ITMI20092002A1 - FIBER OPTIC TELECOMMUNICATIONS NETWORK FOR USER ACCESS - Google Patents
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Description
Domanda di brevetto per invenzione industriale dal titolo: Patent application for industrial invention entitled:
“RETE DI TELECOMUNICAZIONI A FIBRA OTTICA PER ACCESSO ALL’UTENZA" "FIBER OPTIC TELECOMMUNICATIONS NETWORK FOR USER ACCESS"
DESCRIZIONE DESCRIPTION
Campo di applicazione dell’invenzione Field of application of the invention
La presente invenzione si riferisce al campo delle reti di telecomunicazioni, e più precisamente ad una rete di telecomunicazioni a fibra ottica per accesso all’utenza. The present invention refers to the field of telecommunications networks, and more precisely to an optical fiber telecommunications network for user access.
Stato della tecnica State of the art
Attualmente la rete di telecomunicazioni per accesso all’utenza è ancora basata sostanzialmente sulla tradizionale rete in rame. Currently, the telecommunications network for user access is still substantially based on the traditional copper network.
Nella rete in rame sono utilizzati cavi che, in corrispondenza delle utenze, vengono sfioccati in armadi installati per strada dove si effettua la cosiddetta permuta per collegare l’utente desiderato, alla centrale di telecomunicazioni. In the copper network, cables are used which, in correspondence with the users, are unraveled in cabinets installed on the street where the so-called trade-in is carried out to connect the desired user to the telecommunications center.
Gli armadi contengono una elevata quantità di morsettiere. La pianificazione di rete prevede un maggior numero di fili lato utente rispetto al lato centrale, per permettere maggiore flessibilità nell’associazione fra i doppini lato utente e lato centrale. Tale flessibilità comporta comunque evidenti complicazioni gestionali e bassa affidabilità per possibili rotture o manomissioni degli armadi, di presenza di umidità o fulmini. The cabinets contain a large amount of terminal blocks. Network planning provides for a greater number of user-side wires compared to the central side, to allow greater flexibility in the association between user-side and central-side twisted pairs. However, this flexibility entails evident management complications and low reliability due to possible breakages or tampering of the cabinets, due to the presence of humidity or lightning.
Equivalenti strutture di permutazione sono presenti nelle centrali, e sono utilizzate anche per il servizio di “unbundling” tra vari operatori. Equivalent permutation structures are present in the exchanges, and are also used for the “unbundling” service between various operators.
Il cambio di operatore viene realizzato eliminando i vecchi fili di connessione e sostituendoli con una nuova connessione. The change of operator is carried out by eliminating the old connection wires and replacing them with a new connection.
Tale soluzione è inutilmente complicata e costosa e può generare incongruenze fra la situazione d’impianto e la relativa documentazione. This solution is unnecessarily complicated and expensive and can generate inconsistencies between the system situation and the related documentation.
Per ragioni di attenuazione della trasmissione del segnale, la distanza fra l’utente e la centrale stessa deve essere limitata a 5 Km, il che implica la necessità di utilizzare un elevato numero di centrali (attualmente circa 10500 per tutta la rete Italiana) For reasons of attenuation of signal transmission, the distance between the user and the control panel itself must be limited to 5 km, which implies the need to use a large number of exchanges (currently about 10,500 for the entire Italian network)
Tuttavia il grande vantaggio della rete in rame è che è puramente passiva, non contiene funzioni complesse ed è una struttura estremamente semplice e flessibile. Quindi si è potuto offrire nuovi servizi all’utenza (ad esempio ISDN, ADSL ,) modificando i soli terminali agli estremi del collegamento senza interventi sulla rete fisica. However, the great advantage of the copper network is that it is purely passive, does not contain complex functions and is an extremely simple and flexible structure. Therefore, it was possible to offer new services to users (for example ISDN, ADSL,) by modifying only the terminals at the ends of the connection without intervening on the physical network.
L’avvento della larga banda diffusa con ADSL ha aperto nuove possibilità per l’offerta di nuovi servizi, sulla rete internet, che sarebbero stati impossibili sulla rete telefonica tradizionale. The advent of widespread broadband with ADSL has opened up new possibilities for the offer of new services, on the Internet, which would have been impossible on the traditional telephone network.
