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Contenuto archiviato il 2024-04-23

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Articoli di approfondimento - Una soluzione economica e completamente ottica per un internet super veloce

Internet super veloce, connessioni più solide e un grande aumento della capacità di rete a un costo leggermente superiore, anche nelle zone rurali? È il tipo di fantasia che tiene svegli la notte i dirigenti delle compagnie di telecomunicazioni e gli utenti di internet alla ricerca di più larghezza di banda, ma ora potrebbe diventare realtà. Una rivoluzionaria tecnologia di fibra ottica recentemente sviluppata con un finanziamento dell'UE promette tutte queste cose e altro ancora.

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Un consorzio di università, istituti di ricerca, rivenditori di attrezzature e un operatore telecom hanno unito le forze nel progetto Sardana ("Scalable advanced ring-based passive dense access network architecture") per sviluppare nuove tecniche in grado di migliorare drasticamente la scalabilità e la robustezza delle reti "fibre-to-home" che servono già milioni di utenti internet europei. Sostenuto da 2,6 milioni di euro in finanziamenti alla ricerca erogati dalla Commissione europea, il progetto non solo ha dimostrato velocità di connessione di fino a 10 Gigabit al secondo (Gbps), circa 2000 volte più veloci di quelle usate oggi dalla maggior parte degli utenti di internet, ma questi ricercatori hanno mostrato che tali velocità si possono ottenere con un costo aggiuntivo relativamente piccolo usando le infrastrutture in fibra esistenti e componenti disponibili sul mercato. Anche se è ancora in fase sperimentale, la tecnologia completamente ottica, se sfruttata dal punto di vista commerciale, segnerebbe un gigantesco passo avanti nelle prestazioni delle reti in fibra, risolvendo direttamente una delle più grandi sfide che attualmente preoccupano i fornitori di servizio e i consumatori. Secondo alcune stime, il traffico internet annuale globale dovrà essere misurato in Zettabytes (un miliardo di miliardi di Gigabytes) entro i prossimi tre anni, un aumento del quadruplo rispetto a oggi e dati equivalenti a tutti i film mai girati passeranno attraverso le reti degli operatori ogni cinque minuti. I video in streaming da siti come YouTube e Netfix rappresenteranno la maggior parte del traffico, insieme a un uso più diffuso di applicazioni di video conferenza e telepresenza, le quali richiedono una simile larghezza di banda. Gli operatori di rete europei hanno fatto presente negli ultimi anni che per soddisfare questa domanda in continuo aumento di larghezza di banda e capacità saranno costretti a investire miliardi in nuove infrastrutture e che il costo si ripercuoterà sugli utenti finali. I ricercatori di Sardana credono di aver trovato un'alternativa attuabile. "Proponiamo una nuova architettura d'accesso usando il "fibre to the home" che fornisce nuove funzionalità e prestazioni più ampie," dice Josep Prat, un ricercatore del Gruppo comunicazioni ottiche (GCO) dell'Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) e coordinatore scientifico del progetto Sardana. Le tradizionali reti fibre-to-home, conosciute anche come Reti ottiche passive (Passive Optical Networks o PON), hanno una struttura ad albero con alla radice l'ufficio centrale di scambio telefonico. "Passive" si riferisce al loro uso di splitter che non necessitano di ulteriore energia elettrica. Da lì uno spesso tronco principale di cavi si divide in rami più piccoli fino alle case e alle aziende. I tradizionali alberi di PON usano il Time Division Multiplexing (TDM), un metodo di multiplazione nel quale segnali sono trasferiti in modo apparentemente simultaneo come sotto-canali in un canale di comunicazione, ma in realtà rispettano fisicamente dei turni sul canale. In pratica, questo significa che una connessione di 5 Gbps all'ufficio centrale può trasformarsi in una connessione a valle di 30 Mbps quando raggiunge un'abitazione, mentre la larghezza di banda a monte normalmente non è che una frazione di questo valore. Dagli alberi agli anelli I ricercatori del progetto Sardana propongono un approccio diverso e completamente nuovo, che permette non solo connessioni molto più veloci, ma maggiore capacità e robustezza. Invece di un grande albero singolo, propongono più alberi piccoli