Autore: Heming
Fibra a casa (FTTH)è un tipo di tecnologia di accesso in cui i segnali di comunicazione vengono inviati da un punto centrale direttamente ai clienti tramite cavi in fibra ottica. Rispetto alle tradizionali reti di accesso basate sulla tecnologia in rame-, FTTH offre un livello molto più elevato di larghezza di banda e velocità dei dati, nonché la capacità di trasmettere dati su distanze molto più lunghe.
Inoltre, a causa della crescita del cloud computing, dei servizi di streaming video, dei giochi online e dei dispositivi domestici intelligenti, la necessità di accesso a banda larga ad alta-velocità è aumentata in modo significativo. Pertanto l'FTTH è diventata la tecnologia più-utilizzata in tutto il mondo per le implementazioni della banda larga di prossima generazione.
Architettura Fiber To The Home: PON e AON
Oggi nelle reti FTTH vengono utilizzate due architetture in fibra ottica:
Rete ottica passiva (PON)
Rete ottica attiva (AON)
La differenza principale tra le due architetture è che le reti PON trasmettono i dati utilizzando splitter ottici passivi, mentre le reti AON utilizzano componenti elettronici attivi (come switch e router Ethernet) per amplificare e gestire i segnali di dati. Questi due tipi di architettura presentano una serie di caratteristiche, punti di forza, di debolezza e casi d’uso diversi.
Comprendere la tecnologia delle fibre ottiche
Per comprendere meglio le reti FTTH è necessario prima familiarizzare con la tecnologia della fibra ottica. La tecnologia in fibra ottica utilizza raggi di luce che viaggiano lungo un cavo in fibra ottica come mezzo portante per il trasporto dei dati. Le fibre ottiche possono essere realizzate in vetro o plastica, forniscono un'attenuazione estremamente bassa e offrono capacità di trasmissione dati ad alta-capacità, rendendole il mezzo preferito per la maggior parte delle reti di comunicazione moderne.
Principio di trasmissione:
Utilizzo delle fibre otticheriflessione interna totalecome concetto di trasmissione. La trasmissione della luce attraverso il nucleo della fibra riflette continuamente la luce da un confine all'altro, garantendo così che i segnali possano essere trasmessi su distanze maggiori con una perdita minima.
Tipi di fibre:
Fibra monomodale (SMF)– Diametro del nucleo piccolo (8–10 µm), funziona in una modalità di propagazione. Le caratteristiche di trasmissione a bassa attenuazione e larghezza di banda elevata-a lunga distanza-rendono questo tipo di fibra molto adatto per applicazioni a lunga distanza.
Fibra multi-modale (MMF)– Diametro del nucleo più grande (50 µm o 62,5 µm), supporta più modalità di propagazione grazie alla dispersione modale. La fibra multi-modale viene generalmente utilizzata per applicazioni a breve-distanza.
Trasmissione e ricezione del segnale:
I segnali ottici vengono trasmessi e ricevuti utilizzando trasmettitori ottici (diodi laser o diodi emettitori di luce-) che convertono i segnali elettrici in segnali ottici. All'estremità ricevente, i segnali ottici vengono riconvertiti in segnali elettrici utilizzando fotorilevatori.
Misure chiave delle prestazioni:
Larghezza di banda– Velocità dati massima supportata da una fibra
Attenuazione– Perdita di segnale in dB/km
Latenza– Tempo impiegato da un segnale per viaggiare dal mittente al destinatario
Rete ottica passiva (PON)
PONè unpunto-a-multipuntorete di accesso passiva in fibra ottica che non richiede dispositivi elettronici attivi tra il fornitore e gli utenti finali-. In una configurazione PON standard, ilOLT (Terminale linea ottica)è posizionato presso la sede centrale e l'OLT distribuisce il segnale ottico a più operatoriUnità di rete ottica (ONU)OTerminali di rete ottica (ONT)tramite splitter ottici passivi.
Come funziona il sistema PON:
Utilizzo dei sistemi PONOrario-Division Multiple Access (TDMA):
A valle:OLT trasmette a tutte le ONU
A monte:Le ONU trasmettono in intervalli di tempo assegnati
Questa architettura fornisce un utilizzo ottimale della fibra con la minima quantità di impianto fisico.
