Fibra Ottica a Casa

È il 2020 e i Gernsback si sono stabiliti nella loro nuova casa. Papà sta guardando il calcio sullo schermo piatto del suo home theater, ma non è soddisfatto delle trasmissioni standard. Il canale Custom SuperView gli consente di selezionare quattro visualizzazioni attuali o di riproduzione istantanea da una delle dozzine di telecamere ad alta definizione posizionate nello stadio. La mamma sta lavorando al piano di sopra, usando la telepresenza per controllare un robot che pulisce una discarica di rifiuti tossici nel New Jersey. Il loro figlio adolescente sta giocando a scacchi tridimensionali con un amico a Parigi; un supercomputer a New York calcola i dati utilizzati per mostrare i pezzi sui loro display olografici digitali. Sua sorella, intanto, si esercita con un coro formato da persone che vivono in una dozzina di città del Nord e del Sud America; un computer a Città del Messico fonde le loro voci e trasmette la musica ai loro computer in tempo reale, creando una serie dei loro volti su un unico schermo.

Parte di questa tecnologia può essere trovata oggi in laboratori ben attrezzati, ma non nelle case. L'autostrada dell'informazione di oggi non ha la larghezza di banda per fornire i segnali richiesti, deteriorandosi in un sentiero fangoso quando raggiunge il tuo cortile. La maggior parte delle case si connette alla rete tramite modem che forniscono al massimo 56.000 bit al secondo. Gli utenti di fascia alta stanno passando a modem via cavo e linee di abbonamento digitali (DSL) che possono trasportare pochi megabit al secondo. È un grande balzo in avanti, ma appena sufficiente per soddisfare la famiglia Gernsback: lo scenario sopra descritto richiederebbe da 100 a 200 megabit al secondo.

Ho chiamato la nostra famiglia futuristica come Hugo Gernsback, un tecnofilo e scrittore che ha pubblicato la prima rivista americana di fantascienza nel 1926. Ma in appena un paio di mesi, alcuni residenti di Palo Alto, in California, avranno un assaggio di questi poteri quando il loro le case sono collegate direttamente alle fibre ottiche. Palo Alto non è solo in prima linea in fibra. Lo scorso autunno, BellSouth ha iniziato a infilare la fibra fino a 400 case a Dunwoody, in Georgia, un ricco sobborgo appena a nord di Atlanta. A differenza di altri sistemi in fibra ottica che sono stati implementati in passato come prove sul campo, Dunwoody è un'installazione permanente. A nord del confine, Futureway Communications, una nuova compagnia telefonica canadese alla ricerca di una nicchia che offra servizi di fascia alta, sta collegando la fibra alle case di cinque sobborghi di Toronto. Optical Solutions, una giovane azienda di Minneapolis, fornisce a Futureway connessioni in fibra ottica per 20.000 abitazioni e ha venduto centinaia di home link ad altre piccole compagnie telefoniche.

Competere con il rame

Questi sistemi all'avanguardia sono ancora rari. La maggior parte delle compagnie telefoniche e televisive via cavo si affidano alla fibra solo come tecnologia di dorsale per i segnali di tubazioni tra le proprie strutture. In effetti, le fibre sono i collegamenti standard da e verso gli uffici di commutazione che servono ogni comunità e spesso si estendono da lì ai grandi clienti aziendali o ai nodi di distribuzione del quartiere. Una singola coppia di fibre ora può trasportare fino a centinaia di gigabit al secondo, con ogni fibra che trasmette segnali separati a dozzine di lunghezze d'onda in una direzione. Eppure il resto della rete di distribuzione è praticamente tutto in rame: si tratta di un investimento del valore di oltre 100 miliardi di dollari e le compagnie telefoniche e via cavo non sono ansiose di abbandonarlo. Alla fine dello scorso anno, la compagnia telefonica regionale SBC Communications ha annunciato un programma triennale per la costruzione di fibre da 6 miliardi di dollari nella sua area di servizio negli Stati Uniti occidentali.

