fiber to the home

Reti in fibra ottica con tecnologia GPON: tutti i vantaggi

I vantaggi della tecnologia GPON per la realizzazione di reti Fiber To The Home più efficienti e in grado di servire una molteplicità di utenti con una distribuzione rapida e flessibile della fibra al minor costo di gestione e implementazione

07 Mag 2019
Francesco Bellini

Professore di Digital Transformation & Data Management – Università di Roma La Sapienza

applications-of-GPON

La crescente domanda di nuovi servizi digitali – come Video on demand, Online Gaming, HD TV and VoIP, applicazioni real-time, Internet of Things e lo sviluppo di ecosistemi digitali o aree di policy (sanità, scuola, giustizia, etc.), infrastrutture immateriali (che comprendono le piattaforme abilitanti e i dati della PA), infrastrutture fisiche e cyber security, richiede la disponibilità di una larghezza di banda molto elevata.

Le tecnologie XDSL potrebbero ancora soddisfare tale richiesta di ampiezza di banda (es. VDSL2) ma presentano delle limitazioni, quali ad esempio le restrizioni sulla distanza massima tra punto di accesso alla rete ed utente finale, che non le rendono competitive rispetto alle diverse tecnologie basate sulla fibra ottica FTTx.

Gli operatori italiani, in attuazione della strategia nazionale ed europea per la banda ultralarga, stanno quindi rinnovando le loro reti di accesso che altrimenti rischiano di diventare un collo di bottiglia in termini di banda disponibile. Pertanto, la maggior parte dei fornitori di telecomunicazioni sta attualmente ritirando la propria rete legacy in rame, sostituendola con le reti in fibra ottica.

Per sfruttare al meglio tutti i vantaggi della fibra ottica, tra cui la maggior velocità di connessione, la soluzione Fiber To The Home (FTTH) appare la scelta più adatta. Essa prevede infatti il dispiegamento della fibra ottica fino all’utente finale, eliminando tratti in rame che introdurrebbero un peggioramento delle prestazioni.

Modalità di collegamento della fibra FTTH

La fibra ottica può essere dispiegata secondo due modalità di collegamento dell’utente finale: la modalità attiva (Active Optical Network -AON) e quella passiva ovvero la rete ottica passiva (Passive Optical Network – PON).

La reti ottiche attive (AON) sono reti point-to-point (PTP), nel senso che ogni utente ha la propria linea ottica in fibra dedicata terminata su un concentratore ottico. In un sistema ottico attivo, vengono implementate apparecchiature di commutazione attive, come un router o uno switch, per gestire la distribuzione del segnale e instradare opportunamente i dati. Tale configurazione implica quindi che ogni utente finale abbia la propria fibra ed i relativi apparati attivi dedicati con il conseguente dispiegamento di risorse e relativi costi. La seguente figura mostra un sistema AON.

AON

Come funziona GPON Fiber to the Home

Le reti Fiber To The Home GPON (standard ITU-T G.984.1-2-3-4) sfruttano le caratteristiche di bassa attenuazione (0,2-0,6 dB /km) e larghezza di banda elevata (> 30.000 GHz) di fibre ottiche mono-modali per fornire un’ampiezza di banda molto superiore a quella supportata dalle reti in rame.

Esse sono reti realizzate completamente in fibra ottica secondo un architettura punto-multipunto, in cui cioè un ridotto numero di collegamenti consente di connettere ad una centrale locale una molteplicità di utenti. Tali collegamenti sono ripartiti mediante componenti passivi, detti splitter ottici, che non necessitano di alimentazione elettrica (da cui la definizione di rete Passiva). Gli elementi terminali dell’architettura GPON sono l’optical network terminal (ONT), installato presso l’utente finale, e l’Optical Line Terminal (OLT) installato presso la centrale locale. Gli OLT gestiscono l’invio dei segnali da e verso gli utenti finali aggregandoli opportunamente, per consentirne la trasmissione sullo stesso mezzo condiviso, e garantendo al contempo la possibilità di distinguerli.

In particolare, la trasmissione ottica in direzione downstream (da OLT a ONT) e quella in direzione upstream (da ONT a OLT) sono realizzate sullo stesso mezzo condiviso utilizzando due distinte lunghezze d’onda utilizzando la tecnologia WDM (Wavelenght Division Multiplexing).

