Architettura di una rete PON: dalla centrale a casa, nodo per nodo
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Una rete PON collega la centrale a decine di case usando una sola fibra in partenza e componenti passivi lungo il percorso: gli splitter. Esplora il percorso del segnale cliccando su ciascun nodo del diagramma qui sotto.
Segui il segnale, nodo per nodo
In una rete PON reale, un singolo splitter può dividere il segnale fino a 64 vie: qui ne mostriamo solo tre per chiarezza. Ogni ONT riceve lo stesso flusso in broadcast, ma acquisisce solo i dati indirizzati al proprio identificativo.
Punto-multipunto: una fibra, molte case
Una rete PON (Passive Optical Network) è punto-multipunto: dalla porta OLT in centrale parte una sola fibra, che lungo il percorso incontra uno o più splitter ottici e si divide in molti rami, ciascuno diretto verso un’abitazione diversa. Il rapporto di divisione complessivo più usato è 1:64: una porta OLT serve fino a 64 abitazioni.
I nodi della rete
| Nodo | Dove si trova | Cosa fa |
|---|---|---|
| OLT | centrale o sito dell’operatore | genera il segnale ottico e gestisce tutte le case collegate |
| ODF | centrale | smista le fibre in uscita verso la rete in strada |
| CNO | nodo di quartiere, in armadio o muffola | ospita il primo livello di splitter |
| ROE | edificio | ospita il secondo livello di splitter e distribuisce agli appartamenti |
| ONT | casa dell’utente | converte la luce in dati per il router |
Tra l’ODF e l’ONT non c’è alcun apparato alimentato: è questo che rende la rete “passiva”.
Uno o due livelli di splitting
Il rapporto 1:64 si può ottenere in due modi:
- splitting centralizzato, con un solo splitter 1:64 vicino alla centrale o in un nodo di quartiere, da cui partono 64 fibre verso le case;
- splitting distribuito, con due splitter in cascata, per esempio un 1:4 nel CNO e un 1:16 nel ROE del palazzo, oppure 1:8 e 1:8.
Nelle reti FTTH italiane è molto diffuso lo splitting distribuito su due livelli: permette di posare meno fibre nella rete secondaria, perché verso ogni palazzo basta una fibra che verrà divisa nel ROE. Il percorso completo è descritto nell’articolo su come arriva la fibra in casa.
Come viaggia il traffico
Il verso di downstream (dalla centrale verso le case) funziona in broadcast: l’OLT invia lo stesso flusso di dati a tutti gli ONT collegati allo stesso albero, e ciascun ONT legge solo i dati indirizzati a sé, ignorando il resto. I dati sono cifrati, quindi un ONT non può leggere il traffico dei vicini.
Il verso di upstream funziona diversamente: gli ONT non possono trasmettere tutti insieme sulla stessa fibra condivisa senza sovrapporsi, quindi l’OLT assegna a ciascuno una finestra temporale precisa in cui può trasmettere, con un meccanismo chiamato TDMA (Time Division Multiple Access). Per calcolare correttamente queste finestre l’OLT misura la distanza di ogni ONT con una procedura chiamata ranging, ed è anche il motivo per cui esiste un limite alla differenza di distanza tra gli utenti collegati alla stessa porta.
Il prezzo della divisione: il budget ottico
Ogni volta che la luce viene divisa, la potenza che arriva a ciascun ramo si riduce. Uno splitter 1:2 dimezza la potenza, cioè introduce circa 3 dB di perdita; uno splitter 1:64 ne introduce circa 20. A queste perdite si aggiungono quelle della fibra, delle giunzioni e dei connettori. La somma deve restare entro il budget ottico previsto dallo standard, altrimenti il segnale arriva troppo debole: le classi di attenuazione ammesse sono descritte nell’articolo sul GPON.
PON o punto-punto
| PON | Punto-punto | |
|---|---|---|
| Fibre dalla centrale | una per gruppo di case | una per ogni casa |
| Porte in centrale | una ogni fino a 64 case | una per ogni casa |
| Capacità per utente | condivisa nell’albero | dedicata |
| Costo di costruzione | più basso | più alto |
| Uso tipico | utenze residenziali | aziende, collegamenti dedicati |
Domande frequenti
Perché non si porta una fibra dedicata dalla centrale a ogni casa?
Si potrebbe, ed è quello che fanno le reti punto-punto. Costa però molto di più in fibra posata e in porte in centrale, perché ogni utente richiede una porta dedicata invece di condividerne una con altri 63.
Cosa succede se un utente della stessa porta OLT genera più traffico degli altri?
La capacità della porta OLT è condivisa: se un utente occupa più banda, agli altri ne resta temporaneamente meno, secondo le regole di distribuzione impostate dall’operatore. È lo stesso principio per cui la velocità nominale di GPON o XGS-PON è la capacità totale dell’albero, non quella del singolo utente.
Una rete PON si può aggiornare a velocità più alte?
Sì, ed è uno dei suoi punti di forza: fibra e splitter restano gli stessi, e si sostituiscono solo gli apparati alle estremità. È così che si passa dal GPON all’XGS-PON, e in futuro alle generazioni successive.