Ma la saggezza convenzionale sostiene che portare la fibra fino a casa è troppo costoso, quindi le fibre di SBC si fermeranno ai nodi di distribuzione che in genere servono centinaia di clienti. I dati continueranno a entrare nella casa stessa con il rame vecchio stile. È come se una staffetta di velocisti di classe olimpica dovesse fare affidamento su un paziente geriatrico per l'ultima tappa della gara, nota nel gergo delle telecomunicazioni come l'ultimo miglio.

Le compagnie telefoniche e via cavo promettono ciascuna una cura diversa per l'attesa mondiale patita dagli utenti domestici di modem dialup (vedere la tabella nell'ultima pagina Battle of the Last Mile). I sistemi via cavo forniscono fino a 36 megabit al secondo attraverso lo stesso cavo coassiale che collega CNN e HBO al televisore. Le compagnie telefoniche hanno escogitato la DSL come uno stratagemma per ingannare il normale filo di rame in modo che si comporti come se fosse un info-pipe più grosso, che trasporta fino a diversi megabit al secondo.

Le persone che passano dalle normali connessioni di rete ai modem via cavo in genere attraversano un arco di esperienza che inizia con gioia: il collegamento è sempre attivo, proprio come l'elettricità in una presa e le informazioni fluiscono a velocità che lasciano i modem dialup nella polvere. Quindi gli svantaggi diventano evidenti: la larghezza di banda del cavo è condivisa tra un gruppo di utenti, quindi le connessioni fulminee sperimentate all'inizio iniziano a trascinarsi man mano che più vicini si collegano. La sicurezza è un altro problema; se la condivisione dei file è abilitata, un'impostazione predefinita comune, tutti gli utenti di una linea di modem via cavo possono accedere ai file. DSL ha un problema diverso. Le frequenze del segnale più elevate che trasportano i dati digitali di DSL svaniscono mentre viaggiano attraverso il filo di rame, limitando queste connessioni alle case entro circa cinque chilometri di cavo da una stazione di commutazione telefonica. I sistemi wireless, un'alternativa emergente a banda larga, possono subire blocchi a causa del maltempo, degli alberi e degli edifici.

Se il passato è una linea guida, inoltre, la domanda di larghezza di banda supererà presto la capacità di queste alternative truccate. I siti Web odierni, ad alta intensità di immagini, eseguono già la scansione quando vengono visualizzati a 56 kilobit/secondo. Il video in full motion, ad esempio, appare come un'immagine a scatti a bassa risoluzione in un angolo dello schermo. È probabile che la necessità di una maggiore capacità in casa si intensifichi man mano che le aziende avanzano a grandi passi con l'e-commerce. Perché mostrare solo un'immagine statica e le specifiche del prodotto per un frigorifero se puoi chiedere a un venditore di spicco di fornire un video mentre lo dimostra sullo schermo? Un obiettivo ragionevole potrebbe essere 100 megabit/secondo, che dovrebbe consentire video a schermo intero e in movimento completo e probabilmente soddisferebbe i Gernsback. Poi di nuovo, la soddisfazione è un obiettivo mobile. La larghezza di banda è una droga; una volta che sei agganciato, vuoi solo di più. Una singola fibra ottica può facilmente trasportare più di 600 megabit/secondo ai singoli utenti, ben oltre la capacità delle linee DSL o via cavo. In effetti, i modem DSL e via cavo stuzzicherebbero l'appetito dei consumatori dando loro un assaggio dell'abbondanza di larghezza di banda che solo la fibra può soddisfare.

Ora è il momento di fare quell'investimento, almeno per le nuove installazioni, sostiene Asim Saber, presidente di Optical Solutions. Sabre afferma che l'installazione della fibra costerà dal 15 al 25% in più, ma sostiene che il guadagno arriverà in pochi anni con l'aumento della domanda di larghezza di banda. Meglio, dice, spendere di più adesso che essere costretti a strappare i marciapiedi in 8 o 10 anni per aumentare la capacità.

