L’Europa ha adottato la fibra ottica domestica come tecnologia per le connessioni dati dell’ultimo miglio, sostituendo in ultima analisi le tecnologie su rame per la connettività aziendale e domestica. Ci sono molte ragioni tecniche dietro alla scelta, e le piattaforme di calcolo programmabili ad alta velocità stanno contribuendo a rendere questa tecnologia una realtà.
Di Paolo Novellini, Ingegnere Principale, Adaptive and Embedded Computing Group, AMD
Delle numerose soluzioni disponibili per la connettività all’ultimo miglio, nessuna offre gli stessi vantaggi della tecnologia FTTH. Ciò che è ancora più importante è che FTTH è una tecnologia intrinsecamente affidabile. Si basa su reti ottiche passive (PON) anziché su dispositivi attivi soggetti a guasti e a interruzioni di corrente.
Anche le soluzioni cablate come l’ADSL sono passive, ma troppo lente per fornire le prestazioni richieste. Per contro, la fibra ottica in sé non è soggetta ad alcun limite di velocità e l’elettronica può essere aggiornata nel tempo per stare al passo con il miglioramento tecnologico. In una rete PON, l’elettronica si trova unicamente presso la sede centrale e l’abitazione dell’utente (modem) – non nelle cabine stradali. Inoltre, la tecnologia FTTH offre un completamento ideale per le applicazioni 5G in rapida crescita. La fibra ottica è l’unica soluzione in grado di far fronte ai requisiti di banda e di latenza dell’IoT.
Ci sono anche dei vantaggi per l’ambiente, poiché la produzione di CO2 di una rete passiva è significativamente inferiore rispetto a quella di una rete attiva.
Nonostante questi vantaggi, l’Europa è stata lenta ad abbandonare le connessioni in rame. Uno dei motivi è il costo del riadattamento dell’infrastruttura, con l’investimento in conto capitale che ricade sugli operatori, i quali sono poco incentivati ad aggiornare la propria rete con cavi in rame. In assenza di alternative, gli operatori non vedono alcun vantaggio economico nell’ammodernamento della rete. Tuttavia, ci sono già stati notevoli progressi nell’adozione della tecnologia FTTH.
I Paesi nordici sono in prima linea in questo processo perché non erano vincolati a reti in rame tradizionali. Spagna e Portogallo guidano l’adozione della fibra, mentre la situazione è stagnante laddove c’è una forte presenza di operatori storici. Per esempio, l’Italia e la Germania sono in ritardo nell’adozione della fibra.
Un unico operatore: un modello di business vincente
Prima del 2015, l’adozione della tecnologia FTTH era ostacolata dal costo della realizzazione delle reti passive. Inoltre, gli investitori erano vincolati da incognite realizzative: in particolare riguardo l’entità degli investimenti e l’incertezza dei ritorni di investimento.
La soluzione è arrivata attraverso le autorità di regolamentazione e i responsabili politici, sotto forma di un modello di business che riguarda unicamente l’ingrosso, in cui gli investitori pubblici e privati possono investire in nuove imprese che possiedono la rete passiva e vendono i servizi esclusivamente agli operatori a un prezzo regolamentato. I Paesi nordici hanno rappresentato i primi casi in cui le autorità locali hanno investito nella propria rete. Stokab è stato un pioniere in Svezia ed è stato seguito dall’operatore di rete in Italia (Open Fiber), insieme a Onivia in Spagna, Siro in Irlanda e CityFibre nel Regno Unito.
Questo nuovo modello limitato alla distribuzione all’ingrosso rappresenta un significativo passo in avanti nella trasmissione all’ultimo miglio, in quanto introduce la concorrenza in un settore in cui il modello storico ha dominato per svariati decenni.
Panorama tecnologico: evoluzione degli standard in tecnologia FTTH
Le reti ottiche passive si basano su una struttura punto-multipunto. In direzione verso l’utente, la Terminazione Ottica di Linea (OLT) trasmette continuamente gli stessi dati a tutte le Unità di Rete Ottica (ONU). Ogni ONU è in grado di decrittografare solo la propria parte di dati. In direzione verso le centrali, a ciascuna ONU viene assegnata un intervallo temporale, durante il quale può trasmettere i dati all’OLT. In un determinato momento può essere attiva solo un’unità ONU.
Le terminazioni OLT nella sede centrale orchestrano dinamicamente gli intervalli temporali per le unità ONU e questi ultimi non devono essere bilanciati in base delle condizioni contrattuali. L’adozione da parte del mercato, che include i tempi di sviluppo e di installazione, avviene circa cinque anni dopo (figura 1). La velocità di linea verso le centrali e verso gli utenti dipende dalla generazione di reti PON in uso (figura 2) e l’evoluzione dei protocolli FTTH è legata alla disponibilità di componenti elettronici più veloci.
