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1 Iquadernidi A cura di Alberto Mucci Le reti di telecomunicazioni diventano intelligenti Una buona notizia viene presentata in questo Quaderno di Telèma. Sta cambiando (e cambierà maggiormente nel prossimo futuro) la qualità della telefonia, di quella fissa e di quella mobile. Si telefonerà, cioè, più facilmente, senza quelle disfunzioni che purtroppo si registrano oggi (e non soltanto in Italia) con il forte aumento del traffico. E si telefonerà (è una speranza fondata) a prezzi più contenuti. Il motore del cambiamento sta nel ridisegno operativo delle reti. Progettate per le conversazioni telefoniche a voce, le reti vengono ora ristrutturate per essere idonee al traffico Internet e all utilizzo della banda larga. I cambiamenti, come spieghiamo in questo Quaderno con esempi e testimonianze degli operatori, avverranno negli apparati tecnici delle centrali e si svilupperanno su due piani strettamente connessi: uso delle tecniche ottiche; utilizzo di tecniche basate sul protocollo Internet. Le reti che verranno ridisegnate avranno una specifica caratteristica: la dinamicità. Dovranno essere in grado di fornire risposte in maniera automatica e veloce alle richieste di traffico dell utenza. Le reti dovranno cioè essere intelligenti. Obiettivo costoso (gli investimenti prevedibili sono dell ordine di alcuni miliardi di euro nell arco di 3-4 anni). Ma obiettivo da centrare perché il nostro sistema paese mantenga nel settore una riconosciuta leadership. Supplemento al numero di Marzo n.204 di Media Duemila

2 Indice Come cambiano le reti La rete del trasporto e la sua evoluzione L avvento della fotonica e il lancio delle nanotecnologie La gestione delle reti dinamiche L esperienza WIND nelle reti La Rete di Trasporto di Albacom I sistemi ottici di trasmissione Router per una soluzione vincente per reti flessibili Più intelligenza nelle reti Il progetto IST LION Il progetto IST ATLAS Un GigaPop in area pisana Il Quaderno è stato realizzato dall ing. Francesco Matera della Fondazione Ugo Bordoni, e dal direttore generale prof. Guido Salerno, con la collaborazione dell ing. Pierluigi Franco di Pirelli Labs; dr.ssa Valentina Brizi di Telecom Italia; dr. Ovidio Michelangeli di Wind; dr. Francesco Verro di Albacom; dr. Carlo Cavazzoni, dr. Alessandro D Alessandro, dr. Antonio Manzalini, dr. Roberto Morro di TILAB; prof. Piero Castoldi della Scuola S. Anna di Pisa; dr. Massimiliano Amir- Cavo in fibra ottica di Wind

3 Le reti di telecomunicazioni diventano intelligenti Come cambiano le reti In questi ultimi mesi stiamo assistendo ad una grande rivoluzione nel mondo delle comunicazioni grazie alla diffusione del mondo internet. Ma le reti attuali sono in grado di affrontare questa rivoluzione? E per gli utenti quanto costeranno gli eventuali cambiamenti? A queste due domande abbiamo una unica risposta: gli operatori stanno cambiando le reti proprio per cercare di rendere efficiente la diffusione delle informazioni e diminuire il costo per gli utenti. Ma in cosa la rete dovrà cambiare? Lo scopo di questo Quaderno è proprio quello di illustrare i passi fondamentali di questa evoluzione. Innanzitutto ci riferiremo alla cosiddetta rete del trasporto, o rete fissa, che è quella che collega le centrali e su cui transita tutta l informazione (telefonia fissa, telefonia mobile, dati, videocomunicazione). E evidente che sarebbe importante non ricostruire interamente la rete, visto gli enormi investimenti fatti negli ultimi 20 anni. E infatti non verranno cambiati i collegamenti in fibra ottica che collegano le centrali, che tanto sono costati con i loro scavi, ma verranno semplicemente sostituiti alcuni apparati nelle centrali. La rete del futuro diverrà sempre più dinamica e intelligente e cioè in grado di rispondere alle esigenze degli utenti in termini di traffico, ottica con l installazione dei potenti sistemi WDM e soprattutto IP e cioè basata sul protocollo internet. Questo cambiamento richiederà Ing. Francesco Matera, ricercatore della Fondazione Ugo Bordoni e coordinatore del progetto europeo IST ATLAS l investimento di diverse centinaia di milioni di Euro da parte degli operatori, ma i benefici saranno enormi, come già mostrato dal forte gradimento mostrato da alcuni grandi utenti. Questo Quaderno è così strutturato: dopo una parte introduttiva che descriverà come è fatta la rete del trasporto e come cambierà nell immediato futuro, figurano i contributi degli operatori di telefonia fissa e delle manifatturiere che approfondiranno la loro visione sulla evoluzione della rete, e saranno inoltre riportati i principali risultati di tre progetti di ricerca dedicati a questo argomento

4 I quaderni di Telèma La rete del trasporto e la sua evoluzione La rete di trasporto è quella parte della rete di telecomunicazione che consente di connettere tra loro i punti in cui sono terminati i servizi offerti ai clienti finali e quindi rappresenta l infrastruttura su cui passano tutti i tipi di traffico, da quello della telefonia fissa e mobile a quello dati ed in particolare internet. La rete del trasporto comprende sia la rete di giunzione (che connette le centrali a livello metropolitano) che dorsale, ed è quindi costituita da una miriade di connessioni con lunghezze che variano dal chilometro a qualche migliaio di chilometri. E la rete su cui sono stati fatti sempre i maggiori investimenti e rappresenta quindi per ogni paese un patrimonio enorme. La rete del trasporto ha avuto una evoluzione negli anni passati basata sulle esigenze del traffico vocale; in particolare negli ultimi vent anni tale rete ha subito una grande rivoluzione grazie alla innovazione che è stata portata dalla nascita delle comunicazioni ottiche. In Italia sono stati installati migliaia di chilometri di cavi in fibra ottica, e questo pone il nostro paese in una situazione di avanguardia nel mondo. E certo che le capacità che oggi sono disponibili nella rete del trasporto sono sicuramente di gran lunga superiori alle esigenze del traffico attuale, ma la struttura di queste reti potrebbe essere non adatta a sopportare le esigenze del traffico del futuro specialmente se vi sarà, come si spera, una forte diffusione della larga banda a casa dell utente. Due sono infatti gli aspetti che le future reti di telecomunicazioni dovranno prendere in considerazione: il forte incremento di banda e la natura del traffico che sarà completamente diversa da quella del traffico telefonico. Attualmente queste reti sono basate sulla commutazione di circuito ma l assegnazione di connessioni a larga banda è una operazione lenta perché fatta ancora manualmente e che può richiedere anche dei giorni per essere effettuata. Questa limitazione non è stato un problema fino ad oggi, in quanto il traffico trasportato dalle reti era essenzialmente telefonico e quindi con un comportamento costante nel tempo. Ma con l avvento di Internet e con la diffusione della larga banda, le reti attuali potrebbero avere grossi problemi e sicuramente dei grossi costi perché per supportare dei picchi di traffico intensi ed istantanei le capacità dei collegamenti dovrebbero essere fortemente sovradimensionate. Oggi si è quindi diffusa la convinzione che le nuove reti di telecomunicazioni dovranno essere realizzate con la presenza di tecniche in grado di assegnare banda in maniera rapida e automatica per rispondere in maniera molto efficiente alla richiesta degli utenti. Sulla base di queste considerazioni ci si aspetta una profonda rivoluzione che colpirà tutta la rete del trasporto e che avverrà seguendo due strade fondamentali: * i) un ulteriore profondo inserimento delle tecniche ottiche * ii) un controllo della rete basato sul paradigma dell Internet Protocol (IP). Le tecniche ottiche, oltre che a consentire l ulteriore inserimento nella rete dei potentissimi sistemi multicanale (Wavelength Division Multiplexing, WDM, o ancor meglio i sistemi Dense WDM, DWDM) permetteranno anche il processamento del segnale a livello ottico, eliminando sempre più quella cascata di processi di conversione ottici-elettrici e elettriciottici per l attuale elaborazione del segnale. Elementi fondamentali di queste nuove reti saranno i routers che sono dispositivi che permettono l instradamento dei pacchetti all interno di un nodo. L utilizzo delle nuove tecnologie permetterà di costruire reti in grado di realizzare una commutazione automatica a livello ottico. Nella nomenclatura tecnica tali reti sono chiamate Automatic Switched Optical Networks (ASON). Il piano di controllo basato sul paradigma IP è una delle innovazioni