Diverso questa volta?

Non è che nessuno abbia mai provato a costruire case prima. Gli scettici indicano le precedenti prove sul campo che non sono riuscite a trovare gran parte di un mercato interno per l'enorme larghezza di banda della fibra. Il ministero giapponese per il commercio internazionale e l'industria ha sponsorizzato il primo, che ha iniziato il servizio in circa 150 case nel 1978. L'esperimento ha consumato l'incredibile cifra di 80 milioni di dollari in diversi anni, ma, insieme a prove simili in Canada e Francia, non è riuscito a identificare nuovi servizi interessanti che giustificherebbe l'alto costo di installazione della fibra.

Dieci anni fa, BellSouth e diverse altre compagnie telefoniche statunitensi pensavano di aver trovato un'attività ad alta larghezza di banda per la quale i consumatori avrebbero pagato: video on demand. Dozzine di case sono state cablate in sistemi di prova in tutto il paese, ma la scintilla non è mai scattata: il livello di interesse dei consumatori è stato ritenuto insufficiente per giustificare l'acquisto di costosi server video e apparecchiature in fibra. Le società via cavo hanno risposto rapidamente aggiungendo più canali e servizi pay-per-view ai loro cavi coassiali esistenti. Ma è successa una cosa divertente dall'ultima volta che la fibra è stata srotolata ai domicili: Internet. La crescita esplosiva del World Wide Web ha improvvisamente fatto sì che milioni di persone desiderassero ardentemente la larghezza di banda, un bene che a malapena sapevano esistesse fino a pochi anni prima.

Per il prossimo decennio, gli osservatori di fibre negli Stati Uniti vorranno concentrare la loro attenzione sul sud-est. BellSouth, la compagnia telefonica che serve la regione, sta guidando la carica in Nord America per la fibra della casa, afferma Richard Mack, vicepresidente di KMI, una società di ricerche di mercato con sede a Newport, R.I.. L'interesse per le nuove tecnologie riflette la rapida crescita della sua area di servizio. La maggior parte delle nuove comunità vuole servizi pubblici interrati ed è molto più economico posare fibre extra per future espansioni ora che tornare anni dopo a scavare strade e cantieri per sostituire i cavi obsoleti.

I residenti di Dunwoody continueranno a ricevere il servizio di telefonia vocale sulle linee in rame esistenti e ai clienti verranno offerti due nuovi servizi su fibra. Uno è la trasmissione di dati di livello DSL per $ 50 a $ 60 al mese. Il secondo è un servizio video che offre 120 canali digitali e 70 analogici. L'anno prossimo, l'azienda prevede che tali sistemi in fibra diventino standard per nuove e grandi suddivisioni. A quel punto, i clienti con connessioni in fibra nelle loro case potrebbero installare le apparecchiature da soli. Non dobbiamo assolutamente far girare un camion, afferma Dan Spears, direttore della ricerca presso BellSouth Science & Technology.

BellSouth ammette che il sistema in fibra Dunwoody costa di più da installare rispetto al rame, ma afferma che l'obiettivo è acquisire esperienza con la tecnologia. Man mano che il costo della fibra per la casa si riduce, BellSouth la utilizzerà in situazioni di nuova costruzione poiché ora stiamo distribuendo la fibra sul marciapiede, afferma Dave Kettler, vicepresidente di BellSouth Science & Technology.

Nelle ricche città degli Stati Uniti stanno comparendo ondate di interesse per le connessioni in fibra domestica. A Concord, Mass., il Concord Communications Infrastructure Committee, un comitato consultivo cittadino, ha suggerito alla città di costruire la propria rete in fibra digitale per le case. I modem via cavo devono ancora raggiungere la città, molte case sono fuori dalla portata della DSL ed entrambe hanno uno spazio limitato per l'espansione, si lamenta Marc Daigle, un ingegnere e membro del comitato.

