VDSL2 e gfast

Banda ultra larga, ecco le massime promesse del rame: il futuro dell’xDsl

Le soluzioni tecnologiche basate su fibra ottica sono la soluzione di lungo termine alla domanda di banda ultra larga, ma richiedono investimenti significativi. In attesa di una infrastruttura FTTH ubiqua, un ruolo fondamentale lo giocano (ancora) le tecnologie xDSL nella versione VDSL2/EVDSL e la tecnologia G.Fast

24 Mag 2017
Alessandro Valenti

Fondazione Ugo Bordoni

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La crescente domanda di servizi a banda larga e gli obiettivi prefissati dalla Comunità Europea per il 2020 rendono sempre più necessaria un’evoluzione delle reti di accesso verso tecnologie e architetture in grado di fornire velocità di accesso sempre maggiori.

Le soluzioni tecnologiche basate su fibra ottica (punto-punto, PON e sue evoluzioni), in virtù delle prestazioni ottenibili e delle distanze coperte, sono da considerarsi la soluzione di lungo termine alla domanda di banda ultra larga, soprattutto in configurazioni in cui la fibra arriva fino alle abitazioni (FTTH, Fiber To The Home). Tuttavia, l’investimento per realizzare un’infrastruttura FTTH è significativo, pertanto le opzioni tecnologiche come il FTTC (Fiber To The Cabinet) e il FTTdP (Fiber To The Distribution Point) sono da considerarsi come step intermedi verso la soluzione a regime FTTH, in grado di garantire prestazioni adeguate a soddisfare gli obiettivi fissati.

In questa fase di transizione, un ruolo fondamentale lo giocano (ancora) le tecnologie xDSL nella versione VDSL2/EVDSL e la tecnologia G.Fast, in grado di offrire bit-rate agli utenti che vanno da 30 Mbit/s fino a 1 Gibt/s.

La tecnologia VDSL2, definita dalla raccomandazione ITU-T G.993.2, è una tecnologia solitamente utilizzata nelle reti di accesso in rame al fine di ottenere velocità di trasferimento dati elevate ed è stata sviluppata a partire dalla meno recente VDSL con lo scopo di essere pienamente compatibile con l’esistente ADSL2+ e offrire velocità sensibilmente maggiori.

VDSL2 separa i due versi di trasmissione con la tecnica FDD (Frequency Division Duplexing) e utilizza lo spettro compreso tra 8-30 MHz, definendo diversi profili utilizzabili a seconda degli scenari: i profili a 8 MHz e 12 MHz sono solitamente utilizzati per linee più lunghe, mentre quello a 17 MHz trova impiego per utilizzi da cabinet.

Recentemente è stata definita un’estensione dello spettro del VDSL2 fino a 35 MHz, che prende il nome di Enhanced VDSL2 (“Enhanced data rate 35 MHz VDSL2 vectoring compatible with profile 17a”, ITU-T G.993.2 Amendment 1 Annex Q), con lo scopo di incrementare ulteriormente la velocità raggiungibile sulle reti in rame, preservando la compatibilità in scenari FFTC con il profilo VDSL2 a 17 MHz.

Il G.fast è una nuova tecnologia che permette di raggiungere velocità di trasferimento fino a 1 Gbit/s sulle reti di accesso in rame, per lunghezze di circa 100 m tra l’apparato di rete e quello di utente. G.fast è stato definito dalle Raccomandazioni ITU-T G.9700 e G.9701 e utilizza frequenze comprese tra 2 e 106 MHz, con una possibile estensione fino a 212 MHz. G.fast utilizza la modulazione DMT e, al contrario dei sistemi xDSL, la tecnica di duplexing a divisione di tempo TDD (Time Division Duplexing) invece che a divisione di frequenza. A differenza dei sistemi xDSL, dove le sottoportanti (o toni) possono essere solo unidirezionali, nel G.fast possono essere sia upstream che downstream grazie alla tecnica TDD. In questo modo, se non vi è necessità di supportare, ad esempio, un bit rate in upstream, tutti i toni possono essere utilizzati per il downstream, e viceversa. Si parla pertanto di “aggregate rate”.

La successiva evoluzione del G.fast, presentata da Alcatel Lucent con il nome V, permetterà di ottenere bit-rate ancora più elevati su tratti di rete in rame di lunghezze non superiori a 100 m.

Il G.fast e l’XG-Fast trovano la loro applicazione in scenari di tipo FTTB/FTTdP, dove la fibra si ferma a decine o a poche centinaia di metri dall’utente, garantendo elevate velocità di trasferimento.

In termini prestazionali, queste tecnologie trovano la loro naturale applicazione nei diversi scenari FTTx, secondo il decadimento delle prestazioni a causa della distanza e dell’interferenza.

Secondo i risultati pubblicati alla conferenza Networks 2016 dalla Fondazione Ugo Bordoni, l’Istituto Superiore delle Comunicazioni e Politecnico di Milano nell’intervallo di lunghezze tipico di FTTC (da 100 m a 1 km) e in condizioni ideali (senza interferenza) la tecnologia con le migliori prestazioni è la EVDSL: nei doppini più lunghi il vantaggio di EVDSL su VDSL2 è trascurabile, mentre è tangibile sotto 400 m. Per lunghezze inferiori a 200 m, EVDSL fornisce all’utente una banda (in downstream) di circa 300 Mbit/s, quasi il doppio di quella offerta dal VDSL2.

