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Banda larga e Fibra Ottica |
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| Storia e aspetti tecnici della Fibra Ottica | |
INTERNET - Teorizzata da Archimede qualche migliaio di anni fa, la fibra ottica trova la sua prima applicazione a metà del ‘900 con la realizzazione del gastroscopio ottico. Vediamo cos’è e come funziona:  Con il termine fibra ottica si fa riferimento alla tecnologia e al mezzo per la trasmissione di informazioni attraverso impulsi di luce lungo un filo o una fibra di plastica o vetro. Il mezzo utilizzato per il passaggio è un sottilissimo cavo, il cui diametro è di 125 nanometri, più piccolo di quello di un capello umano. Al suo interno viene fatto "rimbalzare" un raggio o impulso luminoso il cui compito è quello di trasportare informazioni tra i due capi del filo. Quali sono i vantaggi della fibra ottica? La capacità di trasportare una quantità di informazioni nettamente superiore rispetto ai normali cavi in rame, l'immunità rispetto ai disturbi elettromagnetici e alle condizioni meteo più impervie. Per questo trova applicazione nelle telecomunicazioni, nell'illuminotecnica e in ambito medico. La storia della fibra ottica I principi della riflessione ottica utilizzati attualmente in questo campo vennero teorizzati da Archimede nella sua Catottrica del III secolo a.C.. La prima vera applicazione, però, si ebbe a metà del XX secolo per la trasmissione a distanza di immagini. Venne così sviluppato il primo gastroscopio a fibra semi-flessibile a opera di Basil Hirschowitz, C. Wilbur Peters e Lawrence E. Curtiss. Negli anni successivi, la comunità scientifica internazionale si impegnò nello sviluppo di tecnologie per l'attenuazione del rumore, ossia dei segnali indesiderati che si sovrappongono a quello utile. Nel campo delle telecomunicazioni, per rumore si intende una forma di energia indesiderata che si somma al segnale utile degradandone il contenuto informativo, ed impedendo così di rilevare, in ricezione, tutto l'insieme delle informazioni trasmesse. Come quando, ad esempio, nel corso di una conversazione telefonica un disturbo provocato da un problema tecnico ci impedisce di cogliere il senso delle parole del nostro interlocutore. L'obiettivo di riduzione del rumore fu raggiunto solo quando si riuscì a ridurre l'entità del rumore al di sotto dei 20 dB (decibel) per chilometro, permettendo alla fibra ottica di poter essere utilizzata per il trasporto di grandi quantità di informazioni su larga scala e su lunga distanza. La prima fibra ottica per le telecomunicazione Nel 1970 venne realizzato il primo filamento di fibra con un parametro di rumore di soli 17 dB. In che modo questo è stato possibile? Attraverso un procedimento che, in gergo tecnico, si chiama "drogaggio" e che in questo caso ha riguardato il silicio, lo stesso utilizzato anche per il comune vetro da finestra, che è stato appositamente drogato con titanio. A inizio anni '90 la tecnologia della fibra ottica conobbe un ulteriore passo in avanti: l'utilizzo dei cristalli fotonici (cristalli nei quali la propagazione dei fotoni è simile a quella degli elettroni) permise di realizzare dei mezzi di comunicazione ancora più performanti. I cristalli fotonici permettono di trasportare un'energia maggiore rispetto alle versioni di fibra ottica precedenti, il che corrisponde direttamente a un aumento nella quantità di dati trasmissibili per unità di tempo. Non solo. Le informazioni possono essere trasferite anche su differenti frequenze d'onda contemporaneamente, così da permettere di adattare la tecnologia della fibra ottica a diversi utilizzi. Come è fatta la fibra ottica  Un singolo filamento di fibra ottica è formato da due sezioni concentriche realizzate con materiali trasparenti estremamente puri e di diametro diverso. Queste due sezioni possono essere realizzate sia in vetro sia in polimeri plastici: la prima tipologia può presentare diametri anche molto piccoli, ma è molto fragile, suscettibile al piegamento e quindi difficile da gestire; la seconda tipologia, invece, ha maggiori proprietà elastiche legate, però, a un diametro maggiore. La sezione cilindrica più interna, detta anche core ("nucleo", in inglese), ha una grandezza variabile tra gli 8 e i 50 nanometri in base alla tipologia di fibra utilizzata (monomodale, la più sottile, o multimodale, la più spessa) mentre quello più esterno, detto cladding ("rivestimento", in inglese), ha un diametro fisso di 125 nanometri e un indice di rifrazione minore rispetto al core. Ad avvolgere questi due componenti