Infrastruttura multiservizio in fibra ottica negli edifici residenziali

In Italia, la Legge 164 dell’11 novembre 2014 [2], che recepisce la Direttiva Europea 2014/61/EU [3], prevede che, dal 2017, tutti i nuovi edifici siano dotati di un’infrastruttura fisica multiservizio passiva, che si articola nei seguenti elementi:

• Disponibilità di opportuni spazi installativi
• Centro Stella Ottico di Edificio (CSOE), installato presso il punto di accesso dei servizi disponibili da reti esterne (servizi di connettività a larga banda e segnali televisivi)
• Fibre ottiche che interconnettono ciascuna unità immobiliare con il CSOE. È prevista la posa di 4 fibre ottiche monomodali per ciascuna unità immobiliare, di cui 2 per i servizi televisivi e 2 per i servizi broadband, attestate presso lo STOA (Scatola di Terminazione Ottica di Appartamento). Lo STOA si trova all’interno del QSDA (Quadro Distributore Segnali di Appartamento), che rappresenta il punto d’ingresso dei segnali televisivi (HNI: Home Network Interface, [4]): da questi ha origine la distribuzione di appartamento dei segnali, che può essere realizzata in modalità tradizionali (cavi coassiali).

La trasmissione dei segnali televisivi terrestri e satellitari su questo tipo di reti ottiche di edificio avviene in modalità “RF over Fibre”, con conversione elettro-ottica dell’intero spettro in radiofrequenza relativo alle bande VHF, UHF e 1^a IF satellitare.

Questa modalità di trasmissione è stata studiata dal CRIT e utilizzata dalla Rai già dai primi anni ’90 [5],[6],[7].

FTTH (Fibre To The Home) e TV via reti a larga banda

Secondo l’Agenda Digitale della Commissione Europea [8], è promosso in modo esplicito in Europa un ulteriore sviluppo ed estensione dell’accesso ad Internet a banda larga e ultralarga. In particolare, entro il 2020:

• L’intera Unione Europea dovrà essere coperta da reti a larga banda con bit-rate di almeno 30 Mbit/s;
• Il 50% dell’Unione Europea dovrà poter accedere alla larga banda con bit-rate di almeno 100 Mbit/s.

Per raggiungere questo obiettivo, superando gli attuali colli di bottiglia legati all’”ultimo miglio”, è necessario che le connessioni in fibra ottica si avvicinino sempre di più all’utente finale, fino a giungere all’architettura FTTH (Fibre to The Home), in cui la fibra è attestata presso ciascuna abitazione.

Numerosi investimenti in questa direzione sono già stati avviati in Italia da parte di più operatori telecom. La tecnologia più utilizzata in questo momento per la realizzazione di un’infrastruttura FTTH è GPON (Gigabit Passive Optical Network), basata su una condivisione della fibra tra 64 (o 128) terminazioni secondo una trama TDM (Time Division Multiplexing).

La televisione in modalità OTT (Over The Top) è senz’altro uno dei servizi che potrà maggiormente beneficiare di questa infrastruttura. Nell’ipotesi di voler distribuire all’interno dell’appartamento, in prospettiva, fino a 10 programmi simultanei, parte in HD e parte in UHD (includendo streaming live, personal video recorder e fruizione su dispositivi secondari quali tablet e smartphone), si può stimare che la necessità di banda per i servizi di TV via Internet sarà entro 30-50 Mbit/s per appartamento, valore compatibile con gli obiettivi minimi dell’Agenda Digitale Europea e con l’attuale tecnologia GPON.

Tuttavia, la distribuzione di un numero così elevato di flussi video simultanei in rete renderà necessario rivedere non soltanto la rete di accesso, ma anche il backbone delle reti telecom, realizzando ad esempio CDN (Content Delivery Network) molto capillari o adottando modalità di trasporto dei segnali in multicast almeno fino all’ultimo miglio.

Una sola fibra può trasportare contemporaneamente molti servizi

L’elevatissima banda passante offerta dalle fibre ottiche può essere efficacemente sfruttata per trasmettervi simultaneamente diversi servizi completamente scorrelati tra loro, multiplandoli su diverse lunghezze d’onda secondo la tecnica WDM (Wavelength Division Multiplexing). Non è necessario fare alcuna assunzione sui segnali trasportati, che possono essere indifferentemente di tipo “RF over Fibre” oppure digitalizzati, trasmessi nella stessa direzione o in direzione opposta.

Con il termine WDM si indicano in genere sistemi basati su due lunghezze d’onda, a 1310 e 1550 nm. Questa soluzione è stata da tempo adottata in Rai per ottimizzare l’uso delle fibre urbane [9].

Con il termine CWDM (Coarse WDM) si intende invece un sistema WDM con fino a 18 lunghezze d’onda (tra 1270 e 1610 nm) [10]. Infine, con il termine DWDM (Dense WDM) si intende un sistema WDM con un numero ancora maggiore di lunghezze d’onda (fino a 160 canali), ma richiede laser più costosi, con elevata purezza spettrale e stabilità controllata nel tempo.

Ad esempio, a seguito del trasferimento del CRIT dalla sede di Corso Giambone alla nuova sede di Via Cavalli a Torino, per consentire la connettività legata alle esigenze di sperimentazione, è stato realizzato un collegamento su una singola fibra ottica urbana, della lunghezza di circa 10 km, trasportando 8 diversi servizi su altrettante lunghezze d’onda in III finestra, nelle due direzioni. Questo consente un notevole risparmio nei costi di affitto della fibra, mentre il maggiore costo degli apparati ottici rispetto ai collegamenti singoli può essere ammortizzato già il primo anno.