LE TECNOLOGIE DELLE LE TECNOLOGIE DELLE TELECOMUNICAZIONI TELECOMUNICAZIONI

CORSO INTRODUTTIVO CORSO INTRODUTTIVOPER NON TECNICIPER NON TECNICI

Parte Terza:Parte Terza:LE RECENTI EVOLUZIONI DELLE TECNOLOGIE LE RECENTI EVOLUZIONI DELLE TECNOLOGIE

OTTICHEOTTICHE

DOCENTE: COSMO COLAVITO

LE TECNICHE AVANZATE DI TRASMISSIONELE TECNICHE AVANZATE DI TRASMISSIONECENNI STORICI SULLE FIBRE OTTICHECENNI STORICI SULLE FIBRE OTTICHE

1917: 1917: I PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO DEL LASER -I PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO DEL LASER - LIGHT LIGHT AMPLIFICATOR BY STIMULATED EMISSION OF AMPLIFICATOR BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION- VENGONO DEFINITI DA A. EINSTEINRADIATION- VENGONO DEFINITI DA A. EINSTEIN

1951 – 1958: 1951 – 1958: L’APPLICAZOIONE DEL LASER A FREQUENZE L’APPLICAZOIONE DEL LASER A FREQUENZE INFRAROSSE ED OTTICHE VIENE SPERIMENTATO INFRAROSSE ED OTTICHE VIENE SPERIMENTATO DA A.L. SCHAWLOW E C.H. TOWNESDA A.L. SCHAWLOW E C.H. TOWNES

1964: 1964: REALIZZAZIONE DEL LASER A RUBINO (T.H. MAIMAN)REALIZZAZIONE DEL LASER A RUBINO (T.H. MAIMAN)

1966: 1966: KAO E HOCKAM DIMOSTRANO LA POSSIBILITA’ DI OTTENEREKAO E HOCKAM DIMOSTRANO LA POSSIBILITA’ DI OTTENERE FIBRE OTTICHE A BASSA ATTENUAZIONEFIBRE OTTICHE A BASSA ATTENUAZIONE

META’ ANNI ’70: META’ ANNI ’70: VENGONO REALIZZATI I PRIMI COLLEGAMENTI VENGONO REALIZZATI I PRIMI COLLEGAMENTI SPERIMENTALI (IN ITALIA, LABORATORI CSELT)SPERIMENTALI (IN ITALIA, LABORATORI CSELT)

1979: 1979: PRIMO COLLEGAMENTO TRA CENTRALI IN ITALIA (ROMA SUD-PRIMO COLLEGAMENTO TRA CENTRALI IN ITALIA (ROMA SUD-ROMA CENTRO)ROMA CENTRO)

IMPIEGO DEI SISTEMI OTTICI NELLE TELECOMUNICAZIONI IMPIEGO DEI SISTEMI OTTICI NELLE TELECOMUNICAZIONI (RICHIAMO)(RICHIAMO)

PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO DI UN SISTEMA IN FIBRA OTTICA

• IL LASER E’ UNA SORGENTE DI LUCE COERENTE, CHE UTILIZZA IL PASSAGGIO DI ATOMI DA UNO STATO ECCITATO AD UNO STATO FONDAMENTALE, CON EMISSIONE

DI FOTONI.• IL FASCIO DI LUCE PRODOTTO DAL LASER VIENE “MODULATO” DALL’INFORMAZIONE CHE SI VUOLE TRASMETTERE (TRASFORMAZIONE ELETTRO-OTTICA) ED IMMESSO IN

UNA FIBRA OTTICA IN CUI SI PROPAGA A DISTANZA• UN FOTORIVELATORE IN RICEZIONE (FOTODIODO) OPERA LA TRASFORMAZIONE

INVERSA (OTTICO –ELETTRICA)

Le fibre ottiche sono sottili fili di vetro a sezione circolare costituiti da : un nucleo (core) che è la parte illuminata dalla luce, un mantello (cladding) anch’esso di vetro, ma con indice di rifrazione minore del core e da un rivestimento protettivo in plastica (coating)

