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GPON COS’E’ COME FUNZIONA

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Cos’è un GPON e come funziona?

GPON (Gigabit-capable Passive Optical Network) è una tecnologia comunemente utilizzata per realizzare reti FTTH (Fiber To The Home) , in 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 raggiungibile per 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 però con un numero fisso di utenze, che può arrivare fino a 128. 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. Cioè che tra i due estremi della rete (centrale e abitazioni) non sono presenti punti alimentati. 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/POP.

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 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 porte, 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 anche meno. Vedi la sezione GPON in Italia più in basso per i dettagli sui fattori di splitting usati in Italia.
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).

Come funziona uno splitter ottico?
Uno splitter ottico riceve in ingresso (lato OLT) una singola fibra ottica e produce in uscita N segnali su N fibre ottiche (fattore di splitting 1:N).
In direzione downstream (OLT -> ONT) lo splitter “copia” la luce in ingresso sulle fibre ottiche in uscita, dividendo però così la potenza della luce per N. Per questo motivo una rete GPON ha un limite massimo di estensione, che è di 20 km (tra OLT e ONT più lontano).
Da questo comportamento segue anche il fatto che ciascun ONT riceve anche il traffico destinato agli altri ONT. Si rende quindi necessario l’uso di tecniche di crittografia per proteggere le informazioni, che vengono scartate a livello di ONT se destinate a un altro ONT.
In direzione upstream (ONT -> OLT) lo splitter si occupa di sommare i contributi di luce portati dalle N fibre ottiche. Considerato che più ONT possono trasmettere in contemporanea, gli OLT prevedono dei meccanismi di sincronizzazione per fare in modo che la trasmissione sia coordinata e non sovrapposta. L’elemento GPON di interesse principale per le utenze finali è però il ROE (Ripartitore Ottico di Edificio) , o in alternativa il 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.
ROE e PTE si distinguono principalmente in base alla presenza o meno di uno splitter al loro interno. Infatti, mentre il ROE si occupa anche di fare lo splitting della fibra ottica, il PTE serve solo a dare flessibilità alla rete. All’interno di un PTE entra un numero prefissato di fibre ottiche (es. 16, provenienti da uno splitter ottico a monte), e ne escono altrettante, che andranno 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 SPF, una cartuccia metallica che va inserita in un router o in un convertitore.

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