5 Le reti di telecomunicazioni diventano intelligenti più importanti che è richiesto alla rete del trasporto e questo risulta evidente dal fatto che i pacchetti IP al momento presentano un trattamento molto complesso nella rete, che era stata concepita per un traffico vocale. Questo complesso trattamento è una delle origini dei forti costi di internet per l utenza. Vediamo ora più nel dettaglio i due percorsi di evoluzione della rete che abbiamo precedentemente introdotto. Tecniche ottiche Ci sarà una evoluzione nei sistemi di trasmissione con lo sfruttamento dei collegamenti in fibra ottica già esistenti e l incremento della capacità avverrà mediante l introduzione sia di sistemi singolo canale con capacità più elevate (10 Gbit/s e 40 Gbit/s) e di sistemi WDM. Si ricorda che in una singola fibra ottica possono essere trasmessi contemporaneamente centinaia di canali, caratterizzati da una lunghezza d onda (o frequenza o più semplicemente colore). Verranno utilizzate tecniche particolari per adattare le fibre già presenti alle esigenze dei nuovi sistemi. Per quanto riguarda i formati di trasmissione, si cercherà di utilizzare tecniche più semplici e più economiche dell SDH (o SONET) e soprattutto più idonee alla informazione IP. SDH (Synchronous Digital Hierarchy) e SONET sono dei sistemi di trasmissione basati su tecnologie sincrone che permettono la multiplazione nel dominio del tempo di segnali a più basso bit-rate, utilizzando inoltre delle tecniche di protezione e segnalazione. I sistemi SDH si sono diffusi in Europa mentre i SONET nel Nord America. Sono attualmente i sistemi di trasmissione più diffusi. Per dare una idea della complessità attuale nel trattamento del traffico internet, basti pensare che oggi i pacchetti IP sono prima fragmentati e inseriti in pacchetti di tipo ATM (che è una tecnica che si era molto diffusa negli anni 90) che sono a loro volta inseriti nelle trame dei sistemi SDH. Per questo sarà innanzitutto necessaria una semplificazione del trasporto dei pacchetti IP utilizzando tecniche denominate IP over WDM, il che significa l eliminazione innanzitutto dello strato ATM e poi di quello SDH, almeno nelle reti su corte distanze (accesso e metro) dove sono richiesti costi più ridotti al trasporto della informazione. Tra le varie soluzioni che sono presenti per la trasmissione di tipo IP over WDM possiamo riportare quella che al momento sta riscotendo molto successo e cioè la GigabitEthernet (GE), che ha un costo di gran lunga inferiore all SDH, anche se non è indicata per lunghi collegamenti (>100 km). Per questo è probabile che mentre in area metropolitana si assisterà ad una profonda installazione di sistemi GE, nell area dorsale sarà ancora l SDH ad avere un ruolo preminente. Inoltre oggi è presente una nuova proposta che prevede la mappatura di segnali numerici diversi all interno di una stessa struttura numerica a cui si è dato il nome di canale ottico (Och, Optical Channel). L Och non ha limitazioni intrinseche in termini di distanza. Possiamo concludere che le future reti nazionali saranno costituite da un insieme di reti; in ogni rete circoleranno segnali adatti alla caratteristiche della rete stessa, per esempio segnali di tipo multicanale (WDM) con formato GE in area di raccolta, mentre nelle aree regionali i sistemi predominanti saranno ancora gli SDH. Tra i dispositivi che permetteranno il processamento del segnale a livello ottico abbiamo gli Optical Add Drop Multiplexer (OADM), gli Optical Cross Connect (OXC) e i convertitori di frequenza. Negli OADM i canali ottici vengono inseriti ed estratti dalla rete. Gli OADM sono dispositivi base per gli anelli ottici e la ricerca sta cercando di far drasticamente scendere il loro prezzo. Gli OXC permettono invece lo scambio di segnali trasportati dalle lunghezze d onda all interno di matrici con moltissime porte. Nelle reti del futuro i nodi saranno connessi tra loro realizzando diverse topologie, e per ragioni di ripristino e instradamento è certo che dovranno avere molti

6 I quaderni di Telèma ingressi/uscite. Lo smistamento del traffico avverrà mediante un solo OXC localizzato all interno di ogni nodo. Attualmente gli OXC sono già commerciali ma il loro prezzo è ancora proibitivo, ma si prevede un costo accettabile nel giro di un paio di anni. Il convertitore di frequenza dovrà permettere il cambiamento del colore del segnale secondo le esigenze di traffico, di congestione della rete e di ripristino. I convertitori sono ancora dispositivi in fase di ricerca. Infine un altro dispositivo chiave per la rete ottica di trasporto è il rigeneratore ottico 3R che è quello che permette di ripulire un segnale. Il 3R sta ad indicare 3 processi che devono avvenire sul segnale e che sono l amplificazione, la risagomazione dell impulso e l eliminazione delle fluttuazioni nel tempo. E il dispositivo che attualmente vede con maggiore distanza la sua commercializzazione. Piano di controllo Attualmente vi sono due proposte di architettura che sono la Generalised Multi Protocol Label Switching (GMPLS), definita nell ambito dell Internet Engineering Task Force (IETF), e la ASON, definita in ambito ITU-T. I principi dell architettura GMPLS risiedono nella tecnica (Multi Protocol Label Switching) MPLS, ormai ben consolidata, che permette l instradamento dei pacchetti in maniera più efficiente grazie alla creazione di domini in una rete all interno del quale l indirizzamento è effettuato grazie ad una particolare etichetta numerica aggiunta al pacchetto stesso. Le due proposte sono sostanzialmente complementari e oggi spesso si ricorre alla terminologia ASON- Il mondo delle telecomunicazioni degli anni 90 è stato caratterizzato da due importanti rivoluzioni che non avrebbero potuto aver luogo con l incisività e la rapidità che le ha contraddistinte se non fossero iniziate contemporaneamente. La prima rivoluzione, di carattere tecnologico, ha avuto origine dall introduzione (alla fine degli anni 80) di una nuova tecnologia ottica, la cosiddetta fotonica, che ha reso possibile uno sviluppo estremamente rapido e a costi relativamente bassi delle reti di telecomunicazioni a lunga distanza. Il termine fotonica, in analogia al termine elettronica, GMPLS proprio per indicare le future reti dinamiche. L aspetto più rilevante della architettura GMPLS/ASON è che permette una assegnazione automatica di banda, che avviene mediante una verifica da parte del piano controllo sullo stato delle risorse tra i nodi e permette di instaurare i collegamenti in tempi dell ordine dei secondi. Queste operazioni avvengono mediante uno scambio di informazioni che può essere gestito a livello centralizzato (overlay model) o periferico (peer model). Francesco Matera (Fondazione Ugo Bordoni) L avvento della fotonica e il lancio delle nanotecnologie indica la capacità di manipolare l informazione che viaggia sotto forma di luce all interno delle fibre ottiche rimanendo nel campo ottico (fotoni), senza doverla riconvertire a livello elettronico (elettroni). Il primo dispositivo fotonico è stato l amplificatore ottico, in grado di amplificare un segnale luminoso senza bisogno di convertirlo a livello elettronico, che Pirelli per prima al mondo ha realizzato e commercializzato nel La tecnologia fotonica ha consentito di passare in breve tempo da sistemi di telecomunicazioni che supportano un canale di trasmissione a

