Febbraio 2021

Reti ottiche: massime prestazioni con fibre ottiche insensibili alla curvatura (bend-insensitive)

In un modo o nell’altro

a cura di Gerard Pera, Product Manager Fiber Optic Data Cables of BU Multimedia Solutions, Prysmian Group

La progressiva digitalizzazione sta portando a un enorme aumento della densità della rete ottica. Di conseguenza, i cavi in fibra ottica resistenti alla piegatura sono sempre più oggetto di attenzione. A patto che ci sia la qualità, con queste soluzioni si può ottenere il massimo dalle reti ottiche. Soprattutto in situazioni critiche, garantiscono alta affidabilità e alte prestazioni, una completa compatibilità e basse perdite di attenuazione.
Viviamo in un’epoca di forte cambiamento tecnologico. Le nuove tecnologie come il 5G, Internet of Things (IoT), Intelligenza Artificiale, Realtà Aumentata e Edge Computing stanno evolvendo rapidamente. Per seguire quest’onda le infrastrutture di rete devono adattarsi rapidamente alle nuove esigenze, offrendo maggiori capacità e bassa latenza. Nello stesso tempo, le reti ottiche stanno incrementando la densità e raggiungendo i limiti in termini di spazio. Secondo gli studi condotti dal Gruppo CRU nel febbraio 2020, nel mondo sono stati installati più di 500 milioni di chilometri di fibra ottica, rispetto ai soli 200 milioni di chilometri nel 2010 e, nonostante l’attuale crisi, l’istituto britannico di ricerche di mercato prevede addirittura, dal 2023 in poi, un aumento fino a oltre 600 milioni di chilometri all’anno. Questa crescita esponenziale del mercato testimonia il forte aumento della domanda digitale che non prevede soste. In questo contesto, per soddisfare la domanda di larghezza di banda dei clienti finali, solo l’implementazione progressiva delle reti FTTX e delle reti mobili wireless richiedono più di centinaia di milioni di chilometri di fibra all’anno, una tendenza destinata ad intensificarsi con l’introduzione del 5G.
Per affrontare questa crescita di traffico dati e introdurre nuove tecnologie, non si può fare a meno di espandere la capacità della rete ottica. I cavi in fibra ottica sono la soluzione ideale perché imbattibili in termini di prestazioni, affidabilità, redditività e protezione degli investimenti. Con la sempre maggiore implementazione di cavi in fibra ottica sui siti esistenti, la densità delle reti ottiche sta fortemente crescendo.
Diventa sempre più probabile che le fibre debbano sopportare pieghe non controllate, pertanto quelle cosiddette “bend-insensitive” come, per esempio, la fibra monomodale G.657.A in grado di non far degradare le prestazioni a causa degli effetti della piegatura, sono sempre più al centro dell’attenzione. Queste fibre svolgono un ruolo cruciale nell’inevitabile processo di transizione verso una connettività in fibra flessibile e affidabile.
Micro e Macro pieghe

Si possono distinguere due tipi di insensibilità alle pieghe, quella alle “macro pieghe” e quella alle “micro pieghe”, rispettivamente nel range del millimetro la prima e del micrometro la seconda. Le prime sono visibili ad occhio nudo, ad esempio nei cavi in fibra ottica che si piegano intorno ad uno spigolo, nei cassetti porta giunti e nei dispositivi di terminazione. Le seconde sono fenomeni microscopici, causati dalla riduzione dei diametri del cavo o dallo schiacciamento dello stesso. Le micro-pieghe possono anche verificarsi a seguito di forti cambiamenti di temperatura che possono causare il restringimento del materiale. Sia le macro che micro pieghe sono particolarmente frequenti nelle reti ad alta densità, dove lo spazio per l’instradamento e l’alloggiamento delle fibre ottiche è limitato e le fibre entrano in contatto tra loro più facilmente a causa della contrazione del materiale o di altre sollecitazioni meccaniche.
Basse perdite di attenuazione
Per garantire che le reti rimangano a “prova di futuro” in termini di capacità elevate, la fibra G.657.A è l’unica fibra a coprire l’intero spettro di lunghezze d’onda ottiche, in altre parole l’intervallo di lunghezze d’onda per la trasmissione dati da 1260 nm all’inizio della O-band (originale) a 1625 nm alla fine della L-band e fino a 1675 nm alla fine di U-band per il monitoraggio ODTR della rete. Questo è un aspetto particolarmente importante, poiché le reti future utilizzeranno lunghezze d’onda che si posizionano al di fuori degli attuali intervalli standard.

