FTTH in pillole
3 Marzo 2021

GPON, tecnologia Passive Optical Network: come nasce la rete interamente in fibra ottica di Open Fiber.

Forse non tutti sanno che è possibile realizzare una rete ottica senza alcun componente attivo, cioè senza apparati elettronici che richiedono di essere alimentati con energia elettrica. Un ulteriore vantaggio dell’infrastruttura interamente in fibra ottica. Per realizzare la nostra rete FTTH, quella che porta la fibra ottica fino al modem di casa tua, abbiamo scelto la tecnologia GPON. Ma cosa vuol dire questa sigla? GPON sta per Gigabit Passive Optical Network ed è attualmente la più solida tecnologia di accesso fisso su reti PON, oltre a essere una tecnologia a prova di futuro che, grazie alle sue evoluzioni future, garantirà un progressivo aumento della capacità trasmissiva man mano che le richieste di banda aumenteranno.  

In questo articolo ti spieghiamo cos’è e come funziona la tecnologia GPON di Open Fiber, e perché è la scelta ideale per il cablaggio della rete interamente in fibra ottica.

Tecnologia GPON di Open Fiber: tutto quello che c’è da sapere.

Cos’è la tecnologia GPON

L’idea di fondo dietro alla tecnologia GPON è quella di una rete di distribuzione interamente costituita da cavi in fibra ottica e apparati solo ottici, splitter e giunti. Come dicevamo, la sigla GPON sta per Gigabit Passive Optical Network, ed è uno degli standard PON (Passive Optical Network) attualmente utilizzati per la fibra ottica. La caratteristica fondamentale di una PON è la rete ottica passiva, cioè non alimentata da corrente elettrica: tra i due estremi della rete, ossia le abitazioni e la centrale di trasmissione, non sono presenti punti alimentati, a differenza di quello che accade con le reti in rame. 

Come funziona la tecnologia GPON

Una rete ottica passiva come quella di Open Fiber è di tipo “punto-multipunto” e “punto-punto”, ed è organizzata in una struttura ad albero. All’interno di questa struttura, le risorse ottiche di concentrazione – i cosiddetti alberi PON – sono condivise dai vari operatori, mentre il collegamento finale con l’utente è realizzato con una singola fibra dedicata. La presenza di un armadio di permutazione, che coincide con il nodo PFS, di cui parleremo più avanti, permette di collegare ogni cliente con l’operatore che ha scelto e di usufruire dei servizi di connettività a banda ultra larga in maniera flessibile ed efficiente.

Punto-multipunto, cosa vuol dire?

Abbiamo parlato poco fa di struttura “punto-multipunto”. Il cosiddetto “punto” è un apparato dell’operatore denominato OLT, cioè Optical Line Terminal, che di solito, si trova nella centrale locale. I “multipunto”, invece, sono dei dispositivi installati all’interno delle abitazioni e possono prendere il nome di ONU, ovvero Optical Network Unit, oppure di ONT, ossia Optical Network Terminal. Un ONT è un dispositivo alimentato simile a un modem DSL, che riceve e decifra il segnale ottico in entrata, convertendolo in un segnale elettrico da trasmettere al router e viceversa.

Da un singolo OLT è possibile collegare molte utenze per ogni singolo cavo in uscita. Il numero di utenze collegabili è determinato dal cosiddetto “fattore di splitting” cioè “fattore di diramazione”. In sostanza, un OLT può avere moltissime porte, e da ogni porta si dirama un albero ottico. All’estremità dell’albero è collegato un numero di utenze pari al fattore di splitting. La velocità prevista da GPON – 2,5 Gbps in download e 1,25 Gbps in upload – è condivisa dalle utenze che fanno capo allo stesso albero. 

Generalmente il fattore di splitting è 64 (dove 64 è il numero di abitazioni cablate da una singola fibra ottica) o meno, in modo da garantire a tutti la maggiore velocità possibile, ma potenzialmente può arrivare fino a 128.

Splitter ottico e fattore di splitting

Lo splitting, cioè la diramazione della fibra ottica, avviene grazie a un dispositivo che prende il nome di splitter ottico, o anche diramatore. Facciamo un esempio: con un fattore di splitting pari a 1:16, ogni fibra ottica in uscita dall’OLT connetterà 16 abitazioni. Questo vuol dire che lo splitter ottico dividerà una singola fibra ottica in 16 fibre, ognuna delle quali andrà a collegarsi a un ONT.