LO SPETTRO DELLE RADIAZIONI LUMINOSELO SPETTRO DELLE RADIAZIONI LUMINOSE

LA LUCE E’ UN ONDA ELETTROMAGNETICA DELLA LA LUCE E’ UN ONDA ELETTROMAGNETICA DELLA STESSA NATURA DI QUELLE IMPIEGATE NELLE STESSA NATURA DI QUELLE IMPIEGATE NELLE RADIO COMUNICAZIONI E SI PROPAGA NELLO RADIO COMUNICAZIONI E SI PROPAGA NELLO SPAZIO CON LA STESSA VELOCITA’ DI 300.000 Km/sSPAZIO CON LA STESSA VELOCITA’ DI 300.000 Km/s

LE DIVERSE COMPONENTI DELLA LUCE BIANCA SI LE DIVERSE COMPONENTI DELLA LUCE BIANCA SI DISTINGUONO TRA LORO PER LA FREQUENZA CHE DISTINGUONO TRA LORO PER LA FREQUENZA CHE E’ MOLTO PIU’ ELEVATA DELLE ONDE RADIO E SI E’ MOLTO PIU’ ELEVATA DELLE ONDE RADIO E SI ESPRIME DI SOLITO MEDIANTE LA LUNGHEZZA ESPRIME DI SOLITO MEDIANTE LA LUNGHEZZA D’ONDA CHE E’ EGUALE ALLA VELOCITA’ DELLA D’ONDA CHE E’ EGUALE ALLA VELOCITA’ DELLA LUCE DIVISA PER LA FREQUENZALUCE DIVISA PER LA FREQUENZA

LE FIBRE OTTICHE TRASMETTONO LE RADIAZIONI LE FIBRE OTTICHE TRASMETTONO LE RADIAZIONI LUMINOSE TRA CIRCA 800 E1600 nm (VICINO LUMINOSE TRA CIRCA 800 E1600 nm (VICINO INFRAROSSO), CON ATTENUAZIONE MINORE CHE INFRAROSSO), CON ATTENUAZIONE MINORE CHE NELLA REGIONE DEL VISIBILENELLA REGIONE DEL VISIBILE

IN PARTICOLARE ESISTONO TRE INTERVALLI DI IN PARTICOLARE ESISTONO TRE INTERVALLI DI FREQUENZA DETTE “FINESTRE” OVE FREQUENZA DETTE “FINESTRE” OVE L’ATTENUAZIONE DELLE RADIAZIONI IN FIBRA L’ATTENUAZIONE DELLE RADIAZIONI IN FIBRA RISULTA PARTICOLARMENTE BASSARISULTA PARTICOLARMENTE BASSA

TALI FINESTRE SONO CENTRATE INTORNO A:TALI FINESTRE SONO CENTRATE INTORNO A:– 860 nm (Prima finestra)860 nm (Prima finestra)– 1310 nm (Seconda finestra)1310 nm (Seconda finestra)– 1550 nm (Terza finestra)1550 nm (Terza finestra)

LE TECNICHE DI MULTIPLAZIONE OTTICALE TECNICHE DI MULTIPLAZIONE OTTICA

INIZIALMENTE CIASCUNA FIBRA VENIVA UTILIZZATA IMMETTENDO IN ESSA UNA SOLA INIZIALMENTE CIASCUNA FIBRA VENIVA UTILIZZATA IMMETTENDO IN ESSA UNA SOLA RADIAZIONE “MONOCROMATICA” GENERATA DA UN LASER E “MODULATA” DAL RADIAZIONE “MONOCROMATICA” GENERATA DA UN LASER E “MODULATA” DAL FLUSSO NUMERICO IN TRASMISSIONEFLUSSO NUMERICO IN TRASMISSIONE

SUCCESSIVAMENTE, E’ STATO POSSIBILE ALLOCARE NELL’AMBITO DI CIASCUNA SUCCESSIVAMENTE, E’ STATO POSSIBILE ALLOCARE NELL’AMBITO DI CIASCUNA FIBRA PIU’ LUNGHEZZE D’ONDA OTTICHE , CIASCUNA GENERATA DA UN LASER FIBRA PIU’ LUNGHEZZE D’ONDA OTTICHE , CIASCUNA GENERATA DA UN LASER DIVERSO E MODULATA OVVIAMENTE DA UN DIVERSO FLUSSO NUMERICO (WDM = DIVERSO E MODULATA OVVIAMENTE DA UN DIVERSO FLUSSO NUMERICO (WDM = WALENGHT DIVISION MULTIPLEXING)WALENGHT DIVISION MULTIPLEXING)

