Le fibre ottiche multi-core manterranno film e musica in streaming fino alla fine degli anni 2020
Il volume del traffico dati che attraversa le reti di fibra ottica del mondo sta crescendo di oltre il 40 % l’anno, con l’aumento della popolarità di servizi che richiedono grandi velocità dati come lo streaming audio e video. Perché le reti del futuro abbiano la capacità di sopportare questo traffico in continuo aumento e allo stesso tempo di gestire le nuove applicazioni che lo faranno crescere ancora di più - dalle automobili connesse al video HD mobile e all’Internet delle cose – le tecnologie che alimentano le reti ottiche a lunga distanza avranno bisogno di un significativo potenziamento a metà degli anni 2020. Una parte del lavoro di preparazione a questo fine è già stato fatto dagli ingegneri di SAFARI, un progetto portato avanti in collaborazione da UE e Giappone. La parte dell’UE è stata diretta dal co-coordinatore del progetto Toshio Morioka del Politecnico della Danimarca, mentre la parte giapponese è stata diretta dal co-coordinatore del progetto dott. Yutaka Miyamoto della NTT Corporation, Tokyo. Siluri di fotoni Il fattore che è necessario migliorare principalmente nelle Reti ottiche di trasporto (OTN) è la capacità di trasmissione di dati, il numero cioè di bit di dati al secondo che possono trasportare codificati in raggi laser. Le reti ottiche singole di oggi operano a diverse decine di terabit al secondo – ma questo non sarà sufficiente. “Per sostenere l’enorme domanda di capacità del futuro, saranno necessarie reti di trasporto con una capacità molto più alta, con velocità fibra scalabili a petabit al secondo,” dice Morioka. Per renderlo possibile, i collaboratori di SAFARI hanno innovato su diversi fronti, in termini sia di controllo di tutta la rete che di componenti di conduzione della luce, per produrre gli elementi costituenti delle OTN del futuro in grado di aumentare la loro velocità dai 10^13 (decine di terabit) di oggi ai 10^15 (petabit) al secondo. La prima innovazione di SAFARI è stata sviluppare fibre ottiche multi-core super dense con 30, 32 o 37 nuclei di conduzione della luce al loro interno invece del singolo nucleo usato oggi. Ciò che ha permesso loro di creare questo numero di nuclei da record mondiale, dice Morioka, è stata l’identificazione di un modo per impedire alla luce di passare da un nucleo all’altro e di causare interferenze nel segnale, cosa che avrebbe avuto conseguenze negative sulla larghezza di banda. “Le fibre hanno un livello molto alto di soppressione della perturbazione,” dice. Dentro la matrice Quando si percorrono grandi distanze di 1 000 km o più, la luce che viaggia in questa matrice complessa di nuclei perde potenza e deve essere amplificata a intervalli regolari. Per farlo in maniera efficiente dal punto di vista energetico, il team del progetto ha sviluppato amplificatori di fibra ottica multi-core, a base di erbio e itterbio, che si possono collegare direttamente alla nuova fibra multi-core, permettendo di avere una trasmissione con compensazione di perdita nelle lunghe distanze. “Abbiamo superato tutti i record per quanto riguarda il numero di nuclei e abbiamo permesso una riduzione del consumo di energia per gli amplificatori ottici in linea, migliorando l’efficienza energetica delle OTN del futuro,” dice Morioka. Non si tratta però solo di guide d’onda: le compagnie di telecomunicazioni devono essere anche in grado di allocare dinamicamente e ottimizzare le altre risorse di rete, mantenendo allo stesso tempo la qualità, per soddisfare la domanda di picco – come per esempio se tutta una nazione vuole guardare l’episodio finale de “Il Trono di Spade” in streaming video nello stesso momento. NTT quindi ha sviluppato un hardware ottico programmabile che permette di costruire OTN altamente flessibili, scalabili e adattabili. Luce programmabile È stato sviluppato e costruito un banco di prova SAFARI con un’ottica nuova che permette di aggiungere, bloccare, passare o reindirizzare i raggi di luce in una rete in fibra sotto il controllo di un software. Questa rete programmabile “può essere controllata e gestita in modo adattabile a seconda della domanda reale di traffico da parte di un ente centrale,” spiega Morioka. La programmabilità delle OTN è stata testata anche in esperimenti progettati per assicurare che fosse adeguata a soddisfare le esigenze della trasmissione con fibre multi-core nelle reti del futuro. Poiché SAFARI non sarà impiegato fino alla metà degli anni 2020, non ci sono programmi immediati di commercializzazione per questa tecnologia. Grazie però al successo di questo progetto di ricerca, i settori delle telecomunicazioni europeo e giapponese saranno pronti quando arriverà il momento. “SAFARI ha prodotto una tecnologia all’avanguardia, un record mondiale e una prima mondiale per quanto riguarda dimostratori di rete ed esperimenti di sistema, proprietà intellettuale congiunta e partenariati che dureranno a lungo nel tempo.” conclude Morioka.
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