Dicembre 2020

Le reti in fibra ottica sono le fondamenta della smart city

di Thomas Ritz (Marketing Manager Public Networks, Reichle & De-Massari)

Le due principali tendenze che stanno cambiando il mondo sono l’urbanizzazione e la digitalizzazione. Le città si stanno sviluppando con un ritmo straordinario e la digitalizzazione si sta diffondendo ad un ritmo ancora maggiore. Le comunicazioni e le reti dati possono aiutare le città a sfruttare la tecnologia digitale per supportare le attività collegate a questa crescita. Naturalmente bisognerà essere sicuri che le infrastrutture siano adeguate ai compiti che le attendono.

Secondo le Nazioni Unite, più di metà della popolazione mondiale vive in un contesto urbano. Un cambiamento di proporzioni storiche che coinvolge non solamente gli amministratori delle città che devono continuamente adattarsi alle nuove sfide che questo quadro comporta, ma influenzerà sempre più anche i servizi municipali, le telecomunicazioni, gli operatori di rete, gli ospedali, le società di trasporto pubblico, il commercio, il facility management e perfino la polizia. Un maggior numero di persone significa maggiore potere economico, più traffico, più energia, più servizi, maggiori costi, più dati ed esigenze più spinte per quanto riguarda le comunicazioni.
Come si stanno organizzando le città per affrontare questi cambiamenti? 
A questa domanda la risposta che più frequentemente viene data è: con la smartificazione, un neologismo che può assumere diversi significati. In poche parole, potremmo definirlo come un processo orientato a permettere che differenti mondi tecnologici possano interagire efficacemente tra di loro. La situazione ideale dovrebbe portare ad una totale sinergia tra le tecnologie dell’informazione e delle comunicazioni.

Migliore qualità della vita

I decision maker sperano di poter gestire la crescita proprio con la smartificazione. Più veloce è il flusso di informazioni e più efficace sarà l’utilizzo dei dati e più smart saranno le città – o, per lo meno, questo è il concetto di base. Il Smart City Expo World Congress tenutosi a Barcellona e la Smart City Week di Sidney hanno recentemente confermato queste ambiziose attese.
Una serie di obiettivi è legata al concetto di smart city; tra questi è necessario che una smart city possa:
  • Connettere meglio le persone, le società, il mondo dell’educazione, ecc.
  • Ottimizzare la qualità della vita, la sicurezza e i servizi
  • Automatizzare le procedure amministrative
  • Migliorare l’utilizzo delle risorse e l’impatto ambientale
Il McKinsey Global Institute ha esaminato 30 indicatori per la qualità della vita urbana ed è arrivato alla conclusione che: “Le tecnologie Smart possono migliorare ognuna di queste aree di un fattore compreso tra il 10 e il 30 percento.”

Ricerca intelligente dello spazio di parcheggio

Alcune applicazioni e soluzioni tecniche molto interessanti sono, a livello mondiale, in fase di test o sono già state collaudate.
  • Alcune Smart City tengono sotto controllo in tempo reale, e condizionano, la qualità dell’aria e il consumo di acqua e di energia. Per esempio Amsterdam.
  • Città come, per esempio, Santander in Spagna automaticamente guidano il traffico utilizzando segnalazioni digitali che riducono il tempo necessario per trovare un parcheggio ed eliminano gli ingorghi.
  • I cestini dei rifiuti segnalano il loro grado di riempimento al servizio di raccolta che, pertanto, è in grado di ottimizzare i percorsi.
  • I lampioni stradali diventano dei piloni intelligenti con sensori ambientali, telecamere, antenne WiFi e 5G ma anche stazioni di ricarica per scooter e auto elettriche.
  • I Robot possono eseguire alcuni dei compiti più semplici della polizia urbana come già succede, per esempio, a Dubai.
  • La tecnologia della realtà aumentata guida i turisti attraverso le grandi metropoli del mondo fornendo loro informazioni lungo il percorso.

