Caratteristiche e funzionamento della Fibra Ottica e come misurarne le performance
COME FUNZIONA LA FIBRA OTTICA
Cos’è davvero la Fibra Ottica e cosa ha di così innovativo il suo utilizzo nel campo delle telecomunicazioni?
Un cavo di Fibra Ottica non è altro che un insieme di sottilissimi filamenti trasparenti di fibra di vetro o polimeri plastici, delle dimensioni approssimative di un capello umano, tenuti assieme da una guaina protettiva in gomma. Le caratteristiche che distinguono questa tipologia di cavi dai normali cavi in rame, i cosiddetti “doppini”, sono quelle di essere in grado di trasportare molti più dati/informazioni per unità di tempo e nel contempo essere più leggeri e maneggiabili, più flessibili, sostanzialmente immuni ai disturbi elettrici e più resistenti alle condizioni atmosferiche esterne (ad esempio, risentono meno delle variazioni di temperatura). Tutte queste caratteristiche rendono i cavi in fibra più performanti in termini di capacità trasmissiva e meno soggetti a guasti e inconvenienti abbattendo così, e di molto, anche i disservizi alla clientela nonché i costi di manutenzione.
Come transita il segnale all’interno delle fibre ottiche e quali sono le differenze rispetto ad un doppino in rame?
Un singolo filamento di fibra ottica è costituito sostanzialmente da due sezioni concentriche: una sezione interna molto trasparente ed una più esterna, posta ad anello rispetto alla prima, opaca e riflettente. Per capire meglio sarebbe come prendere uno specchio e poi curvarlo su se stesso fino a farlo diventare un tubo: così facendo otterremmo un oggetto in grado di riflettere la luce che transita al suo interno tenendola “intrappolata” evitando nel contempo che della luce dall’esterno possa penetrarvi. Questo fa si che ogni impulso luminoso che viene immesso nella sezione interna si propaghi su lunghe distanze, rimbalzando continuamente tra le pareti a specchio, senza interferenze esterne e senza disperdersi all’esterno.
Per contro, un doppino di rame è più approssimabile ad un’autostrada trafficata in cui gli elettroni, ben più grossi e pesanti dei fotoni (che, per inciso, non hanno massa ma sono costituiti soltanto da un’onda elettromagnetica di pura energia), fluiscono lungo le varie corsie in maniera piuttosto caotica, disperdendosi ed urtandosi l’un l’altro ed a volte finendo anche fuori strada.
Grazie a queste sue particolari caratteristiche, la fibra, in inglese fiber o anche fibre, ottica è in grado di ottenere performance, in termini di capacità di trasmissione di dati digitali, nettamente superiori alla sua controparte in rame. Come si evince dalla figura qui a fianco, una connessione Internet in Fibra Ottica non solo non subisce degradazione apprezzabile del segnale sulle distanze normalmente interessate da questo tipo di collegamenti (pochi km), ma è in grado di sfruttare una banda di frequenze molto più elevata rispetto alle soluzioni DSL permettendole quindi di raggiungere velocità di trasmissione potenzialmente elevatissime (anche 1024 Mbps, ovvero 1 Gbps).
FTTS E FTTH, QUAL È LA DIFFERENZA?
Una connessione a rete fissa è costituita, per definizione, da un cavo, in genere interrato, che collega l’abitazione o l’azienda dell’utente alla cosiddetta “centralina di prossimità”, detta anche cabinet, la quale, a sua volta, è collegata alla cosiddetta “centrale”. La tipologia di cavi utilizzati per coprire queste due tratte, dall’utente alla centralina e da questa alla centrale, definisce il tipo di collegamento che quindi viene indicato con terminologie differenti.
La terminologia FTTS, Fiber to the Street definisce quei collegamenti nei quali la Fibra Ottica, partendo dalla centrale, arriva fino alla centralina di prossimità, il cabinet, conservando quindi il doppino di rame per coprire soltanto l’ultimo tratto, solitamente di lunghezza inferiore ai 250 metri, che va dal cabinetstesso a casa dell’utente.
La terminologia FTTH, Fiber to the Home, indica infine tutti quei collegamenti in cui la Fibra Ottica copre entrambe le tratte, partendo dalla centrale ed arrivando fino all’interno della casa dell’utente.
Da quanto esposto sopra si evince che quanto meno “rame” si utilizza in una linea di connessione di rete fissa, tanto più performante sarà la linea stessa. Pertanto, le soluzioni FTTH e FTTS rappresentano le soluzioni di connettività più veloci e resistenti attualmente in commercio.
LA NUOVA FRONTIERA DELLA FIBRA OTTICA: IL GPON
Il GPON, ovvero Gigabit Passive Optical Network (Rete Ottica Passiva in Gigabit), è una tecnologia del tipo FTTH (fibra ottica fino a casa del cliente), di recente sviluppo e ancora più recente implementazione, che mira ad ottimizzare le infrastrutture di rete riuscendo così a offrire agli utenti velocità di connessione all’avanguardia. A seconda del tipo di struttura di rete adottata, le velocità di accesso garantite da questa tecnologia possono oscillare tra 1 e 2,5 Gigabit/s. Sono però già allo studio soluzioni tecnologiche che potrebbero permettere velocità anche di 40 Gigabit/s.
Le elevate velocità di collegamento consentite da questa tecnologia sono la conseguenza dell’adozione di un modello innovativo per il trasferimento dei dati tra la centrale, l’Optical Line Teminal (OLT, ovvero “terminale ottico di linea”) ed il cliente, in particolare la sua Optical Network Unit (ONU, ovvero “unità ottica di rete”) basandosi su una struttura in fibra ottica del tipo “uno a molti”.