troviamo due ulteriori strati concentrici: il primo, più interno, è detto buffer ("cuscinetto", in inglese) mentre il secondo, più esterno, è denominato jacket ("rivestimento", in inglese), sono realizzati solitamente in polimeri di plastica e servono a rendere il cavo di fibra ottica resistente agli stress fisici e alla corrosione. Come funziona la fibra ottica La fibra ottica funziona come una specie di specchio tubolare. Sfruttando la differenza di indice di rifrazione della luce tra il core e il cladding (tipicamente 1,5 nel nucleo contro 1,475 nel rivestimento), l'onda luminosa che entra nel core con un certo angolo, detto angolo limite, viene totalmente riflessa verso l'interno della fibra quando raggiunge la superficie di separazione tra il nucleo ed il rivestimento. All'interno della fibra, la luce può propagarsi in modo rettilineo oppure tramite un numero molto elevato di riflessioni e quindi di rimbalzi tra una parte e l'altra della superficie di separazione tra le due sezioni concentriche. In parole più semplici è come avere uno specchio e avvolgerlo su se stesso, fino a che non si ottiene un tubo. La luce si propaga all'interno di questo tubo rimbalzando da un estremo all'altro della superficie come se fosse intrappolata al suo interno. Questo permette di far viaggiare l'impulso luminoso su distanze lunghissime, senza interferenze e senza che l'impulso stesso si disperda all'esterno. Fibra ottica monomodale e fibra ottica multimodale: specifiche e utilizzi  Al momento esistono due differenti tipologie di fibra ottica: la fibra monomodale e la fibra multimodale. In quest'ultima il segnale luminoso si propaga in diversi modi, seguendo cioè diverse traiettorie, il che permette una maggiore "portata", ovvero una maggiore potenza di segnale trasportato, rispetto alla sua controparte monomodale. Fibra monomodale e fibra multimodale La contropartita è che questa tipologia di fibra è soggetta al fenomeno della dispersione intermodale, ovvero all'effetto per cui un singolo impulso luminoso si sfalsa nel tempo, disperdendosi, a causa del fatto che ogni traiettoria (modo di propagazione) che la luce percorre al suo interno può avere lunghezze diverse, e quindi tempi di percorrenza diversi. I tempi di percorrenza dei vari fasci luminosi saranno quindi differenti e il trasporto dei dati potrebbe subire sfasamenti temporali anche sensibili. La fibra monomodale, invece, permette la diffusione del segnale luminoso su distanze più lunghe, perché la propagazione può avvenire solamente in un unico modo, ad esempio in linea retta. In questo modo il fascio di luce arriverà a destinazione più in fretta perché la dispersione intermodale sarà praticamente nulla. Ciò, però, comporta un aumento dei costi dovuti a differenti tecnologie di produzione e differenti tecniche di trasmissione dei dati. Queste caratteristiche rendono la fibra ottica il mezzo di trasporto ideale nel campo delle telecomunicazioni. Mentre in un cavo di rame (quello del normale doppino telefonico) i dati vengono trasmessi dagli elettroni in modo caotico e dispersivo, in un cavo di fibra ottica il trasporto delle informazioni è affidato a un singolo fascio luminoso che non subisce alcuna interferenza dal mondo esterno. Una connessione basata sulla fibra ottica non conosce quindi degradazione apprezzabile del segnale sulle lunghe distanze (la velocità della connessione non diminuisce all'aumentare della distanza dalla centralina telefonica) ed è in grado di sfruttare uno spettro di bande di frequenza (ovvero un intervallo di lunghezze d'onda e di frequenza delle radiazioni elettromagnetiche definito da un valore superiore e uno inferiore) molto più ampio, permettendo di raggiungere velocità molto più elevate. Siamo abituati a collegarci a Internet e navigare a velocità variabili grazie alle ADSL e alle linee FIBRA: da 7 Mega fino a 1000, i tipi di connessione possono essere diversi ma in generale siamo abituati a indicarli con le definizioni di banda larga e ultralarga. Ma cosa significano davvero questi due aggettivi? Sono perfettamente sovrapponibili a FIBRA e ADSL? Banda larga: cos’è? Nei sistemi di telecomunicazione riferiti a Internet, l’espressione “banda larga” indica la trasmissione e la ricezione di dati su una banda – una linea di trasmissione (o broadband) – più ampia rispetto alle vecchie connessioni analogiche che ci portavano online con un modem dial-up collegato alla linea telefonica e un numero di telefono fornito dal provider di connessione. Il Ministero dello Sviluppo Economico ha un sito dedicato al piano strategico per la