Per aggregare ed al contempo distinguere le comunicazioni dei diversi utenti vengono invece adottate tecniche di multiplazione (multiplexing) a divisione di tempo, in particolare: TDM (Time Division Multiplexing) in downstream e TDMA (Time Division Multiple Access) in upstream. La tecnica di trasmissione TDM permette la ricezione di segnali separati su un canale comune suddividendo l’utilizzo dello stesso in slot di tempo assegnati a ciascuna trasmissione. La tecnica TDMA deriva dalla precedente ma adotta degli accorgimenti specifici per garantire il sincronismo tra stazioni trasmittenti in upstream. Tali tecniche sono caratterizzate da limiti nella larghezza di banda in upstream, condivisa tra le diverse ONT, con accesso mediante multiplazione nel dominio del tempo.

Per superare questa limitazione le nuove reti GPON si baseranno sulla tecnica WDM utilizzando un numero maggiore di lunghezze d’onda permettendo un considerevole incremento della banda disponibile, sia in upstream che in downstream. In particolare, il Time Wavelength Division Multiplexing PON (TWDM-PON) fornisce quattro o più lunghezze d’onda per fibra, ognuna delle quali è in grado di fornire bit rate simmetrici o asimmetrici e costituirà lo standard per le reti NG-PON2 (Next-Generation Passive Optical Network 2).

La tecnologia TWDM-PON aggiunge flessibilità supportando la sovrapposizione di più servizi, gruppi di utenti sulla stessa fibra ma la caratteristica probabilmente più rilevante dello standard TWDM-PON dal punto di vista economico è che diverse lunghezze d’onda possono essere assegnate a diversi operatori. Questa flessibilità faciliterà il coinvestimento in infrastrutture comuni, incoraggerà gli investimenti e promuoverà la condivisione di costi e rischi.

Le prestazioni delle tecnologie utilizzate nello standard FTTH sono riassunte nella seguente tabella:

Tecnologia PONDownstream (Gigabit al secondo)Upstream (Gigabit al secondo)
GPON (Gigabit-capable passive optical network)2,51,25
XG-PON

(10-Gigabit-capable passive optical network)

102,5
XGS-PON (10-Gigabit-capable symmetric passive optical network)1010
NG-PON2

(Next-Generation Passive Optical Network 2)

4 x 104 x 2,5

Vantaggi e svantaggi del GPON

Come sempre ogni tecnologia ha i suoi punti di forza e le sue carenze. Gli utenti di una connessione in fibra con architettura AON usufruiscono di una connessione e della relativa larghezza di banda dedicate. Inoltre, proprio in virtù di questa caratteristica è anche più facile identificare eventuali guasti o problemi della connessione. Tuttavia, un sistema AON richiede apparecchiature attive anche nella rete di distribuzione per gestire la trasmissione del segnale, il che significa alimentazione e costi potenzialmente più elevati.

Viceversa, un sistema PON è libero da parti attive nella sezione di rete di distribuzione, meno suscettibili a malfunzionamenti, determinando quindi un costo inferiore di manutenzione del sistema. Inoltre, è più efficiente poiché ogni fibra ottica può servire una molteplicità di utenti consentendo la distribuzione rapida e flessibile della fibra verso il mercato wholesale al minor costo di gestione e implementazione. La tecnologia attiva GPON poi, supporta la copertura del servizio a lungo raggio (fino a 20 km) superando i limiti della tecnologia di accesso basata su doppini in rame e riducendo i nodi di rete.

Infine, la tecnica di multiplazione WDM-PON promette di aumentare ulteriormente la larghezza di banda a disposizione sia in upstream che downstream, promuovendo un ancor più efficiente utilizzo e operatività delle reti.

L’articolo è parte di un progetto di comunicazione editoriale che Agendadigitale.eu sta sviluppando con il partner Open Fiber