che si ramificano fino agli utenti finali a partire da un anello centrale. L'anello trasmette segnali in modo bidirezionale dall'ufficio centrale usando il Wave Division Multiplexing (WDM), una tecnologia di multiplazione che permette di portare simultaneamente diversi segnali sulla stessa fibra ottica usando diverse lunghezze d'onda di luce laser. Nei nodi remoti lungo l'anello, i segnali si dividono in singoli alberi di fibra verso le case e le aziende usando la tecnologia TDM. Il metodo dell'anello bidirezionale migliora la solidità della rete perché se il cavo si rompe in un qualsiasi punto sull'anello WDM il segnale raggiungerà gli utenti finali dall'altra direzione. Comporta anche un enorme aumento della velocità di connessione. "Usando il WDM sull'anello possiamo moltiplicare la larghezza di banda di 40 lunghezze d'onda in modo che gli utenti finali possano godere di 1 Gbps, non solo in una direzione, ma in entrambe le direzioni, sia a monte che a valle," dice il prof. Prat. "Questo potrebbe spianare il terreno ad applicazioni completamente nuove che oggi non sono possibili, come le video conferenze in alta definizione." Ai test in laboratorio effettuati dal rivenditore finlandese di attrezzature, Tellabs, hanno fatto seguito un esperimento sul campo vicino agli stabilimenti della Telecom-Orange in Bretagna, Francia, e una dimostrazione presso il Fibre to the Home Council (FTTH) a Milano. Usando una tecnologia di emulazione associata a un'infrastruttura reale, i test hanno mostrato che la rete è in grado di servire tra 1000 e 4000 utenti nel raggio di 20 chilometri dall'anello centrale con connessioni internet simmetriche a velocità di circa 300 Mbps. In sede separata, i ricercatori hanno anche dimostrato che la tecnologia potrebbe essere usata per trasmettere segnali ottici fino a 100 chilometri dall'ufficio centrale per fornire a 250 case connessioni asimmetriche da 10 Gbps a valle e 2,5 Gbps a monte. Dal punto di vista commerciale questi miglioramenti si possono ottenere con un piccolo costo aggiuntivo e la tecnologia mantiene la trasparenza della rete, sostenendo l'uso della stessa infrastruttura da parte di diversi fornitori di servizi. "Il nostro approccio usa le infrastrutture esistenti o comporta il cambio di alcuni componenti che possono essere adeguati con un costo contenuto," osserva il prof. Prat. Per esempio, tutti gli utenti finali hanno bisogno della stessa unità di rete ottica (Optical Network Unit o ONU) un dispositivo che trasforma i segnali laser in segnali elettronici. Negli esperimenti, il team di Sardana ha usato chip ONU sviluppati da Alcatel-Thales, che non necessitano di ulteriori lunghezze d'onda per effettuare la conversione e restituire un segnale a monte, assicurando che l'intera rete rimanga completamente ottica. Allo stesso modo, le connessioni dei nodi remoti tra l'anello WDM e gli alberi TDM sono anch'esse completamente ottiche e prendono l'energia addizionale da laser presso l'ufficio centrale. "L'architettura è completamente passiva, si può mettere completamente sottoterra e non richiede alcuna manutenzione," sottolinea il prof. Prat. "La maggior parte dell'infrastruttura è già pronta: gli anelli esistono nelle zone metropolitane e gli alberi sono molto usati, anche se attualmente funzionano con una tecnologia di trasmissione molto diversa. Il nostro metodo trasforma questa infrastruttura in una soluzione ottica passiva." I partner del progetto continuano a sviluppare questa tecnologia, che ha già suscitato l'interesse di operatori in Europa, Stati Uniti e Cina. Stanno anche dando il loro contributo a diversi enti di standard, come il gruppoNG-PON2 dell'International Telecommunication Union (ITU), con un occhio allo sfruttamento commerciale nel prossimo futuro. Al progetto Sardana, che ha ricevuto un finanziamento alla ricerca nell'ambito del Settimo programma quadro (7° PQ) dell'Unione europea, è stato conferito il Global Telecoms Business Innovation Award l'anno scorso in riconoscimento delle innovazioni che "cambieranno il settore delle comunicazioni." Link utili: - Sito web del progetto "Scalable advanced ring-based passive dense access network architecture" - Scheda informativa del progetto Sardana su CORDIS - Video sulla tecnologia Sardana Articoli correlati: - L'Internet del futuro potrebbe essere dieci volte più veloce - PHASORS migliora le reti di comunicazione ottica