In futuro milioni di sensori potranno caricare i dati provenienti dalle strade, dagli edifici e da dispositivi IoT nel cloud perché possano essere analizzati per ottimizzare la gestione della città. Nell’ambito del progetto sul modello portoghese Plan IT Valley si stima che in futuro per ogni abitante saranno stati utilizzati in media oltre 400 sensori. Questo permetterà di generare un’immagine digitale dell’ecosistema della città purché tutte le sorgenti dei dati siano ben interconnesse. Anche le automobili a guida autonoma hanno bisogno di un ecosistema cittadino intelligente perché, in realtà, non sono completamente autonome. Si basano, infatti, sull’esistenza di un sistema di scambio dati permanente, illimitato e pressoché in tempo reale, con le strade, le infrastrutture, gli altri utenti della strada e l’ambiente circostante. Questo processo genera molti terabyte di data ogni giorno. Le città, quindi, non rappresentano le uniche entità che si basano sullo standard di telefonia cellulare 5G. In confronto alla tecnologia 4G/LTE attualmente installata, 5G incrementa la velocità del flusso di dati tra veicoli, smartphone, macchine, data center, edifici, sensori, dispositivi e controlli di ogni genere di un fattore pari a 50-100, per ogni concepibile utilizzo collegato alla smart city.
5G può offrire risposte praticamente in tempo reale con una latenza molto contenuta e si basa sull’utilizzo di bande a frequenze più alte con un contemporaneo aumento dell’efficienza. I prerequisiti per tutto ciò sono anzitutto la creazione di piccole celle in numero circa dieci volte maggiore rispetto a quello necessario per la copertura radio attuale, inoltre la realizzazione di collegamenti  in fibra ottica tra tutte queste nuove antenne e la rete esistente che, a sua volta, dovrà espandersi, ancora in tecnologia ottica, perché sia in grado di gestire il massivo flusso di dati generato dalle città intelligenti e della loro crescente popolazione.

Cablaggio trascurato?

Un aspetto cruciale spesso non preso in considerazione quando si discute sulle smart city è rappresentato dalla connettività fisica, il cablaggio tra le postazioni di antenna, gli switching centrali ma anche i data center sopra e sotto l’asfalto.
I cavi rappresentano le fondamenta della smart city. Le tecnologie intelligenti non possono distribuire i dati se non sono connesse in rete. Anche se è vero che le connessioni tra l’utente finale e la rete sono in parte realizzate con tecnologia wireless, tra l’antenna ricevente e la rete deve essere implementato un robusto e moderno cablaggio in Fibra Ottica. Il servizio di informazioni TechTarget scrive: “probabilmente la sfida più importante per le smart city è rappresentata dalla complessità della connettività.” E il McKinsey Global Institute aggiunge: “prima che una città possa definirsi smart deve essere cablata.”
Anche le stazioni base 5G e le mini-celle radio devono essere integrate nella rete in FO. Uno studio dei consulenti Deloitte conclude che, “Le fibre ottiche sono la linfa vitale del 5G”.

C’è capacità sufficiente?

Anche la capacità della rete ha la sua importanza. “Le reti di comunicazione esistenti molto spesso non sono in grado di offrire la necessaria capacità per processare questi enormi quantità di dati e per offrire una comunicazione sicura,” ha detto Steffen Braun, responsabile del Urban Systems Engineering Center del Fraunhofer Institute for Industrial Engineering (IAO) di Stoccarda, Germania.
In accordo con uno studio condotto dalla Soc. Deloitte, gli operatori di rete non saranno più in grado di supportare autonomamente l’aumento previsto nel traffico dei dati, dovranno stendere o, comunque, fornire cavi ottici supplementari proprio nelle aree metropolitane. Perché possano riuscire ad implementare tutto ciò entro un realistico intervallo di tempo devono ricorrere ad ulteriori forme di collaborazione, implementare nuovi concetti per la gestione flessibile delle fibre e a “noleggiare” competenze da altri fornitori di FO indipendenti.

 

Il Journal of Internet Services and Application conferma: “Quando un’applicazione per smart city viene utilizzata universalmente, genera un enorme volume di traffico di dati che può portare a seri problemi di prestazioni per la sottostante infrastruttura di rete.” Le architetture di rete per le smart city esigono un concetto di pianificazione aperta perché il traffico dati è destinato a continuare la sua crescita dinamica ancora per decenni. Laddove oggi può essere sufficiente una singola fibra, domani si potrebbe aver bisogno di un cavo con perfino 256 fibre.