7 Le reti di telecomunicazioni diventano intelligenti Mbit/s per ogni fibra ottica a sistemi che supportano più di 100 canali a 10 Gbit/s su ogni fibra, con un aumento di capacità trasportata per fibra ottica di circa 2000 volte. La seconda rivoluzione, relativa ai servizi, si può riassumere nella parola internet. Non c è bisogno di dilungarsi a spiegare cosa sia internet, ma è utile sottolineare un aspetto: la rivoluzione di internet è stata la prima ad avvenire alla velocità del computer, visto che la rivoluzione precedente, quella portata dell elettronica, è avvenuta in un mondo in cui l elettronica ancora non c era. Ma senza la fotonica internet non sarebbe diventato il fenomeno di massa che tutti oggi vediamo in tempi così rapidi. La situazione negli anni 90 Il meccanismo che si è instaurato e che ha provocato, grazie alla concomitanza delle due rivoluzioni, l effetto a valanga a cui tutti abbiamo assistito, è molto semplice. La diffusione di internet ha reso necessario un incremento molto significativo del traffico dati sulle reti di telecomunicazioni a lunga distanza di tutto il mondo. Tali reti, che fino alla fine degli anni 80 erano dimensionate per trasportare il traffico voce (il cui incremento annuo è relativamente modesto), avrebbero dovuto crescere a dismisura in tempi molto rapidi richiedendo, con le La crisi del 2000 Durante tutti gli anni 90, grazie ai due fenomeni appena descritti, si è assistito ad un fiorire di aziende che, sulla scia delle nuove possibilità di mercato che si stavano aprendo, si sono dedicate alla realizzazione di componenti, apparati, sistemi, reti, servizi innovativi, basandosi su finanziamenti provenienti sia da investitori (venture capitalists) che hanno riversato ingenti investimenti nel settore, sia da un mercato borsistico che premiava tutte le iniziative targate telecom. Il motivo per cui durante l anno 2000 il circolo virtuoso si è interrotto è molto semplice: se da un lato le tecnologie disponibili alla fine degli anni 80, l installazione di un numero enorme di nuove fibre ottiche. E ovvio che se i tempi (e i costi) di adeguamento delle reti a questo nuovo scenario avessero dovuto sottostare al vincolo di realizzazione dei lavori civili necessari per l installazione di nuovi cavi a fibre ottiche, lo sviluppo e la diffusione di internet sarebbero avvenuti molto più lentamente di quanto non sia successo. Invece, con la fotonica, si è avuta la possibilità di moltiplicare il traffico trasportabile su ogni fibra ottica esistente con la sola installazione di apparati di linea che non necessitano di lavori civili, e che quindi comportano tempi e costi estremamente ridotti. Dall altro lato, la fotonica non avrebbe avuto il successo di mercato che l ha contraddistinta per tutti gli anni 90 se non ci fosse stato internet. Infatti, in assenza dell enorme richiesta di traffico dati generato dalla rapida diffusione di internet, la necessità di apparati in grado di moltiplicare rapidamente e a basso costo la capacità trasmissiva di una fibra ottica sarebbe stata molto ridotta e quindi la spinta a moltiplicare in breve tempo il numero di canali supportato dai sistemi fotonici (che nel giro di un anno - il sono passati da 4 a 64 canali) sarebbe stata molto inferiore. previsioni di crescita di traffico sono state rispettare nei fatti, è però vero che a tale crescita non ha corrisposto un analoga crescita dei fatturati degli operatori di telecomunicazioni, che sono l ultimo anello della catena del valore: la forte concorrenza ha infatti provocato drastici cali delle tariffe e quindi un incremento dei fatturati molto inferiore alle aspettative (a titolo di esempio si consideri al politica tariffaria flat-rate, introdotta negli anni 90, che prevede un introito fisso indipendente dal volume di traffico scambiato). Questo aspetto, unito alla concorrenza sempre più agguerrita dei nuovi operatori e agli importanti

8 I quaderni di Telèma investimenti sostenuti per adeguare (e in molti casi a sovradimensionare) le reti al nuovo scenario ha condotto a una crisi del settore che è cominciata dagli operatori appunto (soprattutto i nuovi che erano i più esposti da un punto di vista finanziario) e che si è ripercossa a valanga su tutti i livelli della catena del valore e quindi sui produttori di sistemi, di apparati, di componenti, di fibre ottiche, di cavi. La situazione generale del mercato è ancor più aggravata dal fatto che gli operatori sopravvissuti, oltre ad Come uscire dal tunnel In questa situazione l unica soluzione è far ripartire il mercato partendo dall utente finale, cioè da chi utilizza i servizi. Come accennato in precedenza, il grande sforzo operato negli anni 90 per l adeguamento delle reti di telecomunicazioni al nuovo scenario di internet ha riguardato quasi esclusivamente le reti a lunga distanza, cioè le grandi dorsali nazionali e le reti internazionali/intercontinentali. In ambito regionale/metropolitano e nell ambito dell accesso è stato modificato poco o niente. Il motivo di questo sbilanciamento deriva dal fatto che, nella maggior parte dei casi, l accesso del cliente alla rete avviene oggi come avveniva dieci anni fa, cioè tramite il canale telefonico a 64 kbit/s. Quello che è cambiato è il tempo di connessione che è mediamente di pochi minuti per le telefonate e che invece passa a qualche ora per le sessioni internet. Ma il flusso di bit generato/ricevuto è pressoché invariato (un discorso diverso vale, ovviamente, per le reti a lunga distanza nelle quali confluisce tutto il traffico internet da una nazione all altra e in cui quindi il traffico aggregato è cresciuto enormemente). Un modo di rilanciare il mercato delle telecomunicazioni è quello di aumentare il flusso di bit generato/ricevuto da ogni singolo cliente rendendo disponibili servizi avere a disposizione reti spesso già sovradimensionate, possono approfittare della situazione di difficoltà dei loro concorrenti ed entrare in possesso di infrastrutture pregiate a prezzi da vendita fallimentare. Nell anno 2002, quindi, si fronteggia uno scenario in cui un gran numero di piccoli player nati negli anni 90 è già fallito e molti attori di primo piano del decennio precedente, se esistono ancora, navigano comunque in cattive acque. innovativi che facciano uso, per esempio, di immagini. Un esempio semplice ma significativo è la trasmissione di video in tempo reale che richiede flussi attorno a 1 Mbit/s, quindi circa 15 volte superiori al canale telefonico (altri esempi sono la video telefonia, il video on demand, la tele-medicina, la teleeducation, l entertainment on-line, etc.). Se si diffondessero servizi di questo tipo, per esempio tramite tecnologie tipo ADSL, sarebbe necessario un adeguamento in tempi rapidi non tanto delle reti a lunga distanza, che si portano dietro dalle vicende degli anni 90 un notevole sovradimensionamento, quanto piuttosto delle reti metropolitane/regionali e delle reti d accesso che non hanno ancora subito gli effetti della rivoluzione. In questo modo, nel giro qualche anno, anche le reti a lunga distanza tornerebbero a saturare e sarebbe necessario ripartire con un loro adeguamento per soddisfare le nuove richieste, rilanciando così il mercato delle telecomunicazioni in tutti i livelli della rete. Quanto detto deve però sottostare ad un importante vincolo: il costo. E infatti ovvio che la spesa complessiva destinata dai clienti ai servizi di telecomunicazioni non possa aumentare oltre un certo limite (al quale probabilmente ci siamo avvicinati molto con l introduzione