Per forzare la concorrenza nei servizi si è fatto ricorso a regole di condivisione della rete che ha obbligato i tradizionali operatori telefonici a condividere, a tariffe regolamentate, la loro rete con i nuovi operatori. Ciò avviene essenzialmente adottando meccanismi noti, denominati nella tecnica “unbundling” che prevede l’affitto dei doppini “Wholesale” che prevede l’affitto della banda a nuovi operatori. Questa innovazione ha portato ad un’esplosione del traffico dati portando il carico sulla doppino vicino al proprio limite teorico di saturazione. Per superare i limiti inerenti la rete in rame, è universalmente riconosciuto che la nuova rete di accesso debba essere basata sulla tecnologia ottica con l’impiego della fibra fino a casa del cliente (FTTH - Fibre To thè Home) che è l’unica soluzione in grado di garantire una banda con basso rapporto di concentrazione e quindi adeguata ai servizi futuri. To force competition in services, network sharing rules were used which forced traditional telephone operators to share their network with new operators at regulated rates. This is essentially done by adopting known mechanisms, referred to in the "unbundling" technique which provides for the rental of "Wholesale" twisted pairs which provides for the rental of the band to new operators. This innovation has led to an explosion of data traffic bringing the load on the twisted pair close to its theoretical saturation limit. To overcome the limitations inherent in the copper network, it is universally recognized that the new access network must be based on optical technology with the use of fiber to the customer's home (FTTH - Fiber To the Home) which is the only solution. able to guarantee a band with a low concentration ratio and therefore suitable for future services.
Per ragioni di costi e ritorni dell’investimento, la soluzione ottimale dovrebbe essere la realizzazione di un’unica infrastruttura che deve però essere messa a disposizione di tutti gli altri operatori. For reasons of costs and investment returns, the optimal solution should be the creation of a single infrastructure which must however be made available to all other operators.
Le regole per questa condivisione condizionano pesantemente le scelte tecniche e per questa ragione molteplici soluzioni architetturali sono state proposte, ma nessuna sembra rispettare gli opposti vincoli di bassi costi e flessibilità d’impiego da parte dei vari operatori. The rules for this sharing heavily condition the technical choices and for this reason multiple architectural solutions have been proposed, but none seem to respect the opposite constraints of low costs and flexibility of use by the various operators.
L’adozione dell’ADSL ha consentito di offrire un banda di qualche Mb/s, mentre la soluzione in fibra fino all'utente (FTTH) permetterà, con la prima generazione di prodotti, bande dell’ordine di 100 Mb/s effettivamente disponibile. The adoption of ADSL has made it possible to offer a bandwidth of a few Mb / s, while the fiber solution to the user (FTTH) will allow, with the first generation of products, bands of the order of 100 Mb / s actually available. .
L’architettura e le tecnologie proposte per raggiungere questo obiettivo sono molteplici; molte di queste non risolvono tuttavia il problema della complessità di gestione e manutenzione della rete stessa, trasferendo sulla rete in fibra le stesse problematiche gestionali della rete in rame. The architecture and technologies proposed to achieve this goal are many; however, many of these do not solve the problem of the complexity of management and maintenance of the network itself, transferring the same management problems of the copper network to the fiber network.
Ad esempio la proposta di utilizzare un’architettura punto-punto implica la necessità di mantenere i ripartitori ottici lato centrale e lato utente oltre a richiedere l’impiego di cavidotti di grandi dimensioni che potrebbe ostacolare la riduzione del numero totale di centrali e delle loro dimensioni. For example, the proposal to use a point-to-point architecture implies the need to maintain the optical distributors on the central and user side as well as requiring the use of large cable ducts which could hinder the reduction of the total number of control units and their dimensions. .
Molte di queste soluzioni rendono difficile replicare sulla rete in fibra le stesse procedure di “unbundling” usate sulla rete in rame; resterebbe però disponibile la sola modalità "Wholesale”, che limita molto la libertà dell’operatore alternativo nell’offrire i propri servizi. Many of these solutions make it difficult to replicate on the fiber network the same unbundling procedures used on the copper network; however, only the "Wholesale" mode would remain available, which greatly limits the freedom of the alternative operator in offering their services.
Un’ulteriore considerazione importante riguarda il costo complessivo di tante reti che si sovrappongono in competizione: lo spreco che ne consegue sarà in ogni caso riversato sull’utenza. Another important consideration concerns the overall cost of many networks that overlap in competition: the resulting waste will in any case be passed on to users.