Il consiglio comunale di Palo Alto ha già approvato la spesa di $ 380.000 per costruire una rete in fibra che serve quasi 700 case in un'area più antica vicino al centro città. I residenti otterranno connessioni a 10 o 100 megabit al secondo. Pagheranno circa il 70 percento del costo, inclusi i canoni mensili più le spese di installazione di $ 1.200 o $ 2.400, a seconda della velocità dei dati. Più di 70 persone si sono iscritte prima che la città avesse fissato un prezzo fisso, afferma Manuel Topete, che gestisce il sistema in fibra per il dipartimento dei servizi pubblici della città.

Il sistema offrirà la trasmissione dei dati a velocità altrimenti irraggiungibili. Il processo si basa tutto sulla fornitura di Internet, afferma Michael Eager, un consulente di Palo Alto attivo nel progetto. Non credo che la gente sarebbe stata molto interessata se avessimo parlato solo di 500 canali televisivi.

Anche Optical Solutions ha riscontrato un forte interesse. La società ha venduto apparecchiature per la casa in fibra a una dozzina di vettori in sette stati, afferma il presidente Asim Saber, oltre all'ordine di Futureway a Concorde, in Ontario, per l'hardware per servire 20.000 case in cinque sobborghi di Toronto. Fondata nel 1994, Optical Solutions ha accelerato la sua crescita da 13 dipendenti alla fine del 1998 a 65 un anno dopo; Sabre prevede un numero di dipendenti di 120 entro la fine della primavera. L'anno scorso Optical Solutions, che sta scommettendo il suo futuro sulla fibra ottica per la casa, ha anche ottenuto un investimento di 16 milioni di dollari in un collocamento privato.

Futureway rappresenta un nuovo ma promettente mercato per le soluzioni ottiche: nuove compagnie telefoniche che competono per affari offrendo servizi di fascia alta non disponibili dalle grandi aziende affermate. Iniziative simili stanno iniziando a spuntare altrove. A dicembre, WideOpenWest di Littleton, Colorado, ha annunciato l'intenzione di costruire sistemi Fiber-to-the-curb nelle aree di Denver e Portland, Oregon. Gli altri clienti di Optical Solutions sono compagnie telefoniche indipendenti che cercano di offrire servizi a banda larga nelle aree rurali. Rye Telephone di Colorado City, Colorado, sta installando la fibra in 500 case in una vasta comunità di 80 chilometri quadrati chiamata Hatchet Ranch. La DSL non è in grado di gestire tali distanze e le società via cavo in genere evitano tali aree tentacolari.

Standardizzazione della flessibilità

Affinché la fibra ottica si infiltri in un numero significativo di abitazioni, le compagnie telefoniche devono stabilire degli standard tecnici. Proprio un tale sforzo è in corso. I rappresentanti di 20 aziende, tra cui British Telecom, BellSouth, France Telecom, Nippon Telegraph and Telephone, GTE e SBC, si sono uniti per ideare una rete di accesso a servizio completo (FSAN) che va dalle strutture delle compagnie telefoniche alle case e alle aziende. FSAN è già stato accettato dall'Unione internazionale delle telecomunicazioni e potrebbe accelerare l'implementazione della fibra ottica a casa fornendo una serie di standard per le apparecchiature di trasmissione prodotte in serie. L'architettura FSAN copre una vasta gamma di utilizzi della fibra, dal trasporto di segnali ai nodi di quartiere e ai clienti aziendali fino al servizio di singole abitazioni. FSAN potrebbe quindi consentire alla fibra di infiltrarsi pezzo per pezzo nella rete.

Questo è importante, perché la fibra si sta facendo strada verso casa. Il progetto Pronto da 6 miliardi di dollari di SBC Communications porterà più di 20.000 chilometri di nuovo cavo in fibra, estendendo la rete ottica fino a 2,7 chilometri dalla maggior parte delle case servite dall'azienda. SBC non è solo; US West sta posando la fibra entro 1,2 chilometri e Bell Canada entro 900 metri, afferma Claude Roman, analista della società di ricerche di mercato RHK a South San Francisco.