IN FIGURA SONO RAPPRESENTATE NUMEROSE LUNGHEZZE D’ONDA EGUALMENTE IN FIGURA SONO RAPPRESENTATE NUMEROSE LUNGHEZZE D’ONDA EGUALMENTE DISTANZIATE CIASCUNA DELLE QUALI PUO’ TRASMETTER UN FLUSSO NUMERICODISTANZIATE CIASCUNA DELLE QUALI PUO’ TRASMETTER UN FLUSSO NUMERICO

CONTEMPORANEAMENTE E’ ANDATA AUMENTANDO LA CAPACITA’ DEI FLUSSI CONTEMPORANEAMENTE E’ ANDATA AUMENTANDO LA CAPACITA’ DEI FLUSSI MODULANTI ACCETTATA DAI LASER. SI E’ PASSATI DA 140 MBIT/S A 2,5GBIT/S, A 10 MODULANTI ACCETTATA DAI LASER. SI E’ PASSATI DA 140 MBIT/S A 2,5GBIT/S, A 10 GBIT/S E PIU’ RECENTEMENTE A 40 GBIT/SGBIT/S E PIU’ RECENTEMENTE A 40 GBIT/S

L’APPLICAZIONE DI AMBEDUE QUESTE TECNOLOGIE HA CONSENTITO DI L’APPLICAZIONE DI AMBEDUE QUESTE TECNOLOGIE HA CONSENTITO DI INCREMENTARE RAPIDAMENTE LA CAPACITA’ DELLE FIBRE.INCREMENTARE RAPIDAMENTE LA CAPACITA’ DELLE FIBRE.

SVILUPPO DELLE TECNOLOGIE OTTICHE NEGLI SVILUPPO DELLE TECNOLOGIE OTTICHE NEGLI ANNI ‘80 E ‘90ANNI ‘80 E ‘90

NEGLI ULTIMI DIECI ANNI, LA CAPACITA’ TRRASMISSIVA DI UNA SINGOLA FIBRA E’ NEGLI ULTIMI DIECI ANNI, LA CAPACITA’ TRRASMISSIVA DI UNA SINGOLA FIBRA E’ RADDOPPIATA OGNI 8-9 MESI (FIG.1), CON VELOCITA’ MOLTO MAGGIORE DI QUELLA RADDOPPIATA OGNI 8-9 MESI (FIG.1), CON VELOCITA’ MOLTO MAGGIORE DI QUELLA PREVISTA DA MOORE PER LA DENSITA’ DEI TRANSISTOR SU DI UN CHIPPREVISTA DA MOORE PER LA DENSITA’ DEI TRANSISTOR SU DI UN CHIP

CONSEGUENTEMENTE IL COSTO DEL TRASPORTO DELL’INFORMAZIONE SULLE GRANDI CONSEGUENTEMENTE IL COSTO DEL TRASPORTO DELL’INFORMAZIONE SULLE GRANDI DORSALI IN FIBRA, SI E’ RIDIOTTO DI CIRCA 10 VOLTE NELL’ARCO DI 5 ANNI, COME SI DORSALI IN FIBRA, SI E’ RIDIOTTO DI CIRCA 10 VOLTE NELL’ARCO DI 5 ANNI, COME SI VEDE IN FIG.2VEDE IN FIG.2

