Oggi è sempre più rara una connessione a Internet mediante ADSL. Negli ultimi anni, si sono infatti affermate diverse soluzioni che impiegano la fibra ottica o una rete in fibra misto rame, la cosiddetta VDSL.
Ora, collegarsi a Internet con la fibra ottica è molto più veloce rispetto al vecchio ADSL. Se quest’ultima arriva a 20 Mbps, con la fibra FTTH si supera anche la velocità di 1 Gbps.
Ma come funziona la fibra ottica? In questa guida, ti parlerò nello specifico di:
- cosa si intende per fibra ottica;
- com’è fatta nel concreto la fibra ottica;
- come funziona la fibra ottica.
In questo modo, sarai più consapevole anche nello scegliere l’abbonamento che risponde meglio alle tue esigenze o il router più adatto a te. 😉
Sei pronto? Iniziamo subito!
Contenuti dell'articolo
Cos’è la fibra ottica e a cosa serve?
La fibra ottica è un materiale costituito da filamenti vetrosi o polimerici realizzati in modo da condurre al loro interno la luce.
Sebbene la fibra ottica così intesa abbia una grande quantità di applicazioni, come in diagnostica medica e illuminotecnica, negli ultimi anni si è parlato sempre più spesso di comunicazioni mediante fibra ottica.
In pratica, la fibra ottica è vista oggi come un mezzo di comunicazione anche su grandissime distanze. 😉
Da questo punto di vista, oltre che di fibra ottica si dovrebbe parlare anche di cavo in fibra ottica, dal momento che le due definizioni non sono facilmente distinguibili.
Che lo si chiami in un modo o nell’altro, si tratta di una tecnologia di trasmissione dei dati immune a disturbi elettrici, condizioni atmosferiche e variazioni di temperatura.
A questo proposito, vedremo che proprio questi sono dei vantaggi rispetto alla normale trasmissione mediante i cavi in rame. 🙂
Quando è utilizzata nel collegamento a Internet, la fibra ottica offre:
- maggiori velocità in download e upload;
- migliore stabilità del segnale;
- maggiore resistenza alle condizioni atmosferiche e alla distanza.
A patto, ovviamente , che tu abbia i dispositivi giusti e che la tua zona sia coperta in modo adeguato. 😉
Come funziona la fibra ottica?
Per capire come funziona la fibra ottica e come riesce a garantire le prestazioni superiori a cui siamo ormai abituati, dobbiamo guardare bene al cavo stesso.
Infatti, la velocità di trasmissione dei dati e la modalità di funzionamento della fibra ottica dipendono in modo diretto dal cavo che trasporta il segnale luminoso.
Prima di addentrarci su come funziona la fibra ottica, è bene quindi vedere com’è fatto il cavo stesso. 😉
Cavo in fibra ottica: com’è fatto
Rispetto al cavo di rame dell’ADSL, il cavo in fibra ottica è formato da filamenti sottilissimi trasparenti realizzati in fibra di vetro o in polimeri plastici.
In entrambi i casi, se prendiamo ciascun filamento, ossia ciascuna fibra ottica, vediamo che essa è composta da due strati concentrici:
- il core, in pratica il nucleo centrale, che ha un diametro che può variare da 10 µm a 50 µm;
- il cladding, o rivestimento, che abbraccia completamente il nucleo centrale e ha un diametro di 125 µm.
Se consideri che il µm, il micrometro, equivale a un millesimo di millimetro, in pratica il nucleo di una fibra ottica ha uno spessore inferiore a quello di un capello! 😉
Oltre al core e al cladding, proteggono l’insieme un buffer dal diametro di circa 250 µm e un rivestimento finale dal diametro di circa 400 µm.
Quest’ultimo strato, chiamato jacket, serve per dare al cavo una maggiore resistenza a stress fisici e corrosione. Inoltre, protegge anche la fibra dal contatto con l’esterno.
Un cavo in fibra ottica propriamente detto è composto da vari filamenti di fibra ottica. Puoi immaginare, dato lo spessore irrisorio di ciascuno di essi, che riunirli in un unico cavo la scelta migliore. 🙂
Oltre però alle fibre ottiche, in un cavo vengono utilizzati anche fili più resistenti che servono a rendere più robusta l’intera struttura.