@RIPRODUZIONE RISERVATA

Speciale PNRR

Tutti
Incentivi
PA
Sostemibilità
Analisi
Formazione
Salute digitale
Sicurezza
Sostenibilità
Digital Economy
Formazione
Trasferimento tecnologico, il Mise mette sul piatto 7,5 milioni
Strategie
PSN e Strategia Cloud Italia: a che punto siamo e come supportare la PA in questo percorso
Dispersione idrica
Siccità: AI e analisi dei dati possono ridurre gli sprechi d’acqua. Ecco gli interventi necessari
PNRR
Cloud, firmato il contratto per l’avvio di lavori del Polo strategico
Formazione
Competenze digitali, stanziati 48 milioni per gli Istituti tecnologici superiori
Iniziative
Digitalizzazione delle reti idriche: oltre 600 milioni per 21 progetti
Competenze e competitività
PNRR, così i fondi UE possono rilanciare la ricerca e l’Università
Finanziamenti
PNRR, si sbloccano i fondi per l’agrisolare
Sanità post-pandemica
PNRR, Missione Salute: a che punto siamo e cosa resta da fare
Strategie
Sovranità e autonomia tecnologica nazionale: come avviare un processo virtuoso e sostenibile
La relazione
Pnrr e PA digitale, l’alert della Corte dei conti su execution e capacità di spesa
L'editoriale
Elezioni 2022, la sfida digitale ai margini del dibattito politico
Strategie
Digitale, il monito di I-Com: “Senza riforme Pnrr inefficace”
Transizione digitale
Pnrr: arrivano 321 milioni per cloud dei Comuni, spazio e mobilità innovativa
L'analisi I-COM
Il PNRR alla prova delle elezioni: come usare bene le risorse e centrare gli obiettivi digitali
Cineca
Quantum computing, una svolta per la ricerca: lo scenario europeo e i progetti in corso
L'indice europeo
Desi, l’Italia scala due posizioni grazie a fibra e 5G. Ma è (ancora) allarme competenze
L'approfondimento
PNRR 2, ecco tutte le misure per cittadini e imprese: portale sommerso, codice crisi d’impresa e sismabonus, cosa cambia
Servizi digitali
PNRR e trasformazione digitale: ecco gli investimenti e le riforme previste per la digitalizzazione della PA
Legal health
Lo spazio europeo dei dati sanitari: come circoleranno le informazioni sulla salute nell’Unione Europea
Servizi digitali
PNRR e PA digitale: non dimentichiamo la dematerializzazione
Digital Healthcare transformation
La trasformazione digitale degli ospedali
Governance digitale
PA digitale, è la volta buona? Così misure e risorse del PNRR possono fare la differenza
Servizi digitali
Comuni e digitale, come usare il PNRR senza sbagliare
La survey
Pnrr e digitale accoppiata vincente per il 70% delle pmi italiane
Missione salute
Fascicolo Sanitario Elettronico alla prova del PNRR: limiti, rischi e opportunità
Servizi pubblici
PNRR: come diventeranno i siti dei comuni italiani grazie alle nuove risorse
Skill gap
PNRR, la banda ultra larga crea 20.000 nuovi posti di lavoro
Il Piano
Spazio, Colao fa il punto sul Pnrr: i progetti verso la milestone 2023
FORUMPA2022
PNRR e trasformazione digitale: rivedi i Talk di FORUM PA 2022 in collaborazione con le aziende partner
I contratti
Avio, 340 milioni dal Pnrr per i nuovi propulsori a metano
Next Generation EU
PNRR, a che punto siamo e cosa possono aspettarsi le aziende private
Fondi
Operativo il nuovo portale del MISE con tutti i finanziamenti per le imprese
Servizi comunali
Il PNRR occasione unica per i Comuni digitali: strumenti e risorse per enti e cittadini
Healthcare data platform
PNRR dalla teoria alla pratica: tecnologie e soluzioni per l’innovazione in Sanità
Skill
Competenze digitali, partono le Reti di facilitazione
Gli obiettivi
Scuola 4.0, PNRR ultima chance: ecco come cambierà il sistema formativo
Sistema Paese
PNRR 2, è il turno della space economy
FORUM PA 2022
FORUM PA 2022: la maturità digitale dei comuni italiani rispetto al PNRR
Analisi
PNRR: dalla Ricerca all’impresa, una sfida da cogliere insieme
Innovazione
Pnrr, il Dipartimento per la Trasformazione digitale si riorganizza
FORUM PA 2022
PA verde e sostenibile: il ruolo di PNRR, PNIEC, energy management e green public procurement
