RETE DI ACCESSO IN FIBRA OTTICA

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RETE DI ACCESSO IN FIBRA OTTICA

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In telecomunicazioni con il termine rete di accesso si indica la parte di rete destinata al collegamento fra la sede dei singoli utenti finali fino alla prima centrale di commutazione e più in generale al collegamento tra un utente e il suo provider. I suoi componenti fondamentali sono le portanti fisiche e gli apparati trasmissivi di centrale destinati sia alla distribuzione delle specifiche tipologie di servizio (nodi di accesso) che all’affasciamento dei collegamenti di utente (multiplazione e concentrazione) e al loro trasporto dal nodo di accesso fino al punto di terminazione della rete di trasporto, ovvero la rete che distribuisce il traffico verso i vari provider.

La porzione di rete di accesso che va dalla sede del cliente verso il primo nodo di accesso viene spesso denominata anche con il termine ultimo miglio.

TIPOLOGIE DI COLLEGAMENTI FISICI

Per quanto riguarda la telefonia fissa e più in generale i servizi di telecomunicazione dedicati a dispositivi fissi, a livello di portanti fisiche si distinguono tre tecnologie distinte:

  1. Collegamento su cavo in rame (doppino telefonico), caratteristico per i servizi di telefonia analogica (POTS), ISDN, banda larga in modalità xDSL. Su rame sono anche i collegamenti verso i concentratori numerici di primo livello (multiplatori di canali fonici-equivalenti o primo livello di affasciamento PDH a 2 Mb/s).
  2. Collegamento su fibra ottica per l’accesso a servizi a banda larga o larghissima (NGN su FTTx).
  3. Collegamento via radio, utilizzato prevalentemente nelle aree di scarsissima popolazione o che presentano particolari difficoltà logistiche per accessi di tipo cablato.

FIBRA OTTICA

Negli anni settanta le fibre ottiche erano usate come oggetto decorativo per la produzione di lampade, da qualche decennio ad oggi invece esse sono già una realtà affermata ed un componente essenziale nell’industria delle telecomunicazioni e delle relative comunicazioni ottiche, ancora in corso di ulteriore evoluzione tecnologica. Basta pensare che tutte le dorsali principali della rete telefonica e di Internet, compresi i collegamenti intercontinentali sottomarini, sono già in fibra ottica avendo sostituito da tempo il classico cavo coassiale.

I principali vantaggi delle fibre rispetto ai cavi in rame nelle telecomunicazioni sono:

  • bassa attenuazione, che rende possibile la trasmissione su lunga distanza senza ripetitori;
  • grande capacità di trasporto di informazione o velocità di trasmissione grazie all’ampissima capacità di banda e alla bassa attenuazione del segnale utile
  • immunità da interferenze elettromagnetiche, inclusi gli impulsi elettromagnetici nucleari (ma possono essere danneggiate da radiazioni alfa e beta);
  • assenza di diafonia che nei collegamenti in rame è una causa ulteriore di decadimento della qualità del segnale in termini di rapporto segnale/rumore nell’ultimo miglio, ovvero quindi della velocità di trasmissione: la luce infatti rimane confinata in fibra ovvero non si disperde all’esterno creando interferenza;
  • bassi valori di BER;
  • bassa potenza contenuta nei segnali;
  • alta resistenza elettrica, quindi è possibile usare fibre vicino ad equipaggiamenti ad alto potenziale, o tra siti a potenziale diverso;
  • peso e ingombro modesto;
  • buona flessibilità al bisogno;
  • ottima resistenza a condizioni climatiche avverse;

In tale ambito la fibra ottica necessita anche di apparati optoelettronici di ricetrasmissione e amplificazione dei segnali ottici quali laser, fotorilevatori, amplificatori ottici e modulatori.