Pianificazione a lungo termine

R&M ha tratto le seguenti conclusioni e raccomandazioni da osservazioni e analisi globali e dai progetti di clienti che hanno richiesto e apprezzato un supporto intensivo.
Oggi, il piano principale per la creazione di una smart city deve includere la creazione di una rete di comunicazione e di trasporto dati in fibra ottica fittamente interconnessa e deve prevedere la graduale sostituzione di tutte le reti obsolete. La pianificazione della rete deve coprire un intervallo di tempo tra i 20 e i 30 anni; è importante tanto quanto la pianificazione delle infrastrutture per l’acqua, le fognature, l’elettricità e il gas.
Le reti wireless e cablate non possono più essere dimensionate indipendentemente le une dalle altre. Le reti Fiber-to-the-Antenna (FTTA) e Fiber-to-the-Home (FTTH) nel futuro si svilupperanno insieme. In termini di pianificazione, la soluzione ideale è la creazione di una Universal Fiber Grid (UFG) che possa supportare tutte le potenziali applicazioni. Avere linee separate per singole funzioni molto presto rappresenterà una soluzione appartenente al passato come, per esempio, le linee per controllare i semafori, l’illuminazione stradale, gli hotspot WiFi, le videocamere di sorveglianza e il controllo delle linee elettriche. Inoltre, con l’approccio tradizionale, è necessario scavare ripetutamente le strade delle città per aggiungere queste linee alle loro infrastrutture. È molto più conveniente pensare fin da subito in chiave di “rete” e mettere insieme le varie funzioni già nello stadio di pianificazione.
Gli operatori di rete pubbliche e private devono coordinare i loro interventi. Insieme possono massimizzare l’utilizzo delle loro infrastrutture e delle loro risorse: Un cablaggio indipendente dall’applicazione e soluzioni modulari sono aspetti fondamentali per ottenere l’alta densità delle future reti interlacciate. Insieme con la tecnologia modulare dei dispositivi attivi e del software associato, che rende contemporaneamente disponibili all’utente finale varie piattaforme di servizi, creano i prerequisiti per un futuro realmente “smart”.
La realizzazione dei collegamenti in fibra ottica tra le antenne 5G e la rete principale è un problema complesso. Spesso è necessario identificare percorsi atipici nelle postazioni più insolite per poter collegare le densa rete di antenne con gli apparati attivi. Il portafoglio di soluzioni FTTX di R&M comprende i moduli più idonei per queste applicazioni.

 

A livello di rete, solo una infrastruttura in fibra ottica correttamente dimensionata, uniforme e scalabile può assicurare con continuità le prestazioni necessarie. Deve essere in grado di crescere parallelamente alla città e alle sue esigenze. Le fibre ottiche rappresentano l’unica soluzione per gestire il traffico dati atteso a tutto campo e virtualmente in tempo reale tra apparati terminali mobili, veicoli, l’intero campo delle applicazioni IoT e gli abbonati alla rete.

 

 

Tutto ciò può essere reso possibile, per esempio, con l’impiego di sistemi di distribuzione per Fibre Ottiche ad alta densità espandibili con modularità come PRIME ODF, le scatole di distribuzione e collegamento della famiglia di box Polaris che possono essere utilizzate in molte configurazioni e l’innovativa famiglia di chiusure a cupola SYNO di R&M. Con una chiusura a cupola SYNO, i cavi in FO in un vasto capo di misure e con differenti tecnologie di posa possono essere estesi o adattati per soddisfare i requisiti richiesti, per esempio, quelli relativi all’installazione di piccole celle 5G o applicazioni locali IoT in futuro.
Mini data center “su misura” e compatti alla periferia delle reti (edge data center) sono indispensabili per lo sviluppo futuro di tutto ciò che può essere definito come applicazioni “sensibili alle temporizzazioni” come, per esempio, le operazioni chirurgiche controllate a distanza o la guida autonoma dei veicoli in città. Le interazioni tra i dispositivi terminali e la rete non possono durare più di qualche nanosecondo cioè, per quanto possibile, i dati devono poter essere processati praticamente in tempo reale rispetto all’azione che li ha generati e con bassa latenza; un flusso di informazioni quasi istantaneo è indispensabile. Questa tipologia di data center con connessioni in FO ridondate dovrebbe essere disponibile ogni 5-15 km.

 

Alla ricerca di partner

Conclusioni: la metamorfosi di una città in una smart city può avvenire con successo quando tutte le risorse e le capacità necessarie sono disponibili a livello dell’infrastrutture in FO. Le città possono creare autonomamente alcune di queste o possono pianificarne la disponibilità con gli operatori delle reti telecom e CATV, ma anche con quelli dei servizi pubblici e di mercati privati. Come consulente e come fornitore di soluzioni, R&M incorpora l’esperienza derivante dai molti progetti che sono già stati realizzati. Le conoscenze spaziano dalla pianificazione attraverso il progetto di soluzioni di interconnessione personalizzate alla funzione di verifica per il cablaggio in FO e la sua gestione durante l’attività.
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