Il grafico mostra i valori di attenuazione che si possono ottenere nel tempo per un collegamento di 18 km, a partire dal primo giorno di installazione e dopo pieghe casuali nel corso della vita della rete. Il collegamento è costituito da un solo splitter 1:8 (perdita di 9 dB). La perdita di inserzione delle giunzioni, bretelle, connettori e i margini di sicurezza non sono inclusi.
Se consideriamo un sistema PON con un budget di collegamento di 28 dB si può rilevare che il budget massimo di attenuazione allocato per il cavo è di 19 dB. La linea nera continua, nel diagramma, rappresenta l’attenuazione del collegamento di 18 km il primo giorno di installazione. L’attenuazione del cavo è inferiore a 8 dB nell’intervallo di lunghezze d’onda di 1250-1650 nm. Man mano che si aggiungono ulteriori punti di accesso al sistema, è probabile che si verifichino piegature accidentali. Il diagramma mostra l’attenuazione del cavo per sole cinque pieghe accidentali con raggio di 7,5 mm sulla tratta di 18 km. La linea blu tratteggiata rappresenta un cavo con fibra G.652.D. Questo mette in evidenza un incremento significativo dell’attenuazione e che la perdita totale supera il budget assegnato del cavo di 19 dB per lunghezze d’onda superiori a 1490 nm. La linea arancione tratteggiata è un cavo con fibra G.657.A1 e supera il budget assegnato solo per lunghezze d’onda superiori a 1580 nm. La linea blu continua mostra che l’attenuazione del cavo con fibra G.657.A2 è ben al di sotto del budget di 19 dB nell’intera gamma di lunghezze d’onda da 1250-1650 nm.
Rispetto alla fibra G.652.D, finora utilizzata, la fibra G.657.A ha una perdita di attenuazione molto inferiore. Nel caso della fibra Draka G.657.A1 bend–insensitive, ad esempio, la perdita di attenuazione è di soli 0,2 dB se viene avvolta due volte attorno a una matita, mentre una fibra G.652.D perde fino a 11 dB.
Sottile e compatibile

Quando è richiesta la massima densità nei cavi con alto numero di fibre, è possibile utilizzare soluzioni che prevedono fibre con rivestimento di diametro ridotto per diminuire ulteriormente la dimensione totale del cavo. Con un diametro di 200 μm e 180 μm, queste fibre hanno bisogno di tubetti per l’alloggiamento con una sezione notevolmente inferiore rispetto a quella necessaria per alloggiare le precedenti fibre G.652.D con rivestimento da 250 μm. Ciò consente di ridurre sensibilmente il diametro dei cavi pur ottenendo un’elevata densità di fibre. Queste fibre di diametro ridotto aprono la porta allo sviluppo di molti nuovi sistemi cablati per un’ampia gamma di applicazioni di rete.
La fibra monomodale G.657.A1 ha un profilo step index standard, senza strutture aggiuntive nel vetro del cladding. Ciò la rende completamente compatibile con tutte le applicazioni di rete installate e può essere giuntata con qualsiasi fibra ottica standard. L’integrazione nelle reti ottiche esistenti avviene senza alcun problema.
Una fibra con elevato potenziale
Le prestazioni ottimizzate e la piena conformità con le fibre G.652.D, insieme a rivestimenti protettivi migliorati, rendono le fibre G.657.A resistenti all’attorcigliamento. Il problema della macro e micro-pieghe è virtualmente eliminato, si garantisce l’integrità dell’infrastruttura di rete, si aumenta la stabilità su tutte le bande e si apre a nuove possibilità per lo sviluppo del sistema. L’insensibilità della fibra alle pieghe consente ai produttori di sviluppare soluzioni di cablaggio che in passato non erano possibili, ma che risultano assolutamente necessarie negli ambienti in rapida evoluzione di oggi.
La fibra insensibile alla piega consente, durante l’installazione, l’uso di guidacavi più piccoli e riduce il raggio di curvatura delle guide nelle macchine per la giunzione. Questo consente agli operatori di rete di utilizzare dispositivi di accesso sempre più piccoli e risparmiare spazio prezioso. Un altro vantaggio è che le fibre G.657.A sono facili e veloci da installare e aumentano la vita utile delle reti, poiché la loro elevata resistenza alla curvatura le rende meno suscettibili di interventi di riparazioni. Poiché le infrastrutture di rete in fibra ottica rimangono operative per più lungo tempo, i due fattori, quello della compatibilità con le versioni precedenti e quello della copertura di un ampio spettro di lunghezze d’onda, diventano requisiti tra i più importanti. Le reti in fibra ottica sono un investimento a lungo termine e tutte le soluzioni disponibili per la loro implementazione devono essere attentamente valutate. La fibra G.657.A1 rappresenta l’infrastruttura universale del futuro, in quanto consente di connettere senza soluzione di continuità la base installata, composta da fibre G.652.D, ma anche le ancora più ottimizzate fibre delle generazioni future. Le reti dotate di fibra G.657.A1 saranno di facile manutenzione, altamente affidabili e convenienti considerando i servizi di rete in rapida evoluzione che entreranno in funzione nei prossimi anni.
Il 5G, la nuova tecnologia per strutture di grandi dimensioni