Gli splitter sono dispositivi tecnologici all’avanguardia che lavorano in due modi. In direzione downstream, lo splitter copia la luce in ingresso sulle singole fibre in uscita. In direzione upstream, invece, i contributi portati dalle singole fibre ottiche vengono sommati e sincronizzati per far sì che le trasmissioni non si sovrappongano. Non solo: poiché un singolo ONT riceve anche il traffico destinato ad altri ONT, vengono applicate tecniche di crittografia per assicurare la protezione delle informazioni non destinate a uno specifico punto di arrivo. 

Quali sono le reali prestazioni della tecnologia GPON?

All’interno degli standard PON esistono diverse categorie, a seconda della velocità massima raggiungibile da ciascun albero ottico. Nel caso specifico di GPON, la velocità massima è di circa 2,5 Gbps in downstream e 1,25 Gbps in upstream. Questa velocità è condivisa con un certo numero di utenze: di conseguenza, le singole linee collegate dall’operatore usufruiranno di una velocità di trasmissione dati leggermente inferiore, fissata dall’operatore stesso. Nel caso degli operatori che usufruiscono della rete interamente in fibra ottica di Open Fiber, la velocità di trasmissione è di 1 Gbps.

I vantaggi di una rete ottica passiva

Abbiamo detto poco fa che la tecnologia GPON permette la realizzazione di un’infrastruttura non alimentata da corrente elettrica. Questa caratteristica rende la fibra ottica una soluzione sostenibile sotto diversi punti di vista. 

Tanto per cominciare, i costi si riducono drasticamente: anche in una grande città con centinaia di apparati attivi, gli unici elementi da alimentare sono i PoP, i nostri Point of Presence disseminati sul territorio. In secondo luogo, la possibilità di guasti in una rete di tipo PON è molto bassa, e questo si traduce in meno interventi di manutenzione. Ancora una volta la fibra ottica si conferma come una scelta ecosostenibile e a bassissimo impatto ambientale.

Inoltre, Open Fiber sta sviluppando una moderna infrastruttura di trasporto nazionale che consentirà di raccogliere il traffico proveniente dalla rete di accesso FTTH e consegnarlo agli operatori. In questo modo è possibile garantire parità di accesso e condizioni di servizio per tutti, indipendentemente dal punto di consegna.

L’infrastruttura di rete di Open Fiber

A seconda che la nostra infrastruttura a banda ultra larga sia realizzata con fondi privati o pubblici, avrà caratteristiche diverse, sempre pensate in modo da garantire le massime prestazioni di banda per gli utenti. 

Nelle aree a investimento privato, la nostra infrastruttura di rete prevede la presenza sul territorio dei cosiddetti PoP – vale a dire Point of Presence – al cui interno si trovano gli OLT. I PoP sono distribuiti in modo da poter garantire la piena copertura di tutto il territorio nazionale, con collegamenti ottici ad altissima capacità. Il fattore di splitting solitamente utilizzato è 1:64 (quindi, ogni fibra ottica in uscita dall’OLT connette 64 abitazioni). Nelle aree a investimento pubblico, ad esempio quelle previste dai bandi Infratel, il fattore di splitting è 1:16, anziché 1:64. In questo modo è possibile realizzare tratte OLT-ONT più lunghe garantendo le prestazioni previste dal piano BUL.

Generalmente, le reti GPON possono presentare diversi livelli di splitting, ma nel nostro caso preferiamo limitarci a due. Sul territorio avremo quindi dei PFP, cioè Punti di Flessibilità Primari, e dei PFS, Punti di Flessibilità Secondari. Ognuna di queste strutture contiene fino a 20 splitter, collocati all’interno di armadi stradali. 

In termini più specifici, parleremo di una una rete core – o di backbone – nazionale e di una rete di aggregazione primaria e secondaria.

Come è composta la rete di backbone nazionale

Il design della rete di backbone nazionale si fonda su due domini: uno ottico e uno IP. 

Il dominio ottico – OTN/WDM – è utilizzato per gestire la trasmissione ottica delle informazioni su elevate distanze e capacità, in modo efficiente e a minor costo. Il dominio IP è invece utilizzato per il trattamento e l’instradamento del traffico a pacchetto. In questo modo possiamo garantire un utilizzo ottimale delle risorse trasmissive e una maggiore qualità del servizio su tutta la catena. Il tutto senza dimenticare la flessibilità e l’automazione dei processi necessari per erogare i servizi di telecomunicazione in maniera veloce ed efficiente.

La rete di backbone è realizzata con la tecnologia ottica avanzata DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing), ad alta capacità e scalabilità. Per poter aggregare contemporaneamente più canali su una singola fibra ottica e gestire sempre più clienti e servizi, utilizziamo funzionalità ottiche avanzate per la multiplazione e riconfigurabilità automatica negli instradamenti dei segnali ottici. 