Banda Ultra Larga: alla pagina Glossario si trovano molte definizioni utili per addentrarsi nel mondo delle connessioni a Internet. Qui la banda larga “indica generalmente la trasmissione e ricezione di dati informativi ad una velocità di connessione superiore a 144 kb/s.” L’era pre-ADSL - Ricordi i tempi delle connessioni dial-up? Allora ricordi senza dubbio: la sequenza di toni che annunciava la connessione in corso che ogni sessione veniva misurata e calcolata in base al tempo effettivo di connessione e alla tariffa telefonica stabilita dall’operatore che le velocità in download e upload erano minime rispetto a quelle che riusciamo a raggiungere oggi, anche se i modem dial-up più potenti potevano già trasmettere più dati e in questo senso usavano una “banda larga” Questo succedeva di norma prima dell’arrivo dell’ADSL, la tecnologia che trasporta ancora i dati sul doppino telefonico ma su una banda più ampia che rende possibile navigare su Internet, telefonare con il VoIP, mandare un fax via mail, guardare un programma in streaming, tutto nello stesso momento. Ricapitolando, in senso tecnico e riferito alla sola rete Internet, “banda larga” indica un sistema di telecomunicazione evoluto che permette di scambiare molti dati rispetto a una situazione precedente. Nell’accezione comune, “banda larga” è diventato sinonimo di ADSL e di “linea veloce”. L’acronimo ADSL viene da Asymmetric Digital Subscriber Line (Linea Asimmetrica Digitale per Abbonati): funziona sulla linea telefonica e usa il doppino in rame per trasportare i dati come segnali digitali e ci permette di navigare su Internet a velocità molto più elevate di quelle possibili con le vecchie linee dial-up. Caratteristica specifica delle ADSL e legata proprio all’uso delle linee telefoniche in rame è la sensibilità alla distanza tra centrale e abitazione: minore è la distanza, più l’ADSL è veloce. L’asimmetria è definita dalle velocità diverse in download e upload (più ampia la prima, meno la seconda). Distanza e stima di velocità sono dati che ogni provider dovrebbe condividere con chi chiede informazioni sulla possibilità di attivare una connessione a Internet. La risposta viene dalla verifica di copertura. Banda ultralarga, cosa significa e cosa identifi  ca? Torniamo al glossario del Ministero dello Sviluppo Economico e leggiamo la definizione di banda ultralarga, che definisce tale “quando la velocità di connessione effettiva in download è di almeno 30 Mb/s. Quando la velocità di connessione raggiunge o supera il Gb/s si parla genericamente di reti ultraveloci (ultrafast networks).” La possibilità di trasportare più dati e darci connessioni a Internet ancora più veloci è legata all’uso della fibra ottica, indipendente dalla distanza tra centrale e abitazione, dal degrado possibile del doppino in rame e da altre variabili che possono influenzare la velocità di una ADSL. Possiamo avere due diverse situazioni: quella in cui dalla centrale di riferimento fino all’armadio di zona più vicino all’abitazione è coperta dalla fibra ottica, mentre il tratto tra armadio e abitazione è coperto dal doppino di rame e resta sensibile alla distanza coperta da questo ultimo tratto. È la fibra più diffusa, indicata tecnicamente come FTTC (fibra fino all’armadio) oppure quella in cui la fibra ottica arriva fino a casa, escludendo del tutto il doppino telefonico e raggiungendo i 1000 Mega, il massimo della velocità possibile ad oggi. Il nome tecnico è FTTH (fibra fino a casa) Anche in questo caso, l’accezione comune di banda ultralarga fa riferimento alla fibra FTTC o FTTH. Una delibera del 2018 dell’AGCom doveva fare luce sulle reali velocità delle connessioni vendute e come riconoscere al volo le offerte commerciali. Non tutto però è ancora chiaro Internet su fibra, rame e misto: come riconoscere la connessione più veloce. Quando si acquista una connessione fissa internet il quesito è sempre lo stesso: quanto è veloce? Teoricamente l’offerta specifica la velocità dell’offerta, praticamente l’utente finché non avrà la connessione attiva difficilmente sarà in grado di stabilire con precisione la velocità della sua linea. Tralasciando per il momento i motivi tecnici che possono modificare, anche sensibilmente, la velocità tra le promesse delle offerte e la realtà della linea attivata, va innanzitutto specificato che tipo di linea ci viene venduta e come capire se l’offerta rispetta i parametri di legge. La delibera dell’AGCOM Purtroppo la pubblicità è spesso ingannevole, e sotto lo specchietto per le allodole della parola “fibra” possono nascondersi in realtà