Lo standard di rete 5G si basa su piccole celle radio ad alte prestazioni per garantire un’elevata disponibilità di servizio anche con un significativo aumento del numero di utenti. Queste soluzioni vengono applicate, a maggior ragione, anche all’interno di edifici di grandi dimensioni che possono anche essere più estesi della cella di copertura e quindi potrebbero dar luogo a zone problematiche per quanto riguarda il segnale radio. Queste strutture comprendono aeroporti, centri commerciali, stazioni ferroviarie, stadi sportivi o sale espositive, dove gli utenti si aspettano stabilmente una connessione ad alte prestazioni per i loro dispositivi mobili. Inoltre, queste stesse strutture hanno un gran numero di dispositivi collegati in rete e di processi attivi.
In questi ambienti lo spazio per le installazioni è spesso già piuttosto limitato e le successive espansioni potrebbero incontrare seri problemi. I cavi in fibra ottica, piccoli ma robusti, equipaggiati con fibre SM resistenti alla piega sono i predestinati per queste applicazioni: occupano poco spazio, possono anche collegare tra di loro grandi parti di cablaggio in conformità agli standard* e sono facili da maneggiare. Chiunque pianifichi una rete, per uno di questi scopi, dovrebbe valutare attentamente se l’utilizzo diffuso di questa tecnologia in fibra non possa fornire la soluzione economicamente più vantaggiosa, perché adattamenti successivi, pur tenendo conto degli investimenti iniziali più bassi, potrebbero presto rivelarsi un’alternativa decisamente più costosa.
* Ethernet standard secondo IEEE802.3

 

Per scaricare il pdf  di questo articolo clicca qui !

 

 

 

 

 

 


Prysmian Group
Prysmian Group è leader mondiale nel settore dei sistemi in cavo per energia e telecomunicazioni. Con quasi 140 anni di esperienza, un fatturato pari a oltre €11 miliardi, circa 29.000 dipendenti in oltre 50 Paesi e 112 impianti produttivi, il Gruppo vanta una solida presenza nei mercati tecnologicamente avanzati e offre la più ampia gamma di prodotti, servizi, tecnologie e know-how. La società opera nel business dei cavi e sistemi terrestri e sottomarini per la trasmissione e distribuzione di energia, cavi speciali per applicazioni in diversi comparti industriali e cavi di media e bassa tensione nell’ambito delle costruzioni e delle infrastrutture. Per le telecomunicazioni il Gruppo produce cavi e accessori per la trasmissione di voce, video e dati, con un’offerta completa di fibra ottica, cavi ottici e in rame e sistemi di connettività. Prysmian è una public company, quotata alla Borsa Italiana nell’indice FTSE MIB.

Informazioni dettagliate su: Prysmian Group | Cables, Energy System and Telecom Solutions