano la scelta delle soluzioni di accesso a banda larga. Ad esempio, in molti paesi, la famiglia tradizionale che vive in una casa unifamiliare è l'eccezione piuttosto che la regola; molte persone vivono in grandi condomini dove i servizi e le spese possono potenzialmente essere condivisi. Tuttavia, questi grandi condomini si trovano spesso in strade dove l'installazione del cavo di accesso è piuttosto complessa. Inoltre, in diversi paesi, esistono problematiche legali relative al posizionamento delle apparecchiature dell'operatore presso le sedi dei clienti. Un altro fattore, che varia a seconda del paese di applicazione, è la definizione legale di "operatore telefonico" e "operatore via cavo", che determina le opzioni disponibili per la realizzazione della rete.
Quali tecnologie potranno supportare la banda larga in futuro?
È importante ricordare che qualsiasi soluzione proposta deve essere utilizzabile a tempo indeterminato, scalabile e aggiornabile secondo necessità. Inoltre, qualsiasi nuova soluzione deve essere implementata in parallelo ai servizi esistenti.
1. Una soluzione ideale
La soluzione ideale consiste nel collegare ciascun abbonato direttamente al nodo pubblico tramite una connessione dedicata a due fibre ottiche (P2P). Questa soluzione soddisferebbe qualsiasi esigenza di larghezza di banda dell'abbonato e rappresenta potenzialmente una soluzione a lungo termine, sebbene comporti un elevato costo iniziale di implementazione.
2. Soluzioni RF.
Le soluzioni a radiofrequenza offrono un'alternativa economicamente vantaggiosa per piccoli gruppi di abbonati in aree rurali o semi-rurali. Il problema si pone nelle aree densamente popolate, dove edifici molto alti ostacolerebbero significativamente il segnale, rendendo necessaria l'installazione di un gran numero di stazioni base per servire l'elevato numero di utenti che si connettono simultaneamente.
3. FTTC - DSL a velocità di trasmissione molto elevata (VDSL)
Le attuali connessioni ADSL funzionano abbastanza bene, ma gli utenti iniziano a sentire la necessità di velocità significativamente più elevate. Come già accennato, la velocità massima dell'ADSL dipende fortemente dalla lunghezza del collegamento (circuito dell'abbonato) a causa dell'attenuazione che il cavo introduce nel segnale trasmesso. Quindi... perché non ridurre questa distanza? L'idea è di avere un armadio di distribuzione da qualche parte tra l'abbonato e il nodo pubblico, collegandoli con un cavo in fibra ottica ed eseguendo la trasduzione optoelettrica nell'armadio di distribuzione, lasciando la connessione all'abbonato sulla coppia di cavi in rame originale. Questo tipo di architettura è solitamente chiamato FTTx, dove la "x" rappresenta quasi una qualsiasi lettera dell'alfabeto a seconda della posizione dell'armadio di distribuzione: strada, edificio, ecc.
4. Fibra fino a casa (FTTH)
Se è necessario fornire il servizio a un condominio di dimensioni considerevoli (ad esempio, 100 unità abitative), l'infrastruttura in fibra ottica può essere estesa fino all'edificio stesso e il nodo VDSL può essere collocato nei locali tecnici.
Questo approccio evita di dover ricablare l'interno dell'edificio, operazione che può risultare piuttosto costosa. Naturalmente, è necessario ottenere preventivamente l'autorizzazione dai proprietari dell'edificio. Questa soluzione è molto simile alla FTTC, con il vantaggio che i collegamenti in rame sono estremamente corti, garantendo un servizio di altissima qualità. Il costo di questo tipo di infrastruttura può sembrare eccessivo per le case unifamiliari, ma può risultare molto interessante per i grandi condomini.
5. PON.
Una soluzione che offre una capacità più che adeguata e può essere implementata a un costo inferiore rispetto alla soluzione ideale è la rete ottica passiva (PON). La teoria alla base del PON è quella di costruire un'infrastruttura di rete ottica che utilizza splitter per connettere un certo numero di utenti a una singola fibra presso il nodo pubblico. Vengono utilizzate tecniche elettroniche per garantire che gli utenti condividano il mezzo ottico comune. Vedere le Figure 1 e 2.
Il PON presenta alcuni vantaggi ancora più interessanti, come l'eliminazione della necessità di armadi stradali, il che semplifica la configurazione e la gestione della rete. L'assenza di apparecchiature attive sul campo semplifica anche la manutenzione. Inoltre, a seconda del sistema PON, gli utenti possono essere situati fino a 20 chilometri dalla terminazione della linea ottica (OLT). Attualmente, una grande città può avere fino a 500 nodi pubblici, ma con un sistema PON ne sono necessari molti meno (un numero realistico potrebbe essere compreso tra 12 e 20), il che rappresenta un notevole risparmio in termini di implementazione, manutenzione e gestione.
Tuttavia, richiede un elevato investimento iniziale per l'installazione del cablaggio in fibra ottica e la sua terminazione presso l'abitazione di ciascun abbonato. I costi di installazione (scavo, protezione, canalina) sono di gran lunga superiori al costo del cavo stesso.
Conclusione:
Indipendentemente dall'architettura adottata, l'utilizzo della fibra ottica nella rete di accesso sarà inevitabile. La sfida consiste nel progettare la rete in modo da soddisfare le esigenze attuali degli utenti, pur rimanendo aperta a future evoluzioni, il tutto a un costo accettabile. Nella maggior parte dei casi, la tecnologia FTTx potrebbe rappresentare l'alternativa più interessante, in quanto soddisfa le esigenze attuali lasciando aperta la possibilità di una futura evoluzione verso un'architettura PON. In caso contrario, l'implementazione di una rete PON potrebbe rivelarsi la soluzione più conveniente a lungo termine.
Autore:
Juan Pablo Muñoz, Responsabile Tecnico R&M Spagna/Portogallo