offerte che di fibra hanno poco o nulla e che, soprattutto, mai raggiungeranno le velocità della “vera” fibra. Per cercare di fare ordine anche sui termini usati, l’Autorità per le Garanzie nelle Comunicazioni, o AGCom, ha emanato, con la delibera N. 292/18/CONS a del 2018 le direttive sui termini e rispettive caratteristiche tecniche che obbligatoriamente devono essere usati nelle offerte. Il semaforo della connessione - L’AGCom, oltre a definire in maniera precisa i parametri tecnici con i quali chiamare le offerte, ha predisposto anche un semplice “semaforo” con tre indicazioni, per far capire con un colpo d’occhio che tipo di offerta viene proposta: questo semaforo deve essere obbligatoriamente esposto nelle offerte dei vari operatori e definisce anche le caratteristiche tecniche della linea venduta. FTTH - La fibra ottica oggi è la tecnologia che consente di ottenere maggiore velocità nei collegamenti internet, ma affinché la propria linea possa fregiarsi del titolo di massima velocità la fibra deve effettivamente arrivare fino all’interno dell’appartamento. Questo vuol dire che il collegamento deve essere dalla centrale dell’operatore in fibra fino all’armadio della propria strada (dal quale vengono derivate le linee per i singoli palazzi), dall’armadio alla cantina del proprio palazzo e dalla cantina fino all’interno dell’appartamento. La tecnologia con sola fibra ottica viene chiamata FTTH, Fiber To The Home (Fibra fino in casa) e l’AGCOM ha stabilito che si può fregiare di un bollino verde per segnalare la massima tecnologia disponibile.  La vera fibra è l’unica tecnologia che possa fornire velocità di connessione da 1 Gigabit al secondo in download e, al di là dei nomi altisonanti di Ultragiga, Superfibra e quant’altro proposto dall’operatore, solo con questa tecnologia si può avere la massima velocità possibile. FTTC - Tutte le altre tecnologie utilizzano un sistema almeno “misto” chiamato fibra-rame: la fibra ottica cioè arriva fino ad un certo punto e poi prosegue su un tradizionale collegamento di rame, le velocità non potrà mai essere come quella della fibra ottica pura. Fra le tecnologie “miste” c’è la FTTN (Fiber To The Node o Fibra fino al nodo) o FTTC (Fiber To The Cabinet o Fibra fino all’armadio) e definisce un collegamento che parte in fibra ottica dalla centrale ed arriva fino alla centralina più vicina all’appartamento da cablare. Questa centralina è appunto il cabinet o armadio di strada: da lì il collegamento prosegue verso il condominio e l’appartamento attraverso un tradizionale doppino di rame. La lunghezza del collegamento cabinet-appartamento è essenziale per le performance della linea: dovrebbe essere inferiore ai 250 metri, ma più è corta la tratta in rame migliore sarà la qualità della linea. La velocità massima di download sarà 220 Mbit al secondo in download. Per questo tipo di tecnologia il semaforo dell’AGCom è di colore giallo. FTTE - L’ultima tecnologia, in ordine di prestazioni è quella chiamata FTTE (Fiber To The Exchange o Fibra fino alla centrale). Questa linea ha solo la dorsale principale fino alla centrale di quartiere in fibra, il resto del collegamento che arriva fino alla strada di casa e poi fino all’appartamento è in rame. Questa è la tecnologia utilizzata sui primi collegamenti ADSL e può garantire una velocità massima di 20 Mbit al secondo, quindi la più bassa di tutte. E’ generalmente quella disponibile in zone rurali o con collegamenti molto lontani dalle centrali e dagli armadi di strada. Per questo tipo di tecnologia il bollino assegnato dalla AGCom è rosso. Bollino rosso - Purtroppo la direttiva AGCom non è ancora del tutto recepita e spesso le pubblicità sono ancora molto ingannevoli: il semaforo AGCom non compare e vengono proposti collegamenti dai nomi altisonanti anche se in realtà poi le velocità effettive saranno molto basse. Prima di acquistare una offerta si consiglia di effettuare una verifica delle capacità della propria linea per capire che tipo di collegamento potrà essere effettivamente acquistato. Sempre l’AGCOM mette a disposizione il sito Misurainternet che permette di effettuare alcune verifiche sulla propria linea e di comparare le offerte del mercato proposte per la propria via e numero civico. Tutti gli operatori comunque presentano una pagina dove, inserendo il proprio indirizzo, si può subito sapere che tipo di collegamento sarà possibile acquistare da quell’operatore, basterà quindi fare un giro sui maggiori operatori per capire quale sarà la performance massima tecnicamente possibile della propria connessione dati. |