9 Le reti di telecomunicazioni diventano intelligenti della telefonia cellulare) e che quindi sia necessario fornire servizi a maggiore valore aggiunto a prezzi paragonabili a quelli attualmente praticati per i servizi classici di telefonia. Dal punto di vista dell operatore è quindi necessario che gli apparati che rendono possibile questa nuova svolta abbiano costi paragonabili a quelli degli apparati odierni, anche se con prestazioni enormemente più elevate, capaci di garantire flusso di informazione volte superiori. La soluzione può ancora una volta venire dalla tecnologia fotonica. La fotonica è stata molto utilizzata negli anni 90 nelle reti a lunga distanza perché gli apparati, piuttosto sofisticati e con prestazioni che solo la fotonica può raggiungere, hanno costi compatibili con l impiego dei dispositivi fotonici in essi contenuti. In ambito locale, invece, i costi notevolmente più bassi degli apparati di accesso costringono ad utilizzare dispositivi elettronici, con conseguente limitazione delle prestazioni ottenibili. La causa di questo è legata alla natura dei dispositivi fotonici sviluppati negli anni 90, che sono degli oggetti molto sofisticati da un punto di vista tecnologico, ma dalle dimensioni piuttosto grosse (centimetri) e procedure di produzione e di assemblaggio molto più vicine a quelle dell artigianato di precisione che non agli standard industriali della produzione in volumi. Inoltre, un altra voce di costo significativa dei componenti fotonici è legata all involucro (package) in cui sono contenuti, che contribuisce per una frazione che può raggiungere fino all 80% del costo totale del dispositivo. Se si vuole operare la nuova svolta è quindi necessario introdurre una nuova rivoluzione tecnologica non tanto mirata al raggiungimento di altissime prestazioni, come quella della fotonica degli anni 90, ma che consenta invece di fabbricare componenti fotonici con buone prestazioni ma in grandi volumi e a basso costo, compatibili con l utilizzo in tutte le sezioni della rete. L ottica a basso costo e le nanotecnologie la sfida che Pirelli, già pioniere della prima fase della fotonica con l amplificatore E questa ottico e i sistemi multi-canale in fibra ottica, ha intrapreso all inizio del 2000 investendo in una linea di ricerca e sviluppo tecnologico completamente nuova: le nanotecnologie. Questo termine, utilizzato in vari settori per definire un insieme di tecnologie capaci di eseguire lavorazioni a scala nanometrica (dimensioni di 0,0001 millimetri), assume nell ambito delle telecomunicazioni ottiche un significato ben preciso: la possibilità di fabbricare componenti ottici miniaturizzati (i cosiddetti dispositivi a cristallo fotonico) che permettono di ridurre dalla scala dei centimetri alla scala dei millimetri le dimensioni dei dispositivi fotonici (è la cosiddetta nanofotonica). L utilizzo delle tecnologie nanofotoniche ha come scopo ultimo quello di portare, nella fotonica, una rivoluzione simile a quella avvenuta nell elettronica con il passaggio dalla valvola al transistor e successivamente dal transistor al circuito integrato. Questi due passaggi sono stati il punto chiave per il successo dell elettronica in tutti gli ambiti della vita quotidiana (dalla radio, al telefono cellulare, alle calcolatrici, ai personal computer etc) in quanto hanno consentito di ridurre le dimensioni degli oggetti e, nel contempo, di abbatterne drasticamente il costo. La riduzione di costo deriva principalmente due fattori: da un lato il fatto che la fabbricazione dei dispositivi molto piccoli consente di ottenere milioni di dispositivi con una singola lavorazione automatizzata, portando il costo del singolo dispositivo a livelli minimi. Dall altro il fatto che integrando milioni di dispositivi nello stesso

10 I quaderni di Telèma chip, non è più necessario utilizzare un involucro per ogni dispositivo, ma è possibile utilizzare un involucro singolo (anche se un po più grande) per ogni chip che contiene qualche milione di transistor. Le tecnologie messe a punto da Pirelli consentono di operare per i dispositivi fotonici gli stessi passi che si sono stati fatti in passato per i dispositivi elettronici: miniaturizzazione e integrazione. Per fare ciò è necessario un consistente sforzo di ricerca e sviluppo mirato da un lato a rendere possibile la fabbricazione dei dispositivi su un substrato comune, compatibile con l integrazione; dall altro ad adattare le tecnologie fabbricative, mutuate dal mondo della micro-elettronica ULSI (Ultra Large Scale Integration) alla fabbricazione di componenti fotonici. Dal punto di vista del materiale, Pirelli Labs ha deciso di concentrare gli sforzi sulla tecnologia del Silicio che è la base per la fabbricazione di dispositivi ottici passivi e che sfrutta una piattaforma tecnologica ben consolidata e sicuramente destinata a ulteriore miglioramento come conseguenza della driving force associata alla microelettronica. Tale tecnologia si presta a produzioni su larga scala ed è naturalmente predisposta verso una futura integrazione dell ottica con sistemi elettronici ULSI. Inoltre il silicio è di per sé una scelta compatibile con il requisito di basso costo del prodotto finale, essendo già il substrato circa 100 volte meno costoso di altri materiali semiconduttori quali Arseniuro di Gallio o Fosfuro d Indio. Pierluigi Franco (Pirelli Labs) La gestione delle reti dinamiche Fino agli inizi degli anni Novanta gli apparti della rete di trasporto potevano essere controllati da remoto in misura assai limitata, operando da centri di gestione in cui fossero centralizzate alcune operatività legate alla supervisione ed alla configurazione della rete. Gli apparati infatti erano al più dotati di contatti di massa che fornivano a un centro di gestione remoto un indicazione riepilogativa della presenza di un qualche malfunzionamento interno. Non era possibile effettuare una diagnosi precisa dell eventuale guasto né alcuna operazione di configurazione della rete; la diagnosi e gli interventi erano svolti sempre operando in centrale collegandosi con appositi TAL (Terminali di Accesso Locale) direttamente agli apparati interessati. A partire dalla metà degli anni Novanta, con l avvento di apparati PDH più evoluti e della gerarchia SDH, sono notevolmente aumentate le possibilità di controllo della rete da centri di gestione remoti riducendo sempre più il numero di operazioni di gestione della rete per le quali risulta necessario un intervento manuale direttamente nelle centrali in cui sono installati gli apparati. Per il controllo delle attuali reti di trasporto si dispone di sistemi di gestione (costituiti da software residente in elaboratori potenti) posti in un centro in grado di comunicare con tutti gli apparati controllati allo scopo di consentire di effettuare numerose operazioni di gestione della rete operando da remoto in maniera più veloce ed efficiente. In più i sistemi di gestione offrono in generale agli operatori un interfaccia grafica con la quale è possibile controllare in tempo reale lo stato di funzionamento degli apparati e comandare operazioni di configurazione delle principali componenti (matrici, porte, schede, schemi di protezione). Le funzioni che consentono di controllare la rete risiedono pertanto in massima parte in sistemi centralizzati che realizzano tutte le attività di supporto per la supervisione e la configurazione della rete e dei servizi; gli apparati possono essere controllati da remoto in quanto dispongono di un controllore in grado

