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72 I QUADERNI DI TELÈMA lettronici grazie alla loro capacità di supportare segnali con bit rate crescenti e segnali di tipo WDM, così l’elemento di forza degli switch ottici rispetto alle controparti elettroniche è la trasparenza alla trama e al bit rate del segnale trasportato. Ciò rappresenta un elemento fondamentale per il successo futuro degli Optical Add Drop Multiplexer (OADM) e Optical Cross Connect (OXC), quando il parametro fondamentale sia la banda totale da “crossconnettere”. Numerose aziende manifatturiere, superata ormai la fase di studio di fattibilità nei laboratori di ricerca avanzata, annunciano ed offro- no i primi sistemi commerciali in grado di espletare più evolute funzionalità ottiche. Si tratta oggi per lo più di prodotti con capacità e flessibilità limitate, soprattutto se paragonate con le corrispondenti degli ADM e Cross-Connect elettronici a parità di numero di affluenti. In generale, l’implementazione di queste funzionalità richiede ancora un’intensa attività di ricerca per poter conseguire in una rete ottica maturità comparabili a quelle offerte dagli standard SDH/SONET. Andrea Bonati Alcatel Italia Le reti di telecomunicazione verso “il tutto ottico” Il termine correntemente utilizzato di Rete di Trasporto, così come i termini di rete regionale o metropolitana, è il risultato di una semplificazione lessicale, utilizzata all’interno di un modello semplificato di rete, per indicare quella porzione della rete che connette i nodi principali di cui e costituita. Le due tipologie principali di rete finora adottate e analizzate dai pianificatori di rete sono stati l’anello (ring) e la rete magliata (mesh). In una configurazione ad anello, ogni nodo è connesso solo ai due nodi adiacenti all’interno di una struttura ad anello. Questa è la tipologia oggi più diffusa sia nella porzione di rete di trasporto, che in quella in area metropolitana. Essa è molto apprezzata per la elevata capacità e velocità di riconfiguzione con cui reagisce ad eventuali guasti ed è pertanto raccomandata quando è richiesta una disponibilità del servizio prossima al 100%. Questa sua caratteristica gli deriva dal fatto che la capacità (banda) del mezzo trasmissivo (fibra o cavo) si utilizza solo per metà e si lascia l’altra metà scarica per essere utilizzata solo in caso di necessità, ovvero in caso di guasto della parte attiva. In una struttura a rete magliata, i nodi sono interconnessi in una configurazione 1 a N, dove N può variare da nodo a nodo. In tale struttura, ogni nodo è connesso a tutti gli altri nodi con un grado di connettività che può essere di tipo completo (ogni nodo è collegato a tutti gli altri nodi della rete) o di tipo lasco (i collegamenti sono distribuiti con il requisito minimo di fornire almeno due percorsi alternativi fra una qualunque coppia di nodi). In questo caso la protezione del traffico in presenza di un guasto, si ottiene sovradimensionando le capacità trasmissive di ogni collegamento, e riservando questa parte eccedente per il trasporto di una porzione del traffico che gli viene dirottata in caso di rottura di uno dei collegamenti attivi. Lo scenario tecnologico Gli stimoli più forti alla evoluzione delle reti di telecomunicazione arrivano dal settore dell’ottica e dal mondo di Internet. L’ottica, con le sempre più sofisticate tecniche di amplificazione del segnale che si traducono in distanze sempre maggiori che il segnale ottico riesce a coprire senza necessità di essere rielaborato (rigenerato) congiuntamente a soluzioni sempre più efficienti di aggregazione di più segnali sulla stessa fibra (WDM) sta consentendo di raggiungere dei livelli di costo/bit/km veramente bassissimi. Le tecnologie legate al mondo di Internet stanno indirizzando sempre di più ad un uso ottimizzato delle capacità trasmissive: non più un circuito dedicato per connettere due utenti, inutilizzato nei momenti di pausa, ma l’uso condivisivo delle risorse che vengono di volta in volta utilizzate per il trasporto di informazione (pacchetti) appartenente a collegamenti differenti. Iquadernidi