Analisi
PNRR, Comuni e digitalizzazione: tutto su fondi e opportunità, in meno di 3 minuti. Guarda il video!
Rapporti
Competenze digitali e servizi automatizzati pilastri del piano Inps
Analisi
Attuazione del PNRR: il dialogo necessario tra istituzioni e società civile. Rivedi lo Scenario di FORUM PA 2022
Progetti
Pnrr, fondi per il Politecnico di Torino. Fra i progetti anche IS4Aerospace
Analisi
PNRR, Colao fa il punto sulla transizione digitale dell’Italia: «In linea con tutte le scadenze»
La Svolta
Ict, Istat “riclassifica” i professionisti. Via anche al catalogo dati sul Pnrr
Analisi
Spazio, Colao fa il punto sul Pnrr: i progetti verso la milestone 2023
FORUM PA 2022
Ecosistema territoriale sostenibile: l’Emilia Romagna tra FESR e PNRR
Il Piano
Innovazione, il Mise “centra” gli obiettivi Pnrr: attivati 17,5 miliardi
Analisi
PNRR: raggiunti gli obiettivi per il primo semestre 2022. Il punto e qualche riflessione
Analisi
PNRR: dal dialogo tra PA e società civile passa il corretto monitoraggio dei risultati, tra collaborazione e identità dei luoghi
Webinar
Comuni e PNRR: un focus sui bandi attivi o in pubblicazione
Analisi
Formazione 4.0: cos’è e come funziona il credito d’imposta
PA e Sicurezza
PA e sicurezza informatica: il ruolo dei territori di fronte alle sfide della digitalizzazione
PA e sicurezza
PNRR e servizi pubblici digitali: sfide e opportunità per Comuni e Città metropolitane
Water management
Water management in Italia: verso una transizione “smart” e “circular” 
LE RISORSE
Transizione digitale, Simest apre i fondi Pnrr alle medie imprese
Prospettive
Turismo, cultura e digital: come spendere bene le risorse del PNRR
Analisi
Smart City: quale contributo alla transizione ecologica
Decarbonizzazione
Idrogeno verde, 450 milioni € di investimenti PNRR, Cingolani firma
Unioncamere
PNRR, imprese in ritardo: ecco come le Camere di commercio possono aiutare
I fondi
Industria 4.0: solo un’impresa su tre pronta a salire sul treno Pnrr
Formazione
Trasferimento tecnologico, il Mise mette sul piatto 7,5 milioni
Strategie
PSN e Strategia Cloud Italia: a che punto siamo e come supportare la PA in questo percorso
Dispersione idrica
Siccità: AI e analisi dei dati possono ridurre gli sprechi d’acqua. Ecco gli interventi necessari
PNRR
Cloud, firmato il contratto per l’avvio di lavori del Polo strategico
Formazione
Competenze digitali, stanziati 48 milioni per gli Istituti tecnologici superiori
Iniziative
Digitalizzazione delle reti idriche: oltre 600 milioni per 21 progetti
Competenze e competitività
PNRR, così i fondi UE possono rilanciare la ricerca e l’Università
Finanziamenti
PNRR, si sbloccano i fondi per l’agrisolare
Sanità post-pandemica
PNRR, Missione Salute: a che punto siamo e cosa resta da fare
Strategie
Sovranità e autonomia tecnologica nazionale: come avviare un processo virtuoso e sostenibile
La relazione
Pnrr e PA digitale, l’alert della Corte dei conti su execution e capacità di spesa
L'editoriale
Elezioni 2022, la sfida digitale ai margini del dibattito politico
Strategie
Digitale, il monito di I-Com: “Senza riforme Pnrr inefficace”
Transizione digitale
Pnrr: arrivano 321 milioni per cloud dei Comuni, spazio e mobilità innovativa
L'analisi I-COM
Il PNRR alla prova delle elezioni: come usare bene le risorse e centrare gli obiettivi digitali
Cineca
Quantum computing, una svolta per la ricerca: lo scenario europeo e i progetti in corso
L'indice europeo
Desi, l’Italia scala due posizioni grazie a fibra e 5G. Ma è (ancora) allarme competenze
L'approfondimento
PNRR 2, ecco tutte le misure per cittadini e imprese: portale sommerso, codice crisi d’impresa e sismabonus, cosa cambia
Servizi digitali
PNRR e trasformazione digitale: ecco gli investimenti e le riforme previste per la digitalizzazione della PA
Legal health
Lo spazio europeo dei dati sanitari: come circoleranno le informazioni sulla salute nell’Unione Europea