11 Le reti di telecomunicazioni diventano intelligenti di comunicare con il centro di gestione da cui ricevono comandi di configurazione. La tecnologia oggi disponibile consente di prevedere architetture di rete con intelligenza maggiormente distribuita; si parla di reti ASON (Automatically Switched Optical Network). In particolare si tende a distribuire direttamente negli apparati l intelligenza necessaria per effettuare operazioni che richiedono tempi di esecuzione estremamente ridotti, quali la scelta dell instradamento di un nuovo circuito, la configurazione o la cessazione di un servizio, il reinstradamento dei flussi in seguito a guasti, l aggiornamento della topologia di rete dopo operazioni di manutenzione. Queste ultime operazioni sono oggi svolte dai sistemi centralizzati con tempi di esecuzione che variano da alcuni minuti a qualche decina di minuti mentre, grazie alle nuove tecnologie, potrebbero essere effettuate automaticamente dagli apparati se dotati di intelligenza distribuita in tempi che variano dalle decine di millisecondi a qualche secondo. E così possibile utilizzare in maniera molto più efficiente le risorse di rete disponibili, riducendo significativamente il costo del bit trasportato, ed offrire allo stesso tempo nuovi servizi difficilmente realizzabili con architetture di gestione tradizionali. I principali vantaggi di un architettura ASON sono: - Reinstradamento veloce (fast restoration): Permette una maggiore efficienza nell uso della banda senza penalizzare la qualità dei servizi offerti. Le reti di trasporto vengono progettate con topologia a maglia, in quanto i nuovi apparti trasmissivi sono in grado di effettuare una protezione di tipo fast restoration che unisce l elevata efficienza nello sfruttamento della banda (garantita dalla condivisione delle risorse di protezione) con tempi ridotti di recupero del traffico dell ordine di qualche centinaio di ms. - Differenziazione dei servizi in base alla qualità: Con schemi di protezione del tipo restoration è possibile differenziare la qualità del servizio offerto definendo diverse priorità nel recupero del traffico per i differenti servizi. In tal modo è possibile sia fornire elevata qualità per servizi pregiati grazie alla caratteristica di fast restoration (senza penalizzare il grado di efficienza di utilizzo delle risorse di rete) sia livelli di qualità eventualmente inferiore per servizi meno pregiati offrendo l opportunità al gestore della rete di offrire servizi con prezzi differenziati. - Nuovi servizi quali Bandwidth on Demand (BonD) e Optical Virtual Private Network (OVPN): Il servizio di BonD permette di offrire ai clienti l attivazione e la rimozione di servizi di connettività in tempi brevissimi (dell ordine dei secondi) con tariffazione a tempo. Il servizio di OVPN consente di fornire ai clienti una rete privata virtuale sulla quale effettuare autonomamente le operazioni di configurazione dei flussi trasmissivi. Per fornire questi due tipi di servizi è necessario mettere a disposizione del cliente uno strumento attraverso il quale poter richiedere la configurazione o la rimozione di collegamenti trasmissivi. Tali operazioni devono essere svolte in tempi dell ordine dei secondi o di qualche minuto e devono essere correttamente tracciati nei sistemi di tariffazione del gestore della rete. In linea di principio sarebbe quindi possibile realizzare i servizi anche con un architettura di gestione non distribuita consentendo al cliente di inviare le proprie richieste a un sistema centralizzato che provvede ad attivare o a disattivare le connessioni nella rete. Un architettura distribuita facilita l introduzione dei servizi in quanto consente di: * far comunicare gli apparati di confine della rete di trasporto direttamente con gli apparati cliente (attraverso un interfaccia standard UNI). Gli apparati -tipicamente router IP o appartenenti ad altri domini di trasporto- possono richiedere automaticamente, quando sia necessario, l attivazione o la

12 I quaderni di Telèma disattivazione di circuito nella rete di trasporto; * supportare un maggior carico nella rete in quanto i punti di accesso al servizio sarebbero molteplici, identificabili con parte degli apparati di confine della rete di trasporto; * effettuare lo scambio di informazioni per l attivazione e per la rimozione dei servizi utilizzando lo stesso collegamento trasmissivo presente tra l apparto del cliente e l apparato di confine del gestore della rete, senza richiedere ulteriori collegamenti per realizzare accessi diretti al sistema di gestione centralizzato. - Gestione di una rete di trasporto multivendor: Attraverso l uso di protocolli di segnalazione standard tra i nodi, evitando la realizzazione di interfacce di gestione tra sistemi di marca diversa spesso molto complesse e costose. Attraverso l interfaccia standard NNI si garantisce l interoperabilità tra apparati di diversi costruttori o di differenti operatori e attraverso le interfacce UNI si garantisce l interoperabilità tra le eventuali diverse tecnologie (SDH, WDM, IP, ATM) utilizzate nella rete di trasporto e nelle reti client. - Operazioni di manutenzione e ampliamento della rete Queste operazioni possono essere facilitate grazie alle funzioni di autodiscovery possedute dal control plane, ossia alla capacità degli apparti di scoprire autonomamente la topologia della rete in cui sono inseriti. Tramite questa funzione, infatti, gli apparati e i sistemi di gestione sono in grado di adattare in pochi secondi le logiche di instradamento di nuovi servizi e provvedere al recupero del servizio in seguito a guasti mutando la topologia della rete grazie alla possibilità di rilevare in maniera autonoma e veloce la disponibilità dei singoli collegamenti e degli apparati che ne fanno parte. Il funzionamento di un piano di controllo Le reti ASON si basano sull introduzione di un piano di controllo, sovrapposto al piano di trasporto, e di un insieme di protocolli (ad esempio OSPF/OSPF- TE, RSVP/RSVP-TE, LMP) utilizzati per lo scambio di informazioni tra gli elementi di rete (nodi), al fine di instaurare e di abbattere connessioni in maniera distribuita in tutta la rete. Ciascun nodo è equipaggiato con un controllore. L insieme di tutti i controllori della rete costituisce il suddetto piano di controllo ed utilizza il protocollo GMPLS, descritto brevemente in seguito. In generale, i protocolli di routing (ad esempio OSPF/OSPF-TE con estensioni GMPLS) sono utilizzati per scambiare informazioni sulla topologia e sulla raggiungibilità dei nodi in modo da permettere a ciascun di essi di costruirsi la propria mappa Schema di una rete ASON (Telecom Italia)

