Rubrica settimanale #SosTech, frutto della collaborazione tra Key4biz e SosTariffe.
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Italia
La diffusione commerciale di servizi di connettività a Internet attraverso la fibra ottica è storia piuttosto recente in Italia. Proprio per fare il punto sullo stato dell’arte della copertura sul territorio nazionale, SosTariffe.it ha pubblicato prima uno studio elaborato sulla base delle informazioni disponibili al 28 febbraio 2014, quindi un approfondimento sulle architetture di rete impiegate e sulla diffusione delle infrastrutture in fibra ottica al 31 maggio 2014. A SosTariffe.it si consiglia di fare riferimento anche per avere una panoramica delle offerte di mercato che permettono di accedere a Internet su fibra ottica e per fruire di un servizio di comparazione che consente di confrontare le medesime.
Cenni storici
Se la storia della diffusione commerciale della fibra ottica in Italia è recente, le prime fibre ottiche per le telecomunicazioni sono invece datate 1970, quando le stesse furono realizzate presso i laboratori della Corning Glass Work, dopo un programma di ricerca avviato nel 1966, ricorda ANFoV (Associazione per la convergenza nei servizi di comunicazione) in uno studio sulle reti NGAN (Next Generation Access Network), riguardante nello specifico il catasto delle infrastrutture e i criteri tecnologici realizzativi.
A dare uno slancio decisivo per l’utilizzo delle fibre ottiche nel campo delle telecomunicazioni fu lo sviluppo parallelo degli apparati trasmissivi. “Infatti, già a metà degli anni ’70, fu implementato e realizzato il laser e fu proprio la disponibilità di una sorgente coerente e monocromatica a stimolare lo studio delle potenzialità delle fibre ottiche per trasmettere grandi quantità d’informazioni”, informa il documento di ANFoV.
Le prime sperimentazioni in Italia in ambito di telecomunicazioni
Anche in Italia si è proceduto negli anni Settanta del secolo scorso allo studio e alla sperimentazione di soluzioni per la trasmissione di informazioni attraverso la fibra ottica. CSELT (Centro Studi e Laboratori Telecomunicazioni), in collaborazione con SIP (Società Italiana per l’Esercizio Telefonico), Pirelli e Sirti, nell’ambito del progetto COS 2, installò il primo cavo ottico sperimentale all’interno del centro studi medesimo, per effettuare prove ambientali e di stabilità prima della sperimentazione in campo.
Nel 1977, a Torino, fu realizzato il primo impianto che collegava due centrali SIP (Stampalio e Lingotto) con un cavo a fibre ottiche realizzato da Pirelli con fibre ottiche Corning. Il progetto COS 2 portò con sé il primo collegamento in fibra ottica in ambito cittadino e costituì un ottimo esempio di collaborazione tra ricerca, esercizio e industria, evidenzia ANFoV.
Il dispiegamento della fibra ottica nelle reti di lunga distanza
Nel 1985, fu prodotto il primo cavo transatlantico in fibra ottica. Per la diffusione della fibra ottica nelle reti di lunga distanza e in quelle metropolitane, decisivi furono anni ’90 del secolo scorso. Nel 1993 vennero gli amplificatori ottici e i nuovi sistemi di trasmissione WDM (Wavelenght Division Multiplexing), che consentirono di trasmettere più canali utilizzando più lunghezze d’onda sulla stessa fibra ottica.
“Per dare un’idea della capacità trasmissiva raggiungibile al giorno d’oggi da una singola fibra ottica, possiamo dire che si possono trasmettere più canali a lunghezze d’onda diverse fino ad avere una capacità trasmissiva complessiva di 80 Gbit/s e oltre, che equivale a trasmettere su una sola fibra ottica, più fine di un capello, 10.000 canali video in qualità DVD”, esemplifica ANFoV.
La struttura fisica
La fibra ottica è una struttura cilindrica di materiale dielettrico, attraverso cui possono esplicarsi azioni elettriche e che può dunque essere sede di un campo elettrostatico. Detta struttura è formata da due elementi: uno esterno denominato mantello (cladding) e uno interno chiamato nucleo (core). È in quest’ultimo che è confinata la maggior parte della radiazione elettromagnetica, precisa ANFoV.
La fibra ottica per le telecomunicazioni
In ambito di telecomunicazioni, la fibra ottica è costituita essenzialmente da silice vetrosa (SiO2), la quale può essere più o meno drogata con altri elementi (per esempio, con il Germanio). “In realtà esistono anche fibre plastiche per TLC, essenzialmente multimodali”, aggiunge ANFoV.
Le fibre ottiche si dividono in due grandi raggruppamenti: le fibre ottiche multimodali (Multi Mode) e le fibre ottiche monomodali (Single Mode), a seconda che si propaghino o no anche i modi secondari oltre al modo elettromagnetico fondamentale, cui è associata la maggior parte della potenza ottica.
Affinché la radiazione elettromagnetica sia la più possibile confinata all’interno del core, propagandosi per riflessione totale sulla superficie del cladding, il nucleo della fibra ottica deve avere un indice di rifrazione (densità) superiore a quello del mantello. “La dimensione del nucleo varia dagli 8 fino a un centinaio di µm (nanometri, n.d.R.), a seconda che si realizzino delle fibre ottiche monomodali o multimodali, mentre quella del mantello è di 125µm”.
L’insieme di mantello e nucleo è protetto esternamente da un doppio strato di materiale polimerico, definito coating, applicato in via diretta nella linea di filatura della fibra ottica. Una soluzione adottata per proteggere la fibra ottica da abrasioni o agenti corrosivi che ne minerebbero l’affidabilità meccanica. Il diametro complessivo della fibra con il rivestimento è pari a 250 µm.
I profili di indice di rifrazione
ANFoV passa poi a illustrare i profili di indice di rifrazione, che in una fibra ottica si distinguono in Graded Index e Step Index. Nel primo caso, il profilo d’indice di rifrazione della fibra ottica segue un andamento graduale sia nel nucleo che nel mantello, con un massimo al centro del core. Nel secondo caso, invece, l’andamento del profilo è di tipo a gradino, vale a dire l’indice di rifrazione rimane costante lungo tutta la sezione del nucleo, cambiando in modo significativo al mantello.
Le fibre ottiche Graded Index sono state sviluppate per tentare di ridurre il fenomeno della dispersione modale, che produce nelle fibre multimodali un allargamento dell’impulso man mano che si propaga in fibra ottica. “Infatti, immaginando il segnale ottico come un insieme di raggi di luce, è semplice immaginare come questi abbiano percorsi diversi: da quello parallelo all’asse della fibra ottica, a quello che continua a “rimbalzare” tra core e cladding fino all’estremità opposta della fibra”, spiega ANFoV. E ancora: “Il raggio parallelo all’asse della fibra ottica seguirà il percorso più breve, ma incontrerà nella fibra ottica graded il massimo indice di rifrazione e quindi avrà la minima velocità. Viceversa i raggi non paralleli all’asse seguiranno percorsi più lunghi ma più veloci: è come se la fibra ottica graded fosse costituita da un insieme di lenti che tendono a rifocalizzare continuamente i raggi verso l’asse”.
Fonte (immagini riguardanti la struttura fisica della fibra ottica)