Cos'è e come funziona GPON

GPON (Gigabit-capable Passive Optical Network) è una tecnologia comunemente utilizzata per realizzare reti in modalità FTTH (Fiber To The Home), secondo cui la connessione a Internet di una abitazione avviene portando la fibra ottica fino a dentro casa.

GPON fa parte di un insieme di standard PON, i quali si differenziano in base alla velocità massima complessiva raggiungibile all’interno di ciascun albero ottico, una struttura spesso condivisa anche con 64 utenze (il significato di albero ottico è spiegato in dettaglio sotto).

Nel caso di GPON, la velocità massima è di circa 2,5 Gbps in download e 1,25 Gbps in upload, condivisa con un numero prestabilito di utenze, che può arrivare fino a 128.¹ Ciascuna delle linee collegate avrà poi una velocità massima nominale fissata dall’operatore, ad esempio 1 Gbps in download.

La caratteristica fondamentale che rende GPON la soluzione più frequentemente adottata per la FTTH è il fatto che la rete ottica è passiva, e cioè che tra i due estremi della rete (centrale e abitazioni) non sono presenti punti che richiedano alimentazione elettrica. Questo è un importante vantaggio della tecnologia, perché riduce i costi e la possibilità di guasti. Se in una città di grandi dimensioni coperta in FTTC sono presenti centinaia di apparati attivi (ONU) sparsi sulle strade, in FTTH-GPON gli unici elementi che l’operatore si deve preoccupare di alimentare sono le centrali (o POP).

GPON è la tecnologia attualmente utilizzata in Italia per realizzare le nuove reti FTTH.

Gli elementi di una rete ottica passiva

Una rete ottica passiva (come la GPON) è di tipo punto-multipunto. Il “punto” è un apparato dell’operatore (OLT, Optical Line Terminal), che spesso si trova nella centrale locale, mentre i “multipunto” sono dei dispositivi installati all’interno delle abitazioni dei clienti (ONT oppure ONU, rispettivamente Optical Network Terminal e Optical Network Unit).

Nel caso di GPON, un singolo OLT in centrale è in grado di collegare per ciascun cavo in fibra ottica in uscita un numero di utenze che può arrivare al massimo a 128. Questo numero determina il fattore di splitting (o fattore di diramazione, in italiano).

Un OLT può avere anche centinaia di porte², e ciascuna di queste realizza un albero ottico alla cui estremità è collegato un numero di utenze pari al fattore di splitting. La velocità di 2,5 / 1,25 Gbps prevista da GPON è condivisa tra tutte le utenze che fanno capo allo stesso albero.

Per questo motivo, nella pratica il fattore di splitting non è quasi mai 128 ma 64 o inferiore.²

Nelle reti PON lo splitting della fibra ottica avviene in modo passivo, e cioè a livello fisico senza bisogno di apparati alimentati. I dispositivi che si occupano di effettuare lo splitting si chiamano splitter ottici (o diramatori ottici, in italiano).

In una rete GPON ci possono essere diversi livelli di splitting, ma spesso sono due. Questi punti si possono trovare in armadi posizionati sulla strada oppure interrati o sospesi.

Per fare un esempio, Open Fiber in Italia applica due livelli di splitting, il primo presso un PFP (Punto di Flessibilità Primario) e il secondo presso un PFS (Punto di Flessibilità Secondario).³

L’elemento GPON di interesse principale per le utenze finali è però il ROE (Ripartitore Ottico di Edificio), a volte chiamato PTE (Punto di Terminazione di Edificio). Il ROE/PTE viene solitamente installato a pochi metri dalle abitazioni: molto spesso si trova nel locale contatori dell’edificio, ma può anche essere montato su una parete esterna, oppure interrato o inserito in una chiostrina.

Il ROE/PTE può contenere uno splitter oppure svolgere solo il ruolo di distributore, con lo scopo di dare flessibilità alla rete. In questo secondo caso, nel ROE/PTE entrerebbe un numero prefissato di fibre ottiche (es. 16, provenienti da uno splitter ottico a monte), e ne uscirebbero altrettante, che andrebbero direttamente alle unità immobiliari (UI) dei clienti finali (tratta verticale).