13 Le reti di telecomunicazioni diventano intelligenti topologica dell intera rete o sottorete. Una mappa topologica è costituita dalle informazioni relative ai nodi e dalle informazioni relative ai collegamenti (link) tra i diversi nodi. Ciascun nodo diffonde periodicamente informazioni relative ai nodi descrivendo il proprio stato (informazione di stato locale). Trasmette, anche, informazioni relative ai collegamenti descrivendo i propri link locali (quelli che lo collegano ai nodi adiacenti). L informazione di routing, che ogni nodo riceve periodicamente dai nodi adiacenti, viene utilizzata per aggiornare la mappa topologica del nodo stesso e, successivamente, è inoltrata a tutti i nodi adiacenti. Questo meccanismo assicura che ciascun nodo della rete abbia costantemente informazioni aggiornate su tutti gli altri nodi e su tutti i link della rete. Nel processo di costruzione di un percorso, il controllore utilizza tutte le informazioni per individuare un instradamento da un punto di origine a uno di destinazione. I protocolli di segnalazione (ad esempio RSVP/RSVP-TE con estensioni GMPLS) sono utilizzati principalmente per scambiare informazioni tra i nodi adiacenti con lo scopo di instaurare e di abbattere le connessioni attraverso la rete o la sottorete. Così, appena è stato instaurato un nuovo percorso, il messaggio di segnalazione deve essere elaborato da tutti i nodi presenti lungo il percorso stesso. I protocolli di segnalazione facilitano la costituzione di una connessione su un particolare collegamento trasmissivo tra una coppia di nodi. A questo scopo trasportano l etichetta assegnata tra ciascuna coppia di nodi adiacenti in modo da consentire la procedura chiamata allocazione d etichetta. Inoltre i messaggi di segnalazione trasportano sia l informazione relativa al punto terminale del cliente, sia quella relativa al routing, che specifica quale instradamento deve seguire un nuovo percorso quando viene instaurato. Per ciascun nodo trasmissivo le connessioni in entrata e in uscita appartenenti allo stesso percorso sono unite insieme tramite una cross connessione creata tra i due nodi terminali. Come risultato di tutte le azioni di segnalazione tra i nodi lungo un percorso e delle cross connessioni che sono costituite in ciascun nodo, viene instaurato il percorso end-to-end dal punto di origine del cliente al punto di destinazione. Nelle reti ASON possono essere disponibili più percorsi fisici tra un cliente ed il nodo di rete di confine e più percorsi fisici tra i nodi di rete adiacenti. Ai fini del routing, le informazioni relative a più percorsi fisici possono essere combinate in modo da costituire un singolo percorso, chiamato traffic engineering (TE-link). Questo meccanismo riduce la quantità di informazioni di routing che deve essere distribuita nella rete. Il protocollo di gestione dei collegamenti, LMP (Link Mnagement Protocol) può essere utilizzato per gestire questi TE-links. Il protocollo gestisce anche la supervisione della connettività del canale di controllo, la verifica della connettività fisica dei link trasmissivi, la correlazione delle informazioni e la gestione dei guasti ad essi relativi. Sebbene ciascun protocollo sia stato predisposto per agire autonomamente, come se fosse un elemento del piano di controllo indipendente, con proprie funzionalità specifiche, esiste una forte dipendenza tra i diversi protocolli. In un architettura di ASON distribuita, il protocollo che gestisce la segnalazione necessita, ad esempio, delle informazioni che il protocollo che gestisce il routing deve fornire in modo da consentire il processo di costituzione di una connessione. Inoltre, il link management deve fornire informazioni sullo stato del collegamento prima che il protocollo che gestisce il routing possa iniziare ad informare tutta la rete del nuovo link. Uno dei compiti principali del controllore è infatti proprio il coordinamento delle varie azioni che sono necessarie per consentire la costituzione o l abbattimento di una connessione in modo distribuito e dinamico

14 I quaderni di Telèma Gestione ASON in Telecom Italia Telecom Italia prevede di utilizzare un architettura di gestione per la nuova rete di tipo ASON che evolva nel tempo man mano che i prodotti che realizzano il control plane risulteranno consolidati e adeguatamente affidabili. In particolare si distinguono tre probabili fasi per l architettura del control plane che da una prima implementazione centralizzata evolva verso una soluzione completamente distribuita. Si prevede perciò una prima fase in cui alcune funzioni tipiche del control plane siano realizzate con un sistema di gestione centralizzato senza introdurre ancora intelligenza all interno degli apparati che compongono la rete. Questa soluzione consente di offrire le principali funzioni previste da un control plane ASON quali il reinstradamento dei circuiti in seguito a guasti, servizi BoD, OVPN (attraverso il classico utilizza di sistemi di Network Management) e differenziazione della qualità di servizio ma con tempi di risposta abbastanza lunghi (dell ordine dei minuti). Una seconda fase prevede la realizzazione di un control plane semidistribuito in cui parte delle funzionalità risultano già presenti all interno degli apparati. In particolare risultano distribuite l insieme di funzioni che consentono di ridurre i tempi di risposta della rete nell esecuzione di operazioni di reinstradamento e di richiesta di attivazione o di disattivazione dei circuiti. In questo caso le caratteristiche del control plane, offerte da un sistema centralizzato, riguarderebbero la raccolta delle richieste di attivazione dei circuiti, la ricerca dell instradamento e la determinazione degli eventuali percorsi alternativi da seguire in caso di guasto. Gli apparati sarebbero già in grado di scambiarsi informazioni relative alla topologia di rete e ai servizi attraverso protocolli di tipo RSVP o simili. In una terza fase è previsto che sia realizzato un piano di controllo completamente distribuito in grado di offrire tutte le funzioni definite negli standard internazionali attraverso lo scambio di informazioni tra i controllori di apparato. In questo caso non è prevista la presenza di un sistema centralizzato in cui risiedano parte delle funzionalità del control plane. Valentina Brizi (Telecom Italia) Schema della futura rete secondo la visione di Telecom Italia