E anche prima di Dunwoody, BellSouth gestiva regolarmente la fibra in ogni strada nei nuovi sviluppi. Alla fine dello scorso anno, l'azienda aveva installato un servizio ibrido fibra/rame per mezzo milione di abitazioni. Cavi in ​​fibra interrati corrono verso scatole di servizio che siedono come grossi idranti antincendio quadrati lungo il marciapiede e fili di rame si estendono a ventaglio da ciascuna scatola a diverse case. A Dunwoody, l'azienda sta sovrapponendo le fibre in parallelo ai fili di rame esistenti nelle case.

FSAN semplifica questa espansione con un design chiamato rete ottica passiva. L'idea è di mantenere componenti attivi costosi e sensibili, come trasmettitori e ricevitori, alle estremità del sistema. Invece di dirigere i segnali attraverso interruttori intermedi, il sistema divide semplicemente la luce tra ben 32 fibre di uscita. Nessun componente tra l'interruttore centrale e l'estremità della fibra richiede energia elettrica, contribuendo a ridurre i costi di costruzione e manutenzione.

L'aggiornamento a un sistema FSAN dovrebbe essere semplice, comportando generalmente modifiche solo delle apparecchiature alle estremità della fibra. È possibile aumentare la velocità dei dati dividendo la capacità della fibra tra un numero inferiore di clienti. A lungo termine, ogni fibra potrebbe trasportare un canale di lunghezza d'onda per cliente, una tecnica nota come multiplexing della lunghezza d'onda (vedi Wavelength Division Multiplexing, TR marzo/aprile 1999).

Le aziende che hanno sviluppato lo standard FSAN, tra cui Lucent Technologies, NEC e Hewlett-Packard, ne sottolineano l'adattabilità. Alcuni stanno già progettando prodotti. Stiamo sviluppando un sistema che fornirà l'accesso alla fibra a basso costo per le piccole e medie imprese perché pensiamo che sia lì che si verifica la fibra più ovvia fino ai clienti, afferma Ed Harstead, che gestisce la fibra -ricerca domiciliare presso Lucent. In effetti, le vendite Fiber-to-the-business contribuiranno a ridurre i prezzi dell'hardware per applicazioni più sensibili ai costi, una chiave per il lancio di sistemi in fibra domestica. British Telecom e France Telecom, due delle società dietro lo standard, sono ansiose di applicare FSAN agli abbonati aziendali; BT prevede di portare le fibre nei distretti commerciali, con fibre che si diramano tra le aziende come farebbero tra le case. Nippon Telegraph and Telephone, che ha testato la fibra fino a casa e sta collaborando con BellSouth, si sta ora concentrando anche sui clienti aziendali. Da un punto di vista tecnico, è difficile distinguere la fibra per l'azienda dalla fibra per la casa, afferma Kenji Okada, supervisore di NTT Access Network Service Systems Labs.

Gli standard tecnici come FSAN non possono superare tutti gli ostacoli che possono impedire la fibratura delle case. BellSouth ha il vantaggio di servire una regione in rapida crescita economica e demografica. Ciò significa un sacco di nuovi sviluppi abitativi, ognuno un'opportunità relativamente facile per la fibrazione perché il terreno è già stato scavato per posare ogni tipo di infrastruttura elettrica e di telecomunicazione. Questa non è la situazione nella maggior parte degli Stati Uniti, dove l'installazione della fibra significa una nuova costruzione. Per non parlare dei mal di testa in Europa. Spears di BellSouth afferma che un collega di Telecom Italia è rimasto stupito da una foto di un paesaggio messo a nudo da uno sviluppatore. Spears ricorda che l'italiano gli disse: Quando andiamo a Roma e iniziamo a scavare per strada, potremmo imbatterci in qualche artefatto, e loro mettono un recinto attorno e interrompono la costruzione finché gli archeologi non fanno il loro lavoro.