Infine, all’interno delle abitazioni sono presenti una borchia ottica e un ONT. Un ONT è un dispositivo alimentato, concettualmente analogo ad un modem DSL, che riceve e decifra (e viceversa) il segnale ottico, e lo converte in un segnale elettrico (tramite un’uscita Ethernet), adatto per il collegamento a un router.

Non sempre l’ONT è un dispositivo a sé stante: può anche essere incorporato all’interno di un router, oppure essere fornito come modulo SFP, una cartuccia metallica che va inserita in un router o in un convertitore.

GPON in Italia

In Italia le infrastrutture FTTH a livello nazionale sono quelle di Open Fiber, Flash Fiber (TIM+Fastweb) e TIM/FiberCop, tutte realizzate con tecnologia GPON.

Open Fiber

Nel caso di Open Fiber, le infrastrutture hanno caratteristiche diverse a seconda che siano state realizzate con fondi privati o pubblici. Nel primo caso si tratta delle circa 270 grandi città che Open Fiber ha intenzione di cablare entro il 2023, mentre nel secondo si tratta delle aree bianche cablate tramite il piano BUL.

Nelle aree a investimento privato l’infrastruttura prevede dei POP (Point Of Presence) posizionati sul territorio, nei quali sono presenti gli OLT.

Il fattore di splitting utilizzato è 1:64, e lo splitting avviene in due diversi livelli, tramite i PFP (Punto di Flessibilità Primario) e i PFS (Punto di Flessibilità Secondario).³ Questi punti possono contenere fino a 20 splitter e non devono necessariamente trovarsi in prossimità degli armadi di TIM.

Infine, nei pressi delle abitazioni Open Fiber installa dei PTE, chiamati anche PTA (Punto di Terminazione Arretrato) se sono interrati all’interno di appositi pozzetti.

Nelle aree a investimento pubblico (cluster C e D), la differenza fondamentale è che il fattore di splitting è 1:16, anziché 1:64. Ciò significa che ad ogni albero possono essere collegati al massimo 16 ONT, che condivideranno la banda 2,5 / 1,25 Gbps prevista da GPON. La scelta è dovuta al fatto che i bandi pubblici del piano BUL richiedono di garantire almeno 100 Mbps in download e 50 in upload per utenza, anche in caso di collegamenti contemporanei.

Come conseguenza, il livello di splitting è soltanto uno ed è effettuato nel CNO (Centro Nodale Ottico), collegato a un PCN (Punto di Consegna Neutro), che è l’equivalente del POP ma è quasi sempre condiviso tra più comuni.⁴

La scelta di un fattore di splitting inferiore consente inoltre di avere delle tratte OLT-ONT più lunghe, in considerazione del fatto che ogni splitting ripartisce la potenza del segnale luminoso tra i rami dell’albero.

Nelle aree a investimento pubblico viene inoltre fatto ampio uso dei PTA, cioè ROE interrati.

Gli operatori che vogliono utilizzare la rete di accesso di Open Fiber possono scegliere principalmente tre modalità⁵:

• l’operatore può installare i propri OLT nel POP e fornire anche gli ONT ai propri clienti. In questo caso Open Fiber offre solo la “fibra spenta” in uscita dal POP verso gli ONT. Per confronto, è l’equivalente dell’ULL di TIM;
• Open Fiber offre sia OLT che ONT, e si tratta in questo caso del servizio Open Stream. La consegna del traffico all’operatore può avvenire tramite un apposito kit Ethernet presente nel POP, oppure in un qualsiasi altro POP di Open Fiber o dell’operatore, anche geograficamente distante. Nel primo caso è l’equivalente del VULA di TIM, nel secondo caso del Bitstream NGA;
• infine, Open Fiber può offrire anche l’interconnessione con la rete Internet. Questo servizio si chiama Open Internet e permette a un operatore di offrire connessioni a Internet senza nessun investimento in infrastrutture di rete. L’operatore (che è in un certo senso un operatore “virtuale”) si affida quindi completamente a Open Fiber, che fornisce anche il router ai clienti. È simile al servizio Easy IP NGA di TIM.