Principali standard PON:
GPON (rete ottica passiva con capacità Gigabit-)– Definito dall'ITU-T e ampiamente utilizzato
Velocità downstream: 2,5 Gbps, velocità upstream: 1,25 Gbps
Eccellente efficienza di incapsulamento con GEM
QoS avanzato per servizi voce, video e dati
Applicazioni:Grandi comunità residenziali, reti di accesso a banda larga multi-servizio
EPON (rete ottica passiva Ethernet)– Standardizzato da IEEE, basato su Ethernet-
Upstream e downstream simmetrici: 1,0 Gbps (10G-EPON opzionale)
Gestione semplice della rete
Compatibile con le reti Ethernet esistenti
Applicazioni:Banda larga urbana e rurale, implementazioni FTTH-sensibili ai costi
Rete ottica attiva (AON)
UNAONfornisce unpunto-a-puntoarchitettura di accesso in fibra da uno switch/router centrale a ciascun utente finale tramite fibra dedicata, con larghezza di banda esclusiva e controllo flessibile del servizio.
Include generalmente la tecnologia Ethernet, facilmente integrabile alle reti LAN/WAN esistenti
Può essere distribuito come rete autonoma senza richiedere un PON
Connessione in fibra ottica-a-punto (P2P):
L'ufficio centrale si collega direttamente alla sede del cliente tramite fibra
Ogni cliente ha una fibra dedicata, che fornisce larghezza di banda e flessibilità uniche
Può utilizzare l'infrastruttura Ethernet esistente (DSL/FTTH)
Elimina le reti condivise → massima larghezza di banda, ridondanza e resilienza
Collegamenti in fibra-nel P2P:
Pannello d'interconnessione piatto:Montato all'interno dello spazio della parete, connettori multipli in fibra
Pannello d'interconnessione ad angolo:Montato nel punto di ingresso, posizionamento flessibile
Pannello d'interconnessione luminoso:Percorsi luminosi multipli consentono l'accesso a più- punti
Connessione incrociata:Interconnessione tra reti o luoghi che forniscono l'accesso a una rete comune
Caratteristiche principali:
Fino a 10 Gbps di larghezza di banda dedicata
QoS avanzato e gestione del traffico
Facile integrazione con l'infrastruttura Ethernet esistente
Usi comuni:
Accesso alla banda larga aziendale
Applicazioni di servizi-ad alte prestazioni
Rete ottica attiva WDM (WDM AON)
Riepilogo:Assegna una lunghezza d'onda dedicata per ciascun utente su una singola fibra
Caratteristiche principali:
Utilizzo massimo della larghezza di banda
Larghezza di banda dedicata per utente
Trasmissione a lunga-distanza senza ripetitori aggiuntivi
Usi comuni:
Grandi imprese
Interconnessioni tra data center
Reti di accesso a lunga-distanza-elevata capacità
Componenti chiave:
OLT:Solitamente integrato nello switch Ethernet
ONU/ONT:Terminazione in fibra dedicata
Switch/Router:Inoltro del segnale, amplificazione, gestione della rete
Vantaggi:
Larghezza di banda dedicata per ogni utente
Gestione flessibile della rete e controllo QoS
Supporta la trasmissione a lunga-distanza
Limitazioni:
Costo di implementazione più elevato rispetto a PON
Maggiore potenza e manutenzione
Il guasto del dispositivo attivo può comportare la perdita del servizio
Confronto tra AON e PON
Architettura di rete:
PON: punto-a-multipunto tramite splitter passivi
AON: punto-a-punto con commutazione attiva
Larghezza di banda:
PON condivide la larghezza di banda
AON fornisce larghezza di banda dedicata
Latenza:
PON: basso, utilizzando la pianificazione TDMA
AON: stabile, a meno che un dispositivo attivo non si guasti
Distanza di trasmissione:
PON: ~20 km
AON: esteso tramite amplificazione attiva
Costi e manutenzione:
PON: riduzione del CAPEX e dell'OPEX
AON: costo più alto, ma prestazioni migliori
Progettazione e implementazione della rete FTTH
La progettazione della rete include:
Pianificazione e selezione della topologia
Selezione delle attrezzature e pianificazione della capacità
Distribuzione, installazione e test
Topologie:Stella, Albero, Anello: ciascuno presenta-compromessi tra costo e affidabilità
Test:Test OTDR eseguito per ciascuna fibra per garantire stabilità a lungo-termine
Conclusione
AON:Ideale per le aziende che necessitano di larghezza di banda elevata, bassa latenza e ambienti di servizi dedicati
PON:Ideale per implementazioni FTTH residenziali su larga scala-che richiedono reti-sensibili ai costi e operazioni semplificate
Per la maggior parte delle implementazioni FTTH urbane,PONè la soluzione più economica e scalabile.AONè preferito per le applicazioni che necessitano di larghezza di banda garantita e controllo avanzato del servizio.