Come vedremo fra poco, anche una semplice sollecitazione potrebbe comportare la perdita di informazioni durante la trasmissione dei dati.
Core e cladding: uguali ma non troppo
Nel paragrafo precedente, abbiamo definito le parti di un piccolo cavo in fibra ottica, la base dei più grandi cavi con cui abbiamo abitualmente a che fare.
All’interno del cavo, però, le componenti più importanti sono senza dubbio il core e il cladding, ossia il nucleo e il primo rivestimento.
Entrambi sono realizzati in vetro o in polimeri plastici. Per esempio, immaginiamo che siano realizzati in vetro. Il materiale è lo stesso sia per il core che per il cladding, ma con una sottile differenza.
L’indice di rifrazione del nucleo in vetro deve essere di pochissimo superiore all’indice di rifrazione del primo rivestimento. Ma andiamo con ordine. 🙂
Un cavo in fibra ottica serve a far passare la luce al suo interno e, pertanto, il materiale di cui è composto deve permettere al segnale luminoso di propagarsi.
L’indice di rifrazione è quella grandezza adimensionale che quantifica di quanto diminuisce la velocità della radiazione magnetica (come per esempio la luce) quando attraversa un determinato materiale.
Ecco, in un cavo in fibra ottica il cladding deve avere un indice di rifrazione di poco più basso rispetto all’indice di rifrazione del core.
Si tratta di un risultato che può essere ottenuto:
- modificando il vetro di cui è composto il rivestimento con degli specifici elementi chimici in modo da abbassare il suo indice di rifrazione;
- facendo lo stesso con il nucleo, ma stavolta in modo da aumentare il suo indice di rifrazione.
Grazie a questa piccola differenza, gli impulsi luminosi che si propagano all’interno del core, vanno a sbattere con un certo angolo sul cladding e vengono riflessi praticamente all’infinito. O, come vedremo, quasi. 😉
Funzionamento della fibra ottica
In realtà, per quanto in teoria ci sarebbe ben poco da aggiungere, non è proprio così. E lo vedremo fra poco. 🙂
Dopo aver parlato di com’è fatto il cavo, possiamo estendere un po’ lo sguardo e quindi vedere meglio come funziona la fibra ottica.
Abbiamo già toccato l’argomento nei paragrafi precedenti. Infatti, un cavo in fibra ottica porta segnale luminoso sotto forma di impulsi.
La luce, che viene immessa a un certo angolo nel core della fibra ottica, si accende e spegne a intervalli velocissimi. In questo modo, si può modulare e demodulare il segnale analogico in:
- un “1”, quando la luce è accesa;
- uno “0”, quando la luce è spenta.
Ma come si fa a mantenere attivo il segnale luminoso per grandi distanze, curvature nel percorso, condizioni ambientali diverse?
Il principio – fondamentale per il funzionamento della fibra ottica – si chiama riflessione interna totale, in inglese Total Internal Reflection.
In pratica, in un mezzo circondato da un altro mezzo che ha indice di rifrazione minore, un raggio luminoso che lo attraversa con un certo angolo verrà riflesso con il medesimo angolo senza attraversare il rivestimento esterno.
Questo è quello che avviene nella fibra ottica e, nello specifico, fra il core e il cladding. La differenza in indice di rifrazione fa sì che all’interno del nucleo avvenga un fenomeno di riflessione interna totale. 😉
Attenuazione e dispersione
Adesso possiamo riprendere la fine e l’inizio dei due paragrafi precedenti.
Infatti, “riflessione interna totale” non vuol dire che il segnale luminoso venga riflesso all’infinito.
Tecnicamente, nel vuoto non ci sarebbe storia, ma all’interno del core di una fibra ottica?
Dopo un po’, circa 50 Km per la fibra ottica, la pulizia del segnale comincia a venire meno. In termini tecnici si può dire che avviene una “attenuazione” del segnale luminoso.
Di fronte alla potenziale perdita di informazione, ci sono di solito due soluzioni:
- utilizzare dei “ripetitori di segnale” che, posti a intervalli regolari, trasformano in digitale e poi nuovamente in luce il segnale arrivato;
- utilizzare degli “amplificatori di segnale” che, sempre a intervalli regolari, potenziano il segnale che arriva mediante il cavo in fibra ottica.