Nello scenario FTTdP/FTTB (sotto 100 m), le diverse tecnologie raggiungono la loro velocità massima. G.fast si colloca intorno a 900 Mbit/s, proponendosi come una possibile alternativa al FTTH, qualora sia disponibile tutta la banda a partire da 2.2 MHz. In caso G.fast sia limitato inferiormente a 35 MHz per garantire la coesistenza con EVDSL, G.fast riesce a ottenere 600 Mbit/s mentre i restanti 300 Mbit/s sono disponibili per EVDSL. Infine VDSL/EVDSL non presentano particolari vantaggi a essere erogati da building anziché da cabinet, salvo il caso di linee secondarie molto lunghe.

Come detto, tali prestazioni sono ottenibili in situazioni ideali, laddove sia stata eliminata completamente l’interferenza utilizzando il Vectoring.

Il Vectoring è una tecnica di trasmissione in grado di apportare significativi miglioramenti in termini di velocità trasmissiva sulle reti di tipo FTTC.

L’applicazione della tecnica di Vectoring ha come scopo la riduzione del rumore e delle interferenze che si determinano con la trasmissione di segnali elettrici attraverso cavi in rame. Tali interferenze rappresentano uno dei fattori che limitano in modo più significativo la velocità di trasmissione su rame e che comportano di conseguenza un forte degrado delle prestazioni. La riduzione del rumore e delle interferenze si ottiene attraverso un meccanismo di “pre-compensazione” del segnale generato in trasmissione sulla singola linea, che consente la cancellazione del rumore aggiunto dalle altre linee appartenenti allo stesso cavo.

Se da un lato sono indubbi i vantaggi che si possono ottenere dall’utilizzo di tale tecnologia, dall’altro vi è il problema che il Vectoring consente di raggiungere prestazioni ottimali solo nel caso in cui l’apparato che le implementa e l’operatore che le utilizza abbiano il pieno controllo di tutte le linee presenti nello stesso cavo. Si parla in questo caso di Full Vectoring.

La presenza di una linea sulla quale non è implementata tale tecnica (linea aliena) che parte dall’armadio e condivide lo stesso cavo dei doppini su cui è implementato il Vectoring, genera un’interferenza che non è possibile eliminare. Tale interferenza comporta una riduzione delle prestazioni ottenibili.

Sempre dalla stessa pubblicazione, emerge come in assenza di Vectoring le prestazioni raggiungibili dai sistemi xDSL sono affette da alcuni problemi significativi: sono mediamente inferiori, dipendono dal numero di linee attive (penetrazione) e presentano una varianza molto alta da linea a linea. In particolare, grazie all’uso di frequenze più basse, e quindi meno soggette a diafonia, le prestazioni di ADSL2+ sono solo marginalmente impattate dall’interferenza, giustificando il limitato interesse degli operatori per il vectoring su ADSL. I sistemi VDSL2 subiscono una riduzione di velocità rispetto al caso ideale che porta la velocità media sotto la soglia dei 100 Mbit/s, rendendo la tecnologia inadeguata per raggiungere gli obiettivi di banda ultra larga. Lo standard EVDSL va decisamente meglio, conservando una velocità media superiore a 100 Mbit/s per doppini fino a circa 300 m di lunghezza. Occorre tuttavia considerare che si tratta di valori medi, quindi molti utenti ricevono velocità inferiori.

Il G.fast è significativamente penalizzato dalla mancata eliminazione dell’interferenza in quanto le frequenze più elevate diventano inutilizzabili. G.fast in configurazione da 2.2 MHz dà prestazioni leggermente migliori di EVDSL per doppini di lunghezza fino a 200 m mentre si comporta male per le configurazioni FTTC caratterizzate da una maggiore distanza tra cabinet e utente. G.fast in configurazione da 35 MHz per coesistenza con EVDSL dà ovunque prestazioni scadenti tali da non renderlo una tecnologia appetibile.

Con il Vectoring tali tecnologie, in particolare EVDSL e G.fast, permetterebbero di conseguire gli obiettivi di banda ultra larga fissati dalla Comunità Europea e dal Governo, ma il Full Vectoring risulta di difficile, se non impossibile, applicazione. Infatti, va considerato che lo scenario regolatorio italiano prevede la possibilità di effettuare il subloop unbundling, ovvero la possibilità per diversi operatori di collocare i propri apparati in area di cabinet, e l’attestazione di ogni doppino d’utente all’apparato dell’operatore che gli fornisce il servizio. In questo scenario, che è già realtà in molte aree del Paese, il Vectoring non è di immediata applicazione e pone quindi il problema del conseguimento degli obiettivi di banda ultra larga.

A tal fine, AGCOM ha individuato una soluzione, il Multioperator Vectoring (MOV). Tale soluzione prevede una cooperazione tra gli apparati dei diversi operatori al fine di cancellare la interferenza su tutti i doppini del particolare cavo. Le criticità di questa soluzione sono diverse, tra cui spicca la necessità della definizione di standard internazionali.

Una possibile soluzione potrebbe essere rappresentata da un impiego non coordinato del Vectoring, che consente miglioramenti prestazionali in un ambiente multioperatore, pur non arrivando a sfruttare pienamente i vantaggi del Vectoring.

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