Figura 2: Architettura generale di una rete PON con i dettagli sulla trasmissione verso le centrali.
I cavi in fibra installati costituiscono una risorsa che dovrebbe durare per più decenni, quindi non cambiano da una generazione all’altra. Tuttavia, le ONU possono essere opzionalmente aggiornate quando l’operatore aggiorna una terminazione OLT. Ciò consente agli operatori di ammodernare nel tempo la propria rete installata senza problemi, monitorando le esigenze dei propri clienti.
Gli sviluppi futuri si concentreranno sull’aumento della banda (lato utente e lato centrale) e sulla riduzione delle emissioni in atmosfera per tratta. Le infrastrutture passive sono significativamente migliori rispetto a quelle attive in rame, semplicemente perché non consumano energia. È probabile che lo standard HS-PON seguirà molto da vicino il 25GS-PON. Il mercato deciderà l’eventuale successo della tecnologia 25GS-PON.
Quadro della Commissione Europea per il “Decennio Digitale” 2030
Gli obiettivi dell’UE per l’adozione della tecnologia FTTH sono definiti nel piano denominato «Decennio Digitale», che ha l’ambizioso obiettivo di fornire la connettività di classe Gigabit a tutte le famiglie entro il 2030. Accanto a questo obiettivo, la dismissione delle connessioni in rame è un traguardo progressivo, alla luce del vantaggio in termini di neutralità delle emissioni derivante dall’utilizzo di una rete passiva.
Anche la disconnessione delle reti in rame fa parte del Green Deal (2050), che opera su due livelli: sovvenzionare l’installazione della fibra nelle aree in cui l’investimento sarebbe redditizio; e la regolamentazione del modello di business unicamente nella distribuzione all’ingrosso. Il progetto “Infrastrutture Digitali” da solo ha l’ambizioso obiettivo di garantire alle famiglie una copertura del 100% in fibra ottica entro il 2030.
Oltre alla connettività in fibra, il progetto “Decennio Digitale” definisce piani chiari e ambiziosi per una serie di tecnologie quali:
- trasformazione digitale del settore pubblico e delle imprese private.
- identità digitale.
- informatica quantistica.
- riequilibrio della produzione di silicio.
- cloud sicuro nazionale.
La “Fibra verso Casa” (FTTH) è la tecnologia abilitante alla base di tutti questi piani e lo sviluppo dei dispositivi di terminazione della linea ottica costituisce un elemento critico. La Piattaforma di Accelerazione del Calcolo Adattivo (ACAP) Versal, con il suo supporto alla sincronizzazione burst, è la piattaforma ideale per le terminazioni OLT.
Figura 3: La Piattaforma di Accelerazione del Calcolo Adattivo (ACAP) Versal (ACAP), una piattaforma di elaborazione eterogenea completamente programmabile via software che garantisce notevoli miglioramenti nelle prestazioni
Versal ACAP: la piattaforma ideale per le terminazioni OLT in tecnologia FTTH
Versal è una piattaforma programmabile basata sulla tecnologia da 7nm di TSMC, con ricetrasmettitori in grado di operare in modo nativo fino a 112G. Tutti i ricetrasmettitori (fino a 140 in un unico package), programmabili singolarmente, sono in grado di supportare le velocità richieste da una rete HSPON in una terminazione OLT multiporta. È inoltre compatibile con le generazioni precedenti caratterizzate da velocità di trasmissione più basse verso i terminali OLT.
La piattaforma è ugualmente idonea per applicazioni di rete più comuni come Ethernet, inclusi i sottosistemi MAC e FEC, completamente supportati per la connettività verso altri dispositivi o verso i connettori ottici. La sua unità logica programmabile può essere utilizzata per realizzare qualsiasi funzionalità specifica in grado di differenziare i prodotti.
Un vantaggio peculiare dei ricetrasmettitori Versal è la possibilità di misurare la latenza associata alle interfacce seriali in fase di esecuzione. Ciò rende il dispositivo estremamente interessante per le applicazioni con temporizzazione critica (IEEE1588), per non parlare della sua capacità di avere ogni funzione in un unico dispositivo, che può essere riprogrammato in qualsiasi momento.
Ulteriori dati potenziali da «altre» fonti:
Figura 4: Questo è lo stato di fatto nell’Unione Europea nel Maggio 2021. Fonte: IDATE DigiWorld per l’FTTH Council Europe.