Servizi digitali
PNRR e PA digitale: non dimentichiamo la dematerializzazione
Digital Healthcare transformation
La trasformazione digitale degli ospedali
Governance digitale
PA digitale, è la volta buona? Così misure e risorse del PNRR possono fare la differenza
Servizi digitali
Comuni e digitale, come usare il PNRR senza sbagliare
La survey
Pnrr e digitale accoppiata vincente per il 70% delle pmi italiane
Missione salute
Fascicolo Sanitario Elettronico alla prova del PNRR: limiti, rischi e opportunità
Servizi pubblici
PNRR: come diventeranno i siti dei comuni italiani grazie alle nuove risorse
Skill gap
PNRR, la banda ultra larga crea 20.000 nuovi posti di lavoro
Il Piano
Spazio, Colao fa il punto sul Pnrr: i progetti verso la milestone 2023
FORUMPA2022
PNRR e trasformazione digitale: rivedi i Talk di FORUM PA 2022 in collaborazione con le aziende partner
I contratti
Avio, 340 milioni dal Pnrr per i nuovi propulsori a metano
Next Generation EU
PNRR, a che punto siamo e cosa possono aspettarsi le aziende private
Fondi
Operativo il nuovo portale del MISE con tutti i finanziamenti per le imprese
Servizi comunali
Il PNRR occasione unica per i Comuni digitali: strumenti e risorse per enti e cittadini
Healthcare data platform
PNRR dalla teoria alla pratica: tecnologie e soluzioni per l’innovazione in Sanità
Skill
Competenze digitali, partono le Reti di facilitazione
Gli obiettivi
Scuola 4.0, PNRR ultima chance: ecco come cambierà il sistema formativo
Sistema Paese
PNRR 2, è il turno della space economy
FORUM PA 2022
FORUM PA 2022: la maturità digitale dei comuni italiani rispetto al PNRR
Analisi
PNRR: dalla Ricerca all’impresa, una sfida da cogliere insieme
Innovazione
Pnrr, il Dipartimento per la Trasformazione digitale si riorganizza
FORUM PA 2022
PA verde e sostenibile: il ruolo di PNRR, PNIEC, energy management e green public procurement
Analisi
PNRR, Comuni e digitalizzazione: tutto su fondi e opportunità, in meno di 3 minuti. Guarda il video!
Rapporti
Competenze digitali e servizi automatizzati pilastri del piano Inps
Analisi
Attuazione del PNRR: il dialogo necessario tra istituzioni e società civile. Rivedi lo Scenario di FORUM PA 2022
Progetti
Pnrr, fondi per il Politecnico di Torino. Fra i progetti anche IS4Aerospace
Analisi
PNRR, Colao fa il punto sulla transizione digitale dell’Italia: «In linea con tutte le scadenze»
La Svolta
Ict, Istat “riclassifica” i professionisti. Via anche al catalogo dati sul Pnrr
Analisi
Spazio, Colao fa il punto sul Pnrr: i progetti verso la milestone 2023
FORUM PA 2022
Ecosistema territoriale sostenibile: l’Emilia Romagna tra FESR e PNRR
Il Piano
Innovazione, il Mise “centra” gli obiettivi Pnrr: attivati 17,5 miliardi
Analisi
PNRR: raggiunti gli obiettivi per il primo semestre 2022. Il punto e qualche riflessione
Analisi
PNRR: dal dialogo tra PA e società civile passa il corretto monitoraggio dei risultati, tra collaborazione e identità dei luoghi
Webinar
Comuni e PNRR: un focus sui bandi attivi o in pubblicazione
Analisi
Formazione 4.0: cos’è e come funziona il credito d’imposta
PA e Sicurezza
PA e sicurezza informatica: il ruolo dei territori di fronte alle sfide della digitalizzazione
PA e sicurezza
PNRR e servizi pubblici digitali: sfide e opportunità per Comuni e Città metropolitane
Water management
Water management in Italia: verso una transizione “smart” e “circular” 
LE RISORSE
Transizione digitale, Simest apre i fondi Pnrr alle medie imprese
Prospettive
Turismo, cultura e digital: come spendere bene le risorse del PNRR
Analisi
Smart City: quale contributo alla transizione ecologica
Decarbonizzazione
Idrogeno verde, 450 milioni € di investimenti PNRR, Cingolani firma
Unioncamere
PNRR, imprese in ritardo: ecco come le Camere di commercio possono aiutare
I fondi
Industria 4.0: solo un’impresa su tre pronta a salire sul treno Pnrr

Articoli correlati