In questa configurazione ramificata un singolo OLT può “servire” fino a 64 ONU e quindi 64 clienti attraverso un sistema di Passive Optical Splitter (POS, ovvero “ripetitori ottici passivi”) in grado di moltiplicare il segnale proveniente dall’OLT (il cosiddetto download o downstream) recapitandolo poi, identico, ad ogni singolo ONU facente parte dell’alberatura GPON sottesa a quel particolare OLT. In senso contrario (in upload o upstream), i bit di informazioni provenienti dai clienti e quindi dai loro ONU, confluiscono nei vari POS che provvedono a ordinarli su base temporale (il pacchetto che arriva prima ha la priorità rispetto a quelli giunti dopo) per poi inoltrarli verso la centrale e, da qui, verso la rete Internet. Questo sistema di “composizione” dei dati provoca un certo inevitabile ritardo nella comunicazione sul canale upstream il che tipicamente limita la banda disponibile in upload a circa 200 Mbit/s, sebbene esistano già soluzioni in fase di test che portano anche questo valore vicino al Gigabit al secondo.
VELOCITÀ DI CONNESSIONE QUANTO È IMPORTANTE?
Vi è mai successo di guardare un video online, su YouTube, per esempio, e vederlo bloccarsi in attesa che venga caricato il pezzo successivo? Oppure incontrare problemi nella qualità delle videochiamate effettuate via computer, video scadente e “quadrettato”, audio metallico o “a strappi”, usando programmi di videocomunicazione VOIP (Voice Over Internet Protocol) come ad esempio Skype? Oppure ancora dover attendere parecchi minuti, se non ore, che un programma, un applicazione o un video acquistati online vengano scaricati interamente sul vostro device?
Se avete mai sperimentato uno o più di questi problemi sappiate che essi dipendono essenzialmente dalla velocità e dalla latenza (ovvero una larghezza di banda insufficiente ed un ping elevato) della vostra linea di connessione Internet e che una connessione broadband in tecnologia Fibra Ottica è quanto di meglio offre attualmente la tecnologia delle telecomunicazioni in questo campo.
Qualche esempio pratico? Una connessione in Fibra Ottica vi permette di:
- giocare online sul proprio PC o con la propria console di gioco in maniera fluida e senza rallentamenti sfruttando la bassa latenza e la stabilità di connessione
- guardare un video o film in streaming in alta definizione senza attese e senza interruzioni
- caricare album di foto e video sul vostro social network preferito oppure nel vostro spazio cloud riuscendo nel contempo a navigare online senza rallentamenti
- effettuare una videochiamata con Skype e nel frattempo caricare un filmato su YouTube in totale efficienza
- ascoltare la vostra web radio preferita e contemporaneamente scaricare senza problemi musica acquistata su Internet
Oltre a tutto ciò vale la pena sottolineare che la velocità in download e upload caratteristiche di una connessione in Fibra Ottica, dove soprattutto quest’ultima ha tipicamente valori molto maggiori di una connessione ADSL, è tanto più importante quanto più numerosi sono i dispositivi (computer, smart TV, smartphone, tablet, ecc) ovvero le persone che, all’interno della propria abitazione, risultano web connected. In tali casi soltanto una banda ultralarga di nuova generazione come quella offerta da connettività in fibra permette a tutti buone esperienze di navigazione e di fruizione dei servizi di rete.
QUALI SONO I FATTORI CHE INFLUENZANO LA MIA VELOCITÀ DI NAVIGAZIONE?
I fattori che possono influenzare le performance della nostra connettività si possono suddividere sostanzialmente in tre categorie: fattori contingenti intrinseci (ad es. PC datato e/o sistema operativo obsoleto), fattori contingenti esterni (ad es. presenza di software malevoli o congestione generale della rete) ed infine fattori strutturali (ad es. lunghezza e qualità del doppino di rame).
Mentre le prime due categorie di fattori sono sostanzialmente indipendenti dalla tecnologia tramite la quale il nostro operatore di telecomunicazioni ci fornisce il servizio di connettività, la terza tipologia è invece assolutamente legata da essa e in grado di influire, in alcuni casi pesantemente, sulle sue performance.
Allo scopo di valutare quali possono essere gli effetti di questo ultimo gruppo di fattori sulla nostra velocità di navigazione è necessario anzitutto distinguere tra le diverse tecnologie di connettività, ovvero: l’ADSL (su tecnologia doppino in rame), la Fiber to the Street (FTTS, su tecnologia “ibrida”: fibra ottica fino all’armadio di strada e poi VDSL su doppino di rame fino al cliente) e la Fiber to the Home (FTTH, su tecnologia fibra ottica “pura”).
Esaminando più nel dettaglio i fattori strutturali che possono influenzare la nostra velocità di navigazione si scopre che le tre tecnologie indicate subiscono in maniera diversa gli effetti di tali fattori ed in particolare:
- le tecnologie basate su doppino in rame, e quindi l’ADSL “pura” e la VDSL in uso sul tratto coperto in rame nella teconologia FTTS, sono influenzate, sebbene in maniera diversa, dalla lunghezza e dalla qualità del doppino di rame così come dalla presenza di possibili interferenze esterne;
- la teconologia basata su fibra ottica “pura” FTTH è invece sostanzialmente soggetta ai soli problemi di interferenza esterna, non essendo influenzata apprezzabilmente da effetti di attenuazione del segnale in base alla distanza.
Articolo a cura di Syplus Srl