Fig.1 Fig. 2

UTIZZO DELLE FIBRE OTTICHE NELLE RETI DI UTIZZO DELLE FIBRE OTTICHE NELLE RETI DI TELECOMUNICAZIONITELECOMUNICAZIONI

LE APPLICAZIONI DEI SITEMI OTTICI SPAZIANO DAI COLLEGAMENTI SOTTOMARINI LE APPLICAZIONI DEI SITEMI OTTICI SPAZIANO DAI COLLEGAMENTI SOTTOMARINI INTERCONTINENETALI LUNGHI DIVERSE MIGLIAIA DI CHILOMETRI, AI GRANDI INTERCONTINENETALI LUNGHI DIVERSE MIGLIAIA DI CHILOMETRI, AI GRANDI COLLEGAMENTI CONTINENTALI, ALLE RETI DI TRASPORTO NAZIONALI.COLLEGAMENTI CONTINENTALI, ALLE RETI DI TRASPORTO NAZIONALI.INOLTRE VA CRESCENDO L’IMPIEGO DELLE FIBRE OTTICHE IN AMBITO LOCALE INOLTRE VA CRESCENDO L’IMPIEGO DELLE FIBRE OTTICHE IN AMBITO LOCALE NELLE RETI DI GIUNZIONE METROPOLITANE, NELLE RETI DI ACCESSO ED IN NELLE RETI DI GIUNZIONE METROPOLITANE, NELLE RETI DI ACCESSO ED IN QUELLE DI UTENTE (RETI AZIENDALI E DI EDIFICIO)QUELLE DI UTENTE (RETI AZIENDALI E DI EDIFICIO)

LE APPLICAZIONI DEI SITEMI OTTICI SPAZIANO DAI COLLEGAMENTI SOTTOMARINI LE APPLICAZIONI DEI SITEMI OTTICI SPAZIANO DAI COLLEGAMENTI SOTTOMARINI INTERCONTINENETALI LUNGHI DIVERSE MIGLIAIA DI CHILOMETRI, AI GRANDI INTERCONTINENETALI LUNGHI DIVERSE MIGLIAIA DI CHILOMETRI, AI GRANDI COLLEGAMENTI CONTINENTALI, ALLE RETI DI TRASPORTO NAZIONALI.COLLEGAMENTI CONTINENTALI, ALLE RETI DI TRASPORTO NAZIONALI.INOLTRE VA CRESCENDO L’IMPIEGO DELLE FIBRE OTTICHE IN AMBITO LOCALE INOLTRE VA CRESCENDO L’IMPIEGO DELLE FIBRE OTTICHE IN AMBITO LOCALE NELLE RETI DI GIUNZIONE METROPOLITANE, NELLE RETI DI ACCESSO ED IN NELLE RETI DI GIUNZIONE METROPOLITANE, NELLE RETI DI ACCESSO ED IN QUELLE DI UTENTE (RETI AZIENDALI E DI EDIFICIO)QUELLE DI UTENTE (RETI AZIENDALI E DI EDIFICIO)

APPLICAZIONE DELLE TECNOLOGIE OTTICHE APPLICAZIONE DELLE TECNOLOGIE OTTICHE ALLE RETI DI TRASPORTOALLE RETI DI TRASPORTO

LA PRIMA PARTE DELLA FIGURA MOSTRA UNA RETE CON FIBRE UTILIZZATE CIASCUNA PER UN LA PRIMA PARTE DELLA FIGURA MOSTRA UNA RETE CON FIBRE UTILIZZATE CIASCUNA PER UN SOLO FLUSSO NUMERICO E CON APPARATI DI INSERIMENTO, ESTRAZIONE E ISTRADAMENTO SOLO FLUSSO NUMERICO E CON APPARATI DI INSERIMENTO, ESTRAZIONE E ISTRADAMENTO DEI FLUSSI OPERANTI A LIVELLO ELETTRICO. DEI FLUSSI OPERANTI A LIVELLO ELETTRICO.

LA SECONDA PARTE MOSTRA LA TRANSIZIONE, DETERMINATA DALL’AUMENTO DELLA DOMANDA LA SECONDA PARTE MOSTRA LA TRANSIZIONE, DETERMINATA DALL’AUMENTO DELLA DOMANDA (TRAFFICO), VERSO L’UTILIZZO DELLA TECNOLOGIA WDM SOSTITUITA PIU’ RECENTEMENTE (TRAFFICO), VERSO L’UTILIZZO DELLA TECNOLOGIA WDM SOSTITUITA PIU’ RECENTEMENTE DALLA DWDM (DENSE WAVELENGHT DIVISION MULTIPLEXING)DALLA DWDM (DENSE WAVELENGHT DIVISION MULTIPLEXING)