Allora nascono esigenze e requisiti finora non garantiti dalle attuali soluzioni di cui sopra, quali i seguenti: Then needs and requirements arise so far not guaranteed by the current solutions above, such as the following:
- Uniformità di accesso fra i vari operatori senza predominanza di uno sull’altro. - Rete passiva analoga all’attuale rete in rame: ogni operatore decide, gestisce e controlla apparati ed utenti senza nessun condizionamento da parte dell’operatore di rete d’accesso - Uniformity of access between the various operators without a predominance of one over the other. - Passive network similar to the current copper network: each operator decides, manages and controls equipment and users without any conditioning by the access network operator
- Architettura adeguata ai servizi del futuro (velocità media di 1 Gb/s / utente entro 5 anni) - Architecture adapted to the services of the future (average speed of 1 Gb / s / user within 5 years)
- Bassi costi di realizzazione, gestione, manutenzione - Low costs of construction, management, maintenance
- Ridotto numero di nodi di concentrazione (<1000 per l’intera rete) senza un sostanziale aumento di costo per i cavi della rete di accesso primaria. - Reduced number of concentration nodes (<1000 for the entire network) without a substantial increase in cost for the cables of the primary access network.
- Scalabilità della proposta commerciale in funzione delle esigenze del cliente, in modo da poter offrire servizi con prestazioni differenziate.. - Scalability of the commercial proposal according to the customer's needs, so as to be able to offer services with differentiated performances.
Sommario deH’invenzione Summary of the invention
Pertanto scopo della presente invenzione è quello di indicare una rete di telecomunicazioni a fibra ottica per accesso all’utenza che risolva tutti i problemi suddetti. Therefore, the purpose of the present invention is to indicate a fiber optic telecommunications network for user access that solves all the aforementioned problems.
L’idea di base della presente invenzione consiste nell’utilizzo di una tecnologia nota, WDM (Wavelength Division Multiplexing) per mettere a disposizione di ogni operatore tutti gli utenti allacciati ad un’unica rete attraverso l’utilizzo di una o più coppie di lunghezze d’onda (Rx - Tx) specifiche per ogni operatore. The basic idea of the present invention consists in the use of a known technology, WDM (Wavelength Division Multiplexing) to make available to each operator all the users connected to a single network through the use of one or more pairs of lengths waveform (Rx - Tx) specific to each operator.
E’ particolare oggetto della presente invenzione una rete di telecomunicazioni a fibra ottica per accesso all’utenza, come meglio descritto nelle rivendicazioni, che formano parte integrante della presente descrizione. A particular object of the present invention is an optical fiber telecommunications network for user access, as better described in the claims, which form an integral part of this description.
Breve descrizione delle figure Brief description of the figures
Ulteriori scopi e vantaggi della presente invenzione risulteranno chiari dalla descrizione particolareggiata che segue di un esempio di realizzazione della stessa e dal disegno annesso dato a puro titolo esplicativo e non limitativo, in cui: nella figura 1 è indicato uno schema di massima della rete di telecomunicazioni oggetto della presente invenzione. Further objects and advantages of the present invention will become clear from the detailed description that follows of an example of its embodiment and from the attached drawing given purely for explanatory and non-limiting purposes, in which: Figure 1 indicates a general diagram of the telecommunications network object of the present invention.
Descrizione di dettaglio di esempi di realizzazione Detailed description of examples of realization
La rete oggetto dell’invenzione prevede di dividere il territorio da servire in aree geografiche in ognuna delle quali realizzare una rete di accesso del tipo di quella evidenziata in figura 1. The network object of the invention envisages dividing the territory to be served into geographical areas in each of which to create an access network of the type shown in Figure 1.
Con OLT1, OLT2, OLT3 sono indicati gli apparati di centrale, ognuno appartenente ad un diverso operatore di servizi, che realizzano la raccolta del traffico proveniente dal parco utenti dell’area servita.. Ogni apparato OLT si connette in modo noto alla rete di trasporto ed instradamento dati che può essere di un qualsiasi tipo noto. I vari operatori locali per la rete di accesso sono indicati in figura con la denominazione 0L01, 0L02, 0L03. With OLT1, OLT2, OLT3 are indicated the central devices, each belonging to a different service operator, which collect the traffic coming from the users of the area served. Each OLT device connects in a known way to the transport network. and data routing which can be of any known type. The various local operators for the access network are indicated in the figure with the designation 0L01, 0L02, 0L03.