15 Le reti di telecomunicazioni diventano intelligenti L esperienza WIND nelle reti WIND ha realizzato una rete in fibre ottiche molto estesa che copre l intero territorio nazionale con una lunghezza di circa km di fibra. I cavi ottici sono stati posati con le seguenti tipologie di infrastrutture: * Ferrovie dello stato (per la rete Ex Infostrada) * Sui tralicci di tensione dell ENEL (per la rete della Old WIND) * Cavi interrati nel sottosuolo (prevalentemente in ambito urbano e per raccolta clienti) La Rete in fibra ottica WIND I cavi ottici sono stati installati sulle infrastrutture delle linee elettriche dell ENEL per mezzo della tecnica chiamata OPGW (OPtical Ground Wire) che può essere realizzata mediante: * Cavo ottico dielettrico avvolto su conduttore di fase delle linee elettriche. * Cavo ottico dielettrico avvolto su fune di guardia. I cavi installati sono a 24 fibre per quelli di tipo aereo, mentre sono a 4 e 72 fibre per quelli della vecchia rete d Infostrada installati lungo la rete ferroviaria; le tipologie di fibra impiegate sono a standard ITU G.652 e G.655. La copertura in fibra della Wind si estende non solo a livello nazionale (Backbone trasmissivo) ma anche a livello locale grazie agli investimenti eseguiti per la realizzazione di infrastrutture cittadine. (MAN : Metropolitan Area Network). Complessivamente la rete WIND ha km di fibra nella rete dorsale e in quella MAN. La rete di accesso fissa e realizzata per mezzo di cavi ottici che portano in genere 100 fibre. Cavi ottici su linee elettriche aeree

16 I quaderni di Telèma La rete trasmissiva di backbone La rete di Backbone Wind presenta una topologia ad anello ed è costituita da: * anelli SDH distribuiti su tre livelli gerarchici; * sezioni WDM nelle tratte dove c è scarsità o indisponibilità di fibre ottiche; * link SDH in singola via fisica (detti anche punto-punto); * cross-connect 4/3/1 per il grooming e la distribuzione dei flussi nei punti di massima presenza degli utilizzatori. Le direttrici importanti (direttrici di traffico nazionale) sono servite tramite anelli SDH a 10 Gibt/s; lo strato a 10 Gbit/s arriva a coprire l intero territorio nazionale. Le linee guida di pianificazione prevedono che l interconnessione tra vari anelli (dello stesso livello di rete, o tra due livelli diversi) avviene tramite due nodi (dual-homing), fatta eccezione per gli anelli già esistenti (prima delle linee guida) che sono anche singlehoming o a causa della particolare topologia e di alcuni vincoli fisici (es. mancanza di seconda via ottica nell interconnessione tra sedi). Integrazione delle reti trasmissive dorsali Infostrada e Wind delle due reti trasmissive di Wind ed Infostrada è stata realizzata L integrazione creando un livello gerarchico superiore a 10 Gbps chiamato superbackbone come mostrato nella figura seguente. Le tecnologie utilizzate nella rete trasmissiva di WIND sono costituite da quella tradizionale SDH (Sinchronous Digital Hierachy) e DWDM (Dense Wavelenght Digital Multiplexing). Laddove il numero dei flussi da trasportare ha superato la capacità esistente, WIND ha incrementato la potenzialità della rete SDH fino a 10 Gbps (primo operatore Italiano) oppure è ricorsa agli investimenti in WDM. Integrazione delle reti mediante strato di superbackbone Evoluzione della rete La rete trasmissiva di WIND è realizzata con topologie ad anelli in quanto consente una adeguata protezione e una semplice realizzazione. In tali configurazioni ogni nodo è normalmente connesso con altri due nodi e la protezione è configurata per il 100% del traffico. Al crescere delle dimensioni della rete di trasporto emergono però le

17 Le reti di telecomunicazioni diventano intelligenti principali limitazioni di questa topologia e in particolare: * Complessità: una rete ad anelli estesa e costituita da diversi anelli sovrapposti presenta una elevata complessità in sede di pianificazione, provisioning e gestione della rete. * Difficile espandibilità: le reti ad anelli presentano una difficile espandibilità in caso sia richiesta banda aggiuntiva tra alcune direttrici, in quanto la richiesta di tale banda in alcuni link comporta l introduzione di anelli completi. * Scarsa efficienza: la topologia ad anelli presenta una bassa efficienza nella protezione dei link: essendo necessaria una protezione dedicata si ha un incremento della capacità pari o superiore al 100%. * Limitata disponibilità: la topologia ad anelli presenta una bassa capacità di ripristino in caso di guasti multipli; in caso di guasto prolungato o di manutenzione su una tratta, il traffico non viene protetto e un qualsiasi guasto provoca una perdita del traffico veicolato. Per superare le suddette limitazioni e per soddisfare la crescente richiesta di banda, la rete trasmissiva di WIND sta migrando verso una topologia di rete magliata. In tale topologia si inserisce nei nodi principali un Cross Connect di tipo elettro - ottico di elevata capacità connesso con un numero variabile di altri nodi (da 2 a 5). I Cross Connect potranno poi migrare, col crescere del traffico nella rete, ad apparati completamente ottici. La protezione di rete è configurabile per ogni path su diversi livelli di protezione utilizzando le risorse dedicate alla protezione in modo condiviso. L introduzione della rete magliata offre la possibilità di gestire in modo efficiente, automatizzato ed intelligente le risorse trasmissive tramite le funzionalità di control plane che possono essere distribuite a bordo degli apparati o centralizzate nella piattaforma di gestione. Tra le funzionalità che queste reti offrono si segnalano: * i servizi a valore aggiunto sulla rete di trasporto di wavelength on Rete magliata demand e Optical Virtual Private Network * la semplificazione del management tramite le funzioni di point to point provisioning e automatic topology discovery, tale semplificazione consente in definitiva una diminuzione dei costi operativi della rete (OPEX). Nella figura seguente si individua una Rete ad anelli

18 I quaderni di Telèma possibile realizzazione di strato di rete magliato confrontato con uno equivalente tradizionale ad anelli, oltre ai vantaggi evidenziati si sottolinea che la topologia magliata consente di realizzare una protezione condivisa e quindi di limitare il numero di risorse trasmissive totali; questo consente di ridurre gli investimenti di rete CAPEX relativi alle interfacce aggregate degli apparati e ai link DWDM necessari per l interconnessione. In definitiva emerge che, al crescere del traffico sulla rete, la topologia magliata consente una riduzione degli investimenti. L impiego in rete della topologia magliata con protezione condivisa (restoration) non comporta solamente l introduzione in rete di nuovi apparati con la relativa piattaforma di gestione, ma ha un impatto sui diversi enti che si occupano della rete che si possono sintetizzare in: * definizione e assegnazione ai circuiti di diverse classi di servizio in base agli obiettivi di disponibilità fissati; * nuove modalità di pianificazione della rete che dovrà essere supportata da adeguati tool di simulazione; * Nuove modalità di effettuare il provisioning e l esercizio della rete mediante le funzionalità messe a disposizione dalle reti ottiche intelligenti (point to point provisioning, automatic topology discovery) Ovidio Michelangeli (WIND) La Rete di trasporto di Albacom La disponibilità di una rete proprietaria di lunga distanza, presente in modo capillare su tutto il territorio è di importanza strategica per un operatore alternativo di telecomunicazioni (OLO) in quanto consente di diminuire la dipendenza dall operatore dominante, ad esempio abbattendo i costi derivanti dall affitto di circuiti. La rete di trasporto di Albacom nasce nel 1998 con il conferimento da parte di ENI (azionista insieme a BNL, British Telecom e Mediaset di Albacom) della infrastruttura ottica (G.653), facente Consorzio Pan-Europeo BT