Ma oltre a questi due aspetti, vi è una terza intrigante opportunità che sta sfidando il mondo scientifico ed è quella legata al concetto di trasparenza, ovvero la realizzabilità di una rete di trasporto completamente ottica. Sino ad oggi, i segnali ottici che raggiungevano un nodo della rete, prima di subire qualunque tipo di elaborazione dovevano per iniziare essere convertiti da ottico in elettrico, perché questo è l’unico formato per cui disponiamo di opportuni circuiti di elaborazione. Questa operazione è ancora molto costosa perché richiede una conversione O/E/O e impiega dispositivi di conversione O/E (fotorivelatori) e E/O (Laser) molto pregiati. Questa costosa conversione è però del tutto evitabile in tutti quei casi in cui il segnale non ha ancora raggiunto la sua destinazione finale e il nodo è semplicemente un punto di attraversamento. Un recente studio che comparava per una rete magliata il costo di una realizzazione con conversione E/O/E e una “completamente trasparente” ha mostrato margini di risparmio sino al 65% a favore della seconda. Questo giustifica il perché l’idea di realizzare reti trasparenti, in cui il segnale attraversa tutti i nodi da quello di ingresso a quello di uscita senza conversioni intermedie, è così attraente e stimolante. È appunto per questa ragione che così tanti investimenti, in mezzi e risorse, sono stati profusi negli ultimi anni nel tentativo di realizzare matrici ottiche capaci di commutare un segnale ottico da una porta di ingresso ad una di uscita restando nel formato ottico e così risparmiando i costi di una inessenziale conversione. Molte soluzioni basate su diverse tecnologie sono state proposte, per citarne alcune: micro specchietti comandati da segnale elettrico (MEMS Micro Electrical Machine), Cristalli liquidi, bolle prodotte per effetto termico (Bubble thermooptics), e molti studi sono stati effettuati confrontando le loro prestazioni in termini di costo, attenuazione, dimensione e affidabilità. Fra tutte le varie proposte, quella basata sulle MEMs sembra ad oggi quella più valida e la sola veramente matura per applicazioni industriali. novembre 2003 le nuove tecnologie fotoniche Con il termine OADM si identifica normalmente un tipo di apparato ottico in grado di intercettare un segnale WDM di tipo multiplato e su questo di spillare (drop) e/o inserire (add) alcune delle N componenti (lunghezze d’onda), lasciando transitare inalterati le rimanenti. Il sistema WDM TransXpress Infinity della Siemens, con una capacità di 160 canali (lunghezze d’onda), ciascuno in grado di trasportare sino a 10 miliardi di bit al secondo (10Gbit/s), installato e già operativo su una dorsale della rete dell’operatore nazionale cinese è una dimostrazione indiscutibile dei risultati già raggiunti in questo campo. Situazioni di blocco dovute a mancanza di convertitori di lunghezza d’onda Un altro aspetto che condiziona la sua realizzabilità e al momento riduce i benefici economici di una rete ottica trasparente è quello della indisponibilità sul mercato di dispositivi puramente ottici capaci di variare la lunghezza d’onda su cui il segnale viaggia. Una tale funzionalità è richiesta laddove è necessario superare la situazione di blocco che si crea quando un segnale ottico ad una certa lunghezza d’onda contenuto in un segnale WDM raggiunge un nodo di tipo trasparente e deve proseguire in una direzione dove quella lunghezza d’onda è stata già utilizzata. Vi sono 2 modi per superare una tale situazione di blocco. La prima consiste nell’utilizzare molte più lunghezze d’onda di quelle necessarie (over provisioning) si da ridurre (senza però eliminarla) la probabilità che una tale evenienza si presenti. La seconda si basa sull’adozione di nodi cosiddetti ibridi, che anziché essere puramente ottici dispongono di alcuni dispositivi di conversione di lunghezza d’onda (basati su conversione O/E/O) che vengono utilizzati quando necessario. Saracino Sante Siemens-CNX Spa, L’Aquila 73
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