Com’è composta la rete di trasporto regionale

La rete di trasporto regionale, formata dai PoP delle aree a investimento privato e dai PCN delle aree a investimento pubblico Cluster C&D, utilizza collegamenti ottici ad alta capacità e offre funzionalità evolute di connettività per erogare i servizi wholesale L2/L3 richiesti dagli operatori. 

Il modello di business di Open Fiber, infatti, è di tipo wholesale-only. Questo vuol dire che gli utenti finali non acquistano i servizi di connettività direttamente da noi, ma dagli operatori di telecomunicazione che utilizzano la nostra infrastruttura. I singoli operatori possono installare i propri apparati o condividere quelli di Open Fiber nei PoP o PCN sparsi sul territorio nazionale e vendere i propri servizi agli utenti finali. Open Fiber dispone di una rete di accesso e trasporto con un’architettura aperta e “carrier-grade”, programmabile, altamente performante e scalabile in capacità. Questo permette agli operatori di erogare servizi di connettività a banda ultra larga innovativi, semplificando le attività di configurazione e gestione

Per la configurazione e gestione dei servizi offerti di accesso e trasporto, infatti, Open Fiber utilizza tecniche innovative di Network Automation che realizzano flussi di lavoro automatizzati. L’ordine di lavoro viene recepito dal CRM e attivato in rete in maniera automatica, riducendo il tempo necessario per il rilascio dei nuovi servizi e minimizzando la possibilità di errori.

La tecnologia GPON è future-proof

Realizzare un’infrastruttura ultraveloce diffusa in maniera capillare su tutto il territorio sarebbe un’impresa inutile senza una visione a lungo termine. Noi di Open Fiber siamo consapevoli della rapidità con cui il progresso tecnologico si evolve, particolarmente in ambito di telecomunicazioni, e teniamo sempre conto delle possibili sfide future in questo campo. Per questo motivo abbiamo progettato la nostra rete ultrabroadband nazionale in modo da prevedere un progressivo incremento di banda disponibile man mano che le richieste dei clienti aumenteranno. Anche in questo caso, le reti PON si dimostrano una scelta ben ponderata e destinata a non diventare obsoleta nel giro di pochi anni. 

L’evoluzione della tecnologia GPON è un aspetto chiave per l’industria delle telecomunicazioni, e la rete di accesso FTTH di Open Fiber è capace di supportarla garantendo così l’abilitazione di una serie di nuovi servizi aventi requisiti di banda sempre più stringenti. Sia che si tratti di utenti privati, sia che si tratti di imprese o Pubbliche Amministrazioni, le diverse tipologie di PON sono in grado di supportare anche collegamenti ad alta capacità di backhauling per i sistemi radiomobili avanzati quali il 4G e 5G.

Le evoluzioni future della tecnologia PON

Attualmente siamo già in grado di gestire un numero di clienti e servizi che fino a qualche anno fa era inimmaginabile ma forse non tutti si rendono conto del potenziale della fibra ottica in termini di trasmissione delle informazioni. Il potere trasmissivo della fibra ottica si esprime nell’ordine dei Terabit, cioè 1.000.000 Megabit, una capacità in grado di supportare applicazioni ultra-broadband che attualmente possiamo solo immaginare. Nei prossimi anni assisteremo alla diffusione di video ad alta risoluzione, realtà virtuale, realtà aumentata, Internet tattile, real-time gaming, guida autonoma e tutti i servizi innovativi delle reti 5G.

Se la tecnologia GPON è attualmente la più performante per le reti di tipo FTTH, i suoi sviluppi futuri sono destinati ad aumentare ulteriormente le prestazioni di banda. Al momento siamo già in grado di prevedere ben tre evoluzioni di questa tipologia di rete e le relative prestazioni. Nello specifico: 

  • Tecnologia GPON attuale: 2,5Gbps in downstream, 1,25Gbps in Upstream
  • Tecnologia XG-PON: 10Gbps in downstream, 2,5Gbps in Upstream
  • Tecnologia XGS-PON: 10Gbps in downstream, 10Gbps in Upstream
  • Tecnologia NG-PON2: min 4x10Gbps in downstream, 2,5Gbps in Upstream

In questo modo, la rete GPON, con le sue evoluzioni future, abilita l’offerta di un portafoglio completo di servizi adatto alle esigenze di un mercato residenziale e delle imprese sempre più esigente e eterogeneo, offrendo una connettività in fibra ottica end-to-end a banda garantita e ridotta latenza. Il tutto per migliorare la Quality of Experience degli utenti e supportare la diffusione e adozione dei servizi digitali innovativi con una infrastruttura interamente in fibra ottica a prova di futuro.

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