19 Le reti di telecomunicazioni diventano intelligenti parte della dorsale principale di distribuzione del metano (cosiddetto Metanodotto Algerino) e da una serie di gasdotti minori. Negli anni successivi la dorsale Albacom è stata completata con ulteriori interventi infrastrutturali, realizzati con lo scopo di raggiungere le principali aree metropolitane dove si concentra la clientela business e di connetterla alla rete del consorzio pan-europeo BT- Ignite (57000 km di fibra ottica in grado di collegare 300 tra le principali città europee). Nel gennaio 2001 Albacom sviluppa ulteriormente il proprio backbone acquisendo il 60% di Basictel, società costituita dalle Ferrovie dello Stato (che ne detiene il restante 40%), il cui principale asset è costituito dal diritto di esclusività di fruire della rete elettrica di alimentazione primaria delle Ferrovie per la posa di fibra ottica (G.652/G.655) incorporata all interno della fune di guardia degli elettrodotti. Ciò ha permesso ad Albacom di completare la posa del cavo ottico, che si sviluppa per oltre 3000 km di tracciato, in tempi notevolmente ridotti in confronto a quelli che avrebbe richiesto lo scavo. Albacom ha quindi dato vita ad una rete integrata, il cui sviluppo complessivo ammonta ad oltre 6300 km, in grado di sfruttare al massimo le sinergie derivanti dalla complementarietà delle infrastrutture ottiche di Albacom e Basictel. L integrazione delle reti, oltre che Rete Albacom garantire una ottimizzazione degli investimenti complessivi, fornisce la possibilità di inserire in uno scenario flessibile e dinamico l architettura finale della rete di trasporto. Infatti, mentre adesso, sulla topologia di rete a magliatura spinta (risultante dalla integrazione delle reti) è possibile individuare con facilità l architettura di rete ad anelli SDH (SDH over WDM), in futuro con la medesima infrastruttura sarà possibile erogare, ad esempio, servizi IP direttamente sullo strato ottico implementato sul livello WDM. Il criterio di scelta della tecnologia da utilizzare per illuminare i portanti ottici della rete integrata è stato sempre orientato alla progettazione di una rete di trasporto in grado di recepire con flessibilità la repentina dinamica del mercato della larga banda. In tal senso si è scelto di sovrapporre al livello fisico uno strato ottico in tecnologia DWDM (con sistemi opportunamente dimensionati ed adattati alle caratteristiche ottiche dei vari portanti G.652, G.653 e G.655). Sulla maggior parte della rete sono impiegati sistemi DWDM in configurazione punto-punto con la possibilità di multiplare fino a 40 canali ottici spaziati a 100GHz in banda C ed in grado di ricevere segnali fino a 10Gbps direttamente in ottica colorata (secondo la griglia definita nello standard G.692) o in ottica grigia (G.957) mediante moduli aggiuntivi per la trasposizione della lunghezza d onda. Esiste la possibilità inoltre di incrementare il numero di canali mediante interlacciamento di un ulteriore pettine da 40 canali spaziati a 100GHz, ottenendo un sistema multicanale con complessive 80 lunghezze d onda spaziate a 50GHz in grado di trasportare una capacità totale, per coppia di fibre, pari a 0,8 Tbps. Con uno strato DWDM di tale potenzialità si creano i presupposti per la futura evoluzione ad una Rete di Trasporto interamente Ottica secondo gli standard G.872. Sullo strato DWDM si prevede di realizzare, con tecnologia SDH, il livello di trasporto in grado di veicolare con elevati livelli di sicurezza, flessibilità, scalabilità e affidabilità le necessità del backbone trasmissivo

20 I quaderni di Telèma mediante una architettura gerarchica su base territoriale. La suddivisione su base geografica permette la diversificazione delle tipologie di traffico ed una più efficiente distribuzione dello stesso in modo da bilanciare la stratificazione del livello SDH. I tipi di segnali trasmissivi veicolati attraverso la rete SDH sono conformi agli standard G.703 per le interfacce elettriche (2Mbps, 34/45Mbps, 155Mbps) e G.957/958 per le interfacce ottiche. L affidabilità della rete è garantita implementando, su tutti gli anelli, il meccanismo di protezione del traffico secondo lo schema SNCP - Sub Network Connection Protection (così come definito negli standard G.803 e G.841) realizzato con la ridondanza del percorso mediante duplicazione del flusso sull apparato di partenza e selezione per qualità sull apparato di arrivo. Inoltre lo scambio di traffico di interconnessione fra anelli regionali ed anelli nazionali è realizzato in modalità DNI - Dual Node Interworking (G.842) in modo da garantire la disponibilità del traffico di interscambio anche in presenza di complesse casistiche di guasto multiplo. Francesco Verro (Albacom) I sistemi ottici di trasmissione in rete dei sistemi di trasmissione dei segnali digitali tecnologia ottica ha L introduzione segnato un salto di qualità enorme nelle comunicazioni a lunga distanza e ha permesso la capillare diffusione dei servizi di telecomunicazione a livello planetario. La forza propulsiva delle trasmissioni in fibra ottica non è affatto esaurita: al contrario, a dispetto degli alti e bassi del mercato delle telecomunicazioni, continua ad essere alimentata da costanti innovazioni tecnologiche rese sempre più rapidamente disponibili per migliorare il servizio offerto agli utenti. Rispetto all utilizzo di segnali elettrici, i sistemi di trasmissione ottica permettono di coprire distanze lunghissime - i sistemi Marconi arrivano a distanze record di 5000 km - di muovere quantità ingenti di dati in tempi brevissimi (ad una velocità di trasmissione fino a 40 Gb/s per canale ed oltre) ad un costo conveniente per l utente finale e con una qualità del servizio assoluta - la probabilità di errore sul bit dei sistemi ottici è ora inferiore ad un millesimo di miliardesimo - e con un affidabilità totale garantita da protezioni di rete e di apparato. I sistemi di trasmissione ottica DWDM permettono di trasmettere più segnali luminosi contemporaneamente sulla stessa fibra ottica mediante l assegnazione ad essi di frequenze diverse. Ad oggi sono 160 i canali ottici trasportabili con una velocità per ciascuno di essi pari a 10Gb/s, ma in futuro la velocità possibile sarà di 40 Gb/s: ciò renderà possibile fornire una larghezza di banda pressoché infinita coprendo qualunque distanza. I sistemi di trasmissione ottica sono costituiti da uno o più collegamenti in fibra ottica, due apparati terminali per la trasmissione e la ricezione del segnale e da amplificatori di linea che permettono di mantenere il segnale ottico ad una potenza sufficiente a garantire la sua propagazione all interno della fibra che, come ogni mezzo trasmissivo, influisce sul segnale attenuandolo e distorcendolo in maniera più o meno accentuata a seconda delle caratteristiche della fibra e del segnale stesso. Se da un lato il processo di amplificazione ottica permette di superare l attenuazione della fibra, dall altro introduce rumore e disequalizzazione fra i canali. Nella progettazione dei sistemi ottici di trasmissione è necessario, pertanto, utilizzare componenti particolari, ma per sfruttare al meglio le caratteristiche di questi componenti e per raggiungere il massimo delle prestazioni nella trasmissione, è necessario, come da

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