Flash Fiber

L’infrastruttura Flash Fiber è particolare, perché comprende in realtà due infrastrutture parzialmente distinte, quella di TIM e quella di Fastweb.

In questo caso, gli OLT di TIM e Fastweb si trovano nelle centrali TIM, e il fattore di splitting è 1:64. I livelli di splitting sono due e avvengono rispettivamente in un CNO (Centro Nodale Ottico), posizionato indicativamente in prossimità degli armadi ripartilinea, e nei ROE. Per ciascuno dei due livelli di splitting si applica generalmente un fattore di 1:8 (8 x 8 = 64).

Nell’infrastruttura Flash Fiber i ROE sono condivisi tra TIM e Fastweb, ma al loro interno vengono effettuati separatamente gli splitting per TIM e per Fastweb. Solitamente quindi un ROE Flash Fiber ha una capacità di 8 linee per TIM e 8 linee per Fastweb.

Un’altra differenza importante rispetto a Open Fiber è che gli OLT Flash Fiber sono sempre o di TIM o di Fastweb. Ciò significa che se un operatore terzo vuole accedere alla rete Flash Fiber non può installare i propri OLT e ONT ma deve condividere la rete con TIM o Fastweb, ad esempio con la modalità VULA di TIM o l’analoga di Fastweb.

Inoltre, mentre Open Fiber in Open Stream consente ad ogni operatore di collegarsi ad una porta dedicata da 10 Gbps per la consegna del traffico, TIM in VULA prevede solo 10 Gbps totali da condividere tra tutti gli operatori presenti in centrale.⁶

FiberCop

La rete FiberCop è basata su GPON con un fattore di splitting complessivo 1:64, realizzato tramite due livelli di splitting 1:4 e 1:16.

Entrambi i livelli di splitting si trovano in un singolo armadio, chiamato armadio ripartilinea ottico (ARLO) oppure cabinet ripartilinea ottico (CRO), generalmente posizionato in prossimità degli armadi ripartilinea esistenti (dove termina anche la rete primaria in fibra ottica per la FTTC, già posata).⁷

Ciascun armadio ottico serve al massimo 384 unità immobiliari, ciascuna delle quali connessa con una fibra ottica punto-punto. Di conseguenza, si può rendere necessaria l’installazione di più di un CRO per un armadio ripartilinea.

Un’altra conseguenza del fatto che gli splitter sono concentrati nell’armadio ottico è che si rende più agevole il passaggio di un cliente tra un operatore e l’altro: non è infatti necessario un intervento sul ROE che si trova presso l’abitazione, come nel caso di Flash Fiber.

Il ROE svolge quindi solo il ruolo di raccordo e non contiene splitter.

Gli operatori che vogliono acquisire servizi da FiberCop hanno diverse strade:⁸

• richiedere da TIM o altri operatori il servizio VULA o Bitstream. In questo caso l’investimento dell’operatore non riguarda in alcun modo la rete di accesso;
• richiedere il servizio Full-GPON, che comprende l’intera rete di accesso ad esclusione dell’OLT, che deve essere invece installato dall’operatore nella centrale di riferimento;
• richiedere il servizio Semi-GPON, che consiste nell’acquisizione della sola parte di rete GPON che va dall’armadio ottico alle abitazioni dei clienti. In questo caso il punto di consegna dell’operatore è all’ingresso del CRO, e l’operatore deve quindi dotarsi in autonomia della rete primaria, posandola o acquisendola da TIM o altro operatore.

Negli ultimi due casi, FiberCop si occuperà di installare gli splitter primari e secondari anche per gli altri operatori, come avviene con i servizi passivi di Open Fiber.