Ogni centrale di un operatore specifico (di cui in Fig. 1 ne è rappresentata una) può servire più aree geografiche. Each control unit of a specific operator (one of which is represented in Fig. 1) can serve several geographical areas.
La rete di accesso si basa su una struttura “ad albero” nella quale la singola fibra si ramifica attraverso opportuni “splitter” fino al singolo utente. The access network is based on a “tree” structure in which the single fiber branches through suitable “splitters” up to the single user.
Un’unica fibra viene utilizzata per trasmettere/ricevere tutti i segnali per tutti gli operatori che utilizzano tale rete d’accesso. Le diverse lunghezze d’onda, ad esempio otto coppie, possono essere utilizzate nel caso 8 operatori, in figura ne sono indicati tre. Le lunghezze d’onda sono scelte in maniera tale da permettere un’agevole separazione tra i segnali trasmessi e quelli ricevuti, di semplificare l’accoppiamento dei segnali di Tx/Rx del singolo operatore, da rendere possibile la costruzione di filtri a costi ragionevoli ed in modo da essere compatibili con gli standard ITUT. A single fiber is used to transmit / receive all signals for all operators who use this access network. The different wavelengths, for example eight pairs, can be used in the case of 8 operators, three are shown in the figure. The wavelengths are chosen in such a way as to allow an easy separation between the transmitted and received signals, to simplify the coupling of the Tx / Rx signals of the single operator, to make it possible to build filters at reasonable costs and in order to be compatible with ITUT standards.
Ogni operatore è quindi caratterizzato da una (o più) coppie di lunghezze d’onda. Tali coppie di lunghezze d’onda possono essere assegnate su base regionale o nazionale. Each operator is therefore characterized by one (or more) pairs of wavelengths. These wavelength pairs can be assigned on a regional or national basis.
Tutta la rete in fibra, dalla centrale fino a casa dell’utente, è trasparente a tutte le lunghezze d’onda e non contiene filtri. The entire fiber network, from the control panel to the user's home, is transparent at all wavelengths and does not contain filters.
La separazione delle diverse lunghezze d’onda appartenenti ai vari operatori viene effettuata da un unico filtro (WDMF) allocato nella centrale di testa dell’albero. Tale filtro separa ed isola i flussi dei vari operatori in modo che sul lato OLT venga propagata una sola lunghezza d’onda. The separation of the different wavelengths belonging to the various operators is carried out by a single filter (WDMF) located in the central tree head. This filter separates and isolates the flows of the various operators so that only one wavelength is propagated on the OLT side.
A valle del filtro WDML lato utente sull’unica fibra indicata in figura con FML, transitano tutte le lunghezze d’onda corrispondenti alle Tx/Rx di tutti gli operatori attestati. Downstream of the user-side WDML filter on the single fiber indicated in the figure with FML, all the wavelengths corresponding to the Tx / Rx of all certified operators pass through.
Come già detto vi sono a valle uno/due livelli di splitter (SPL, SPL1, ...SPL3) che ripartiscono il segnale ricevuto verso le tratte in fibra successive (FM1, FM2, FM3). As already mentioned there are one / two splitter levels downstream (SPL, SPL1, ... SPL3) which share the received signal towards the following fiber sections (FM1, FM2, FM3).
A valle dell’ultimo livello di splitter, una singola fibra raggiunge l’utente. Downstream of the last splitter level, a single fiber reaches the user.
Ognuna delle fibre, inclusa quella cha va a casa del cliente, può trasportare tutto 10 spettro di lunghezze d’onda previsto. Each of the fibers, including the one that goes to the customer's home, can carry the entire 10 spectrum of expected wavelengths.
11 rapporto di ripartizione (splitting) può essere, ad esempio, fino a 128. The splitting ratio can be, for example, up to 128.
La distanza che si può “coprire” può arrivare, ad esempio, fino a 20 Km. The distance that can be "covered" can reach, for example, up to 20 Km.
La selezione dell’operatore viene fatta specializzando il terminale (AU1,...AU4) a casa del cliente (ED1, ....ED4): ad operatori diversi corrispondono terminali operanti su lunghezze d’onda diverse, quelle dell’operatore scelto. The operator selection is made by specializing the terminal (AU1, ... AU4) at the customer's home (ED1, .... ED4): terminals operating on different wavelengths correspond to different operators, those of the chosen operator .