Fra i due metodi, i ripetitori fanno in teoria un lavoro migliore ma costano di più e aumentano la latenza. Pertanto, quello più utilizzato consiste negli amplificatori. 😉
Oltre all’attenuazione, può verificarsi anche la “dispersione” del segnale luminoso, che si suddivide in:
- microbending, quando ci sono piccoli difetti costruttivi nel nucleo della fibra ottica e ciò porta ad attenuazione;
- macrobending, che può accadere quando il cavo in fibra ottica viene piegato (per seguire un percorso, per esempio) con un angolo maggiore dell’angolo critico, oltre il quale non avviene più rifrazione.
In entrambi i casi, esistono cavi in fibra ottica che permettono di ovviare a questi problemi. 😉
Fibra ottica vs rame: passato e presente a confronto
Il funzionamento della fibra ottica si riflette, nell’ambito delle comunicazioni, in prestazioni molto diverse rispetto ai cavi in rame già impiegati.
Ora, l’infrastruttura in rame ha costituito lo scheletro per le comunicazioni a distanza durante tutto il ventesimo secolo, dal momento che:
- la posa costa molto meno rispetto alla fibra ottica;
- nel caso dell’ADSL (e del VDSL) ha costituito un mezzo già presente sul territorio.
Al contrario, la posa dei cavi in fibra ottica costa mediamente di più ma essi necessitano di una minore manutenzione.
Inoltre, se il rame è soggetto a interferenze e dispersione su lunghe distanze, la fibra ottica non risente né delle une né dell’altra.
Da tutti questi punti di vista, la fibra ottica non rappresenta soltanto un netto miglioramento, ma proprio il futuro delle comunicazioni e del collegamento a Internet. 😉
Nonostante questo, però, ancora oggi è l’infrastruttura in rame a essere più diffusa, mentre per la fibra l’avanzamento è costante, ma lento.
Cosa vuol dire per il collegamento a Internet?
Soluzioni ibride per la fibra ottica
Proprio per questo, laddove è possibile giungere con la fibra direttamente alle abitazioni, si parla di FTTH o Fiber To The Home.
Consente le velocità maggiori e le minori interferenze, dal momento che nessuna parte del percorso è composta da cavi in rame.
Tuttavia, la tecnologia VDSL permette di avere a casa un collegamento fibra misto rame, lì dove i cavi ottici non sono stati ancora posati.
Pur non raggiungendo le stesse velocità della FTTH, assicura ottime prestazioni:
- FTTE o Fiber To The Exchange, fibra fino alla centrale dell’operatore;
- FTTC o Fiber To The Cabinet, fibra fino alla centralina su strada dell’operatore;
- FTTB o Fiber To The Building, fibra fino alla centralina del palazzo;
- FWA o Fixed Wireless Access, dove la fibra arriva dalla centrale al ripetitore, mentre il collegamento avviene mediante onde radio come con EOLO.
Altra differenza riguarda i dispositivi che ti servono per collegarti a Internet con i vari tipi di fibra previsti.
Ora, se hai la fibra FTTH hai due opzioni:
- da una parte, il modem fornito dal tuo ISP;
- dall’altra parte, un router da collegare direttamente a un ONT sempre fornito dall’operatore (e qui trovi i migliori router per fibra ottica);
Se invece utilizzi la tecnologia VDSL, avrai necessariamente bisogno di un modem router ADSL/VDSL. Potrai sempre collegargli un router, un access point oppure un ripetitore WiFi, ma il modem non può mancare. 😉
Infine, anche per la FWA serve soltanto un router che il tecnico andrà a collegare tramite cavo Ethernet all’antenna. A proposito, qui c’è la lista aggiornata dei migliori router EOLO. 😉
Conclusioni
Come hai potuto leggere, la fibra ottica ha costituito una vera e propria rivoluzione nel campo delle comunicazioni e non solo.
Nel corso di questa guida, abbiamo visto come funziona la fibra ottica, perché funziona così e quali sono le differenze con la comunicazione via rame.
Per quanto riguarda il collegamento a Internet, ti rimando alla guida sui migliori router WiFi e ai vari approfondimenti sul networking.
Se invece hai qualche dubbio o hai bisogno di un consiglio, scrivi pure un commento qui sotto! 😉