Un cavo di fibra ottica, in quanto contiene più fibre ottiche, è solitamente molto più piccolo e leggero di un filo o cavo coassiale con simili capacità di canale. È più facile da maneggiare e da installare. Il cavo in fibra ottica è ideale per le comunicazioni sicure in quanto è molto difficile da intercettare e altrettanto facile da monitorare.

Un campo promettente di applicazione è quello della televisione.

FINESTRE DI TRASMISSIONE

Nelle comunicazioni ottiche, lo spettro trasmissivo è descritto usualmente in termini di lunghezza d’onda invece che di frequenza. Combinando i diversi fenomeni di attenuazione, rifrazione, dispersione, vi sono tre “finestre” trasmissive particolarmente adatte all’uso nelle telecomunicazioni, con prestazioni e costi crescenti.

  • “prima finestra”: 850 nm (nel campo del visibile), usata soprattutto con economici laser a diodo con luce multimodale. Permette di realizzare collegamenti di 275 m su fibre 62.5/125 e di 550 m su fibre 50/125.
  • “seconda finestra”: 1310 nm, usata con laser multimodali o monomodali. Permette di realizzare collegamenti di 5 – 10 km su fibre monomodali.
  • “terza finestra”: 1550 nm, usata con laser monomodali. Questa finestra permette di realizzare le distanze maggiori, compresi collegamenti di 100 km con apparati relativamente economici. Sfruttando questa lunghezza d’onda, una buona fibra monomodale raggiunge una attenuazione dell’ordine degli 0,2-0,25 dB/km.

Le lunghezze d’onda intorno a 1250 nm e 1470 nm presentano picchi di assorbimento, overtone del picco di assorbimento vibrazionale del gruppo OH delle molecole della fibra. Tuttavia, esiste un approccio chimico che permette di eliminare il secondo picco, unendo di fatto le ultime due finestre: tali fibre sono dette “all-waves fibers”.

TIPOLOGIE DI FIBRE UTILIZZATE

Le fibre utilizzate per collegamenti medio-lunghi (0,5–40 km) sono tutte fibre monomodali, mentre quelle multimodali possono essere utilizzate per brevi collegamenti fino a 2 km con costi di fabbricazione inferiori. Tra le fibre monomodali si distinguono i seguenti standard:

  • fibre standard ottimizzate in dispersione in 2° finestra, ma con attenuazione minima in 3°, utilizzabili nella rete di accesso dove la lunghezza dei collegamenti è breve rispetto alla rete di trasporto;
  • fibre ottimizzate in dispersione in 3° finestra al pari dell’attenuazione (dispersion shifted DS – ITU G653);
  • fibre a dispersione non nulla (non zero dispersion NZD – ITU G655) utilizzate per contrastare alcuni effetti non lineari in fibra

PRESTAZIONI

Gli apparati commercialmente disponibili arrivano a velocità di trasmissione di 40 Gbit/s. Utilizzando tecnologie WDM è possibile trasmettere su una singola coppia di fibre fino ad alcune centinaia di canali in frequenza, arrivando a capacità massime dell’ordine del Tbit/s.

Attraverso lo studio di particolari onde elettromagnetiche autorinforzanti, i solitoni, si sfruttano delle caratteristiche non lineari della fibra per compensare tra loro l’effetto Kerr e la dispersione cromatica. Con la trasmissione solitonica e l’uso di amplificatori ottici si possono coprire distanze anche dell’ordine delle decine di migliaia di chilometri senza uso di ripetitori.

DIFFUSIONE

Varie municipalizzate e operatori di telecomunicazioni stanno costruendo reti proprietarie in fibra ottica con ampiezza di banda che arriva a 100 Mbit/s in accesso, indispensabili per la Tv via Internet e servizi di videoconferenza.

Varie società sono dotate di una rete capillare e proprietaria in fibra ottica. La legge impone l’interoperabilità delle reti su doppino, non su altro mezzo trasmissivo; per cui, anche in assenza di copertura ADSL e per pubblica utilità, il privato decide autonomamente se e quando entrare nel mercato con un’offerta commerciale.

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