Il mercato della fibra per la casa è giovane e gli analisti evitano di prevederne la crescita. È difficile fare proiezioni basate su servizi che non esistono ancora, afferma Jeff Kagan, analista del settore a Marietta, in Georgia. A breve termine, il più grande punto interrogativo è come i consumatori statunitensi e gli operatori via cavo risponderanno all'alta definizione digitale televisione, che divorerà larghezza di banda come niente che abbiamo visto finora. A lungo termine, la continua crescita di Internet spingerà verso l'alto la domanda digitale. Le immagini statiche comuni a molte pagine Web si caricano lentamente a 56.000 bit/secondo, determinando la richiesta di modem DSL e via cavo nell'intervallo dei megabit/secondo. Poiché un numero crescente di progettisti di siti Web cede alla tentazione di visualizzare immagini in movimento, anche questi collegamenti fulminei possono iniziare a sembrare lenti.

Estrapolando la crescita di 20 volte della larghezza di banda degli anni '90, i modem sono passati da 2.400 a 56.000 bit/secondo, portando a una proiezione che entro il 2020, 100 megabit/secondo saranno di routine. E questo può essere conservativo. Adel Saleh, capo architetto di rete presso Corvus in Columbia, Md., afferma che 100 megabit/secondo potrebbero arrivare nelle case già nel 2005. Saleh prevede che entro il 2010 i sistemi multiplexati a lunghezza d'onda forniranno una larghezza di banda dell'ordine di 1.000 megabit/secondo. Con quel tipo di capacità, il problema più grande sarà capire come attingere al nostro Gernsback interiore.

Battaglia dell'ultimo miglio

Tecnologia Come funziona Capacità (Mbit/s) Vantaggio Limitazioni Fibra a casa La fibra porta i dati a casa. Potrebbe anche trasportare video trasmessi, nello stesso segnale o ad altre lunghezze d'onda. Diverse centinaia, fino a 1.000 Massima velocità Costo di costruzione Linea di abbonamento digitale (DSL) Trasmette dati digitali su linee telefoniche a frequenze superiori a quelle utilizzate per la voce. Le frequenze sono separate a casa. Le singole case ottengono linee dedicate. A valle: 6-8
A monte: fino a 1,5 Può utilizzare le linee telefoniche esistenti Nessun servizio per le abitazioni a più di 5,5 km dal nodo di commutazione telefonica Velocità massime possibili solo su linee brevi Non disponibile per tutti i clienti di telefonia Modem via cavo I dati viaggiano a casa su TV (coassiale) cavo in una frequenza banda utilizzata per un canale video. La trasmissione a monte avviene a una frequenza inferiore o su cavi telefonici. A valle: tipicamente ~1
A monte: tipicamente 0,1-0,5 Utilizza il cavo coassiale esistente La velocità dei dati individuali diminuisce con il numero di utenti Scarsa sicurezza Non disponibile su tutti i sistemi via cavo Wireless (terrestre) L'antenna locale trasmette microonde, captate dall'antenna domestica. Trasmette segnali video e può trasmettere dati. Paragonabile a DSL Nessuna installazione di cavi Interferenze multipercorso dagli edifici Alberi, terreno e pioggia possono bloccare i segnali Interferenze possibili da altre celle I segnali percorrono una distanza limitata (come il telefono cellulare) Wireless (satellite) Trasmissione satellitare di segnali dati; i singoli ricevitori raccolgono il loro segnale. Potrebbe essere aggiunto al servizio satellitare di trasmissione diretta o al servizio mobile in orbita terrestre bassa come Teledesic. Da definire Nessun cavo, nessuna antenna di trasmissione locale Più adatto alla trasmissione a causa dell'ampia area di copertura satellitare Probabile velocità di trasmissione dati limitata

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