Una architettura alternativa per le reti in fibra ottica

La popolarità delle attività online di tipo "data-intensive", come lo streaming di contenuti video o la distribuzione digitale di programmi, musica e film, ha innescato un incremento nella domanda per connessioni domestiche a banda larga. Come abbiamo già avuto modo di illustrare in occasione della Fibre To The Home Conference delle passate settimane, la tecnologia in fibra ottica appare ora come l'unica e la più idonea soluzione per permettere di rispondere adeguatamente a questa domanda, in maniera da assicurare la corretta scalabilità delle reti in ottica futura.

Nelle reti FTTH vengono usualmente impiegate architetture di rete di tipo PON, Passive Optical Network, grazie ai loro costi di installazione inferiori rispetto ad altre implementazioni. Le reti PON sono di tipo point-to-multipoint: un singolo Optical Line Terminal (OLT) situato nella centrale del provider si connette a molteplici Optical Network Unit (ONU) collocati in corrispondenza delle singole utenze. Le architetture point-to-multipoint sono governate da appositi protocolli di trasmissione, che assicurano che ciascun utente riceva i pacchetti corretti, i quali vengono smistati in appositi punti intermedi da switch ottici passivi.

Il componente chiave degli apparati di trasmissione di rete in qualunque network in fibra ottica è ovviamente il diodo laser che invia le informazioni sulla fibra. Il laser deve però operare in concerto con i circuiti integrati in silicio, che gestiscono e controllano il flusso dei dati sulla rete. L'integrazione dei laser con i semiconduttori in silicio è una operazione piuttosto dispendiosa e per questo motivo la riduzione del numero dei laser presenti sulla rete porta ad un contenimento dei costi.

Le reti con architettura PON di cui sopra risolvono in parte il problema: la rete point-to-multipoint riduce infatti il numero dei laser necessari per gli apparati di trasmissione posti alla centrale del fornitore del servizio. In questa archiettura, tuttavia, ciascun ONU è ovviamente dotato di un laser per poter a sua volta trasmettere i dati alla centrale. Per cercare di ridurre ulteriormente i costi di una rete in fibra una chiave è quella di provare ad eliminare il laser negli apparati ONU.

Un gruppo di scienziati dell'Astar Institute of Microelectronics, coordinati dal ricercatore Jing Zhang, ha proposto una architettura di rete alternativa che permette proprio di realizzare apparati ONU che non necessitano di un diodo laser per comunicare con la centrale. L'architettura proposta da Zhang prevede due cavi in fibra ottica, anziché uno, che connettano l'OLT all'ONU: su di uno verrà effettuata la normale trasmissione di dati dalla centrale all'operatore, sul secondo invece verrà inviato un raggio laser continuo a tutti i clienti. Nell'apparato dell'ONU il raggio laser continuo (che non essendo modulato funge semplicemente da portante) sarà codificato da un chip di silicio con i dati da inviare alla centrale e verrà quindi ridirezionato verso essa. Spiega Zhang: "La fibra ottica è più economica del laser e può essere usata per diversi decenni una volta che viene posata".

L'esperimento condotto dai ricercatori ha permesso di dimostrare l'effettiva fattibilità di questo schema per poter sviluppare reti commerciali in fibra ottica: Zhang ed il suo gruppo sono stati in grado di realizzare un circuito integrato in silicio atto allo scopo, raggiungendo comunicazioni con velocità di 10 gigabit al secondo. "Considerando i vantaggi dal punto di vista dei costi, un transceiver di questo tipo può accelerare significativamente la diffusione delle reti in fibra ottica. Il nostro progetto ha già attratto gli interessi commerciali di alcune realtà che vogliono collaborare per lo sviluppo di transceiver silicon photonics" ha commentato Zhang.