NELLA TERZA PARTE DELLA FIGURA, I NODI DELLA RETE AGISCONO A LIVELLO OTTICO NEL NELLA TERZA PARTE DELLA FIGURA, I NODI DELLA RETE AGISCONO A LIVELLO OTTICO NEL SENSO CHE L’INSERIMENTO E L’ESTRAZIONE DI UN FLUSSO NUMERICO SI EFFETTUANO SENSO CHE L’INSERIMENTO E L’ESTRAZIONE DI UN FLUSSO NUMERICO SI EFFETTUANO INSERENDO OD ESTRAENDO LA PORTANTE OTTICA DA ESSO MODULATA. INSERENDO OD ESTRAENDO LA PORTANTE OTTICA DA ESSO MODULATA.

ESEMPIO DI RETE OTTICA DITRASPORTO A LUNGA ESEMPIO DI RETE OTTICA DITRASPORTO A LUNGA DISTANZADISTANZA

LA RETE OTTICA RAPPRESENTATA LA RETE OTTICA RAPPRESENTATA IN FIGURA E’ IL COSI’ DETTO T-BONE IN FIGURA E’ IL COSI’ DETTO T-BONE (RETE AD ALTA CAPACITA’) DI (RETE AD ALTA CAPACITA’) DI TELECOM ITALIA, NELLO STATO DI TELECOM ITALIA, NELLO STATO DI AVANZATA REALIZZAZIONE DEL AVANZATA REALIZZAZIONE DEL 20032003

SI NOTA, TRA L’ALTRO, LA LARGA SI NOTA, TRA L’ALTRO, LA LARGA UTILIZZAZIONE DI CAVI UTILIZZAZIONE DI CAVI SOTTOMARINI “A FESTONI” SULLA SOTTOMARINI “A FESTONI” SULLA COSTA TIRRENICA ITALIANACOSTA TIRRENICA ITALIANA

ESISTONO NEL NOSTRO PAESE ESISTONO NEL NOSTRO PAESE ALTRE RETI AD ESTENSIONE ALTRE RETI AD ESTENSIONE NAZIONALE COME QUELLA DI NAZIONALE COME QUELLA DI INFOSTRADA/WINDINFOSTRADA/WIND

ARCHITETTURE ALTERNATIVE PER LA RETE DI ACCESSO AD ARCHITETTURE ALTERNATIVE PER LA RETE DI ACCESSO AD ALTA CAPACITA’ O A “LARGA BANDA”ALTA CAPACITA’ O A “LARGA BANDA”

NELLA FIGURA SONO INDICATE:NELLA FIGURA SONO INDICATE:LA SOLUZIONE INTERAMENTE IN RAME DETTA ANCHE FTTE (FIBER TO THE EXCHANGE) NEL SENSO CHE LA LA SOLUZIONE INTERAMENTE IN RAME DETTA ANCHE FTTE (FIBER TO THE EXCHANGE) NEL SENSO CHE LA FIBRA SI FERMA AL LIVELLO DI CENTRALE URBANA E’ VIENE UTILIZZATA SOLO NELLA RETE DI GIUNZIONEFIBRA SI FERMA AL LIVELLO DI CENTRALE URBANA E’ VIENE UTILIZZATA SOLO NELLA RETE DI GIUNZIONE

LA SOLUZIONE INTERAMENTE IN FIBRA (FTTO = FIBER TO THE OFFICE E FTTH = FIBER TO THE HOME)LA SOLUZIONE INTERAMENTE IN FIBRA (FTTO = FIBER TO THE OFFICE E FTTH = FIBER TO THE HOME)

LE SOLUZIONI MISTE:LE SOLUZIONI MISTE:– FTTcab = FIBER TO THE CABINET, CIOE’ FINO ALL’ARMADIO DELLA RETE DI DISTRIBUZIONEFTTcab = FIBER TO THE CABINET, CIOE’ FINO ALL’ARMADIO DELLA RETE DI DISTRIBUZIONE– FTTC/B CIOE’ FINO AL MARCIAPIEDE O ALLA BASE DELL’EDIFICIOFTTC/B CIOE’ FINO AL MARCIAPIEDE O ALLA BASE DELL’EDIFICIO– HFC = HIBRID FIBER COAXIALHFC = HIBRID FIBER COAXIAL