Per quanto riguarda gli altri livelli di trasmissione e relativi protocolli si fa riferimento agli standard ITUT relativi ai sistemi GPON (Gigabit Passive Optical Network). As regards the other transmission levels and related protocols, reference is made to the ITUT standards relating to GPON systems (Gigabit Passive Optical Network).
Il sistema realizza quindi un tipo di comunicazione punto-multipunto: la fibra della tratta centrale FML è una sola, la stessa per tutti gli operatori verso ogni utente. In questo modo si può installare un unico cavo interrato che collega la centrale col primo livello di splitter (SPL). The system therefore realizes a type of point-to-multipoint communication: the fiber of the FML central section is only one, the same for all operators to each user. In this way it is possible to install a single underground cable that connects the control unit with the first splitter level (SPL).
In maniera analoga, a valle del primo livello di splitter, si utilizza un’unica fibra per raggiungere il secondo eventuale livello di splitter. Similarly, downstream of the first splitter level, a single fiber is used to reach the second possible splitter level.
La soluzione proposta ottimizza quindi il costo dell’infrastruttura in quanto per tutti gli utenti è sufficiente un unico albero per tutti gli operatori The proposed solution therefore optimizes the cost of the infrastructure as for all users a single tree is sufficient for all operators
Di conseguenza i cavi della rete primaria possono essere più piccoli e quindi di più facile installazione. As a result, the primary network cables can be smaller and therefore easier to install.
La soluzione è compatibile con gli attuali standard GPON basati sulla tecnologia TDM, in modo che si possa dare a diversi utenti capacità anche molto differenti, ad esempio da 100 Kb/s a 300 Mb/s, grazie alla granularità di allocazione della banda molto fine: la banda può essere ad esempio a passi di 64 Kb/s , che consente di segmentare la clientela facilmente, scalando l’offerta di servizi. L’evoluzione tecnologica prevede di far evolvere la capacità fino indicativamente ad 1 Gb/s per utente The solution is compatible with current GPON standards based on TDM technology, so that it is possible to give different users very different capacities, for example from 100 Kb / s to 300 Mb / s, thanks to the very fine bandwidth allocation granularity: the bandwidth can be, for example, in steps of 64 Kb / s, which makes it possible to segment customers easily, scaling the service offer. Technological evolution plans to evolve capacity up to approximately 1 Gb / s per user
Come già accennato la migrazione di un utente da un operatore ad un altro richiede soltanto la sostituzione di terminale a casa dell’utente: offrendo terminali diversi è anche possibile offrire servizi/prestazioni diversi garantendo libertà di scelta e di concorrenza. As already mentioned, the migration of a user from one operator to another requires only the replacement of the terminal at the user's home: by offering different terminals it is also possible to offer different services / performances, guaranteeing freedom of choice and competition.
Ogni operatore è di fatto indipendente dagli altri e si trova in posizione di totale simmetria rispetto a loro. Each operator is in fact independent of the others and is in a position of total symmetry with respect to them.
Le distanze coperte rendono possibile l’obiettivo di ridurre il numero dei nodi di concentrazione. The distances covered make it possible to achieve the goal of reducing the number of concentration nodes.
La soluzione si presta poi a realizzare una rete completamente rigida dal punto di vista fisico in quanto tutte le funzioni di gestione del servizio non richiedono interventi sulla rete stessa. The solution then lends itself to creating a completely rigid network from the physical point of view as all the management functions of the service do not require interventions on the network itself.
Questo schema di rete di accesso unificata viene poi moltiplicato per coprire tutta la superficie ad esempio di una nazione. Le varie reti di accesso locali sono interconnesse tramite una rete di trasporto nazionale nazionale. This unified access network scheme is then multiplied to cover the entire surface of, for example, a nation. The various local access networks are interconnected through a national national transport network.
Sono possibili varianti realizzative all'esempio non limitativo descritto, senza per altro uscire daH’ambito di protezione della presente invenzione, comprendendo tutte le realizzazioni equivalenti per un tecnico del ramo. Implementation variants of the described non-limiting example are possible, without however departing from the scope of protection of the present invention, including all the equivalent embodiments for a person skilled in the art.
In sintesi sono chiari i vantaggi derivanti dall’applicazione della presente invenzione, potendo ottenere: In summary, the advantages deriving from the application of this invention are clear, being able to obtain:
- Unica infrastruttura passiva in grado di veicolare i traffici dei vari operatori grazie alla allocazione, su base nazionale, delle lunghezze d’onda disponibili in modo analogo alle reti mobili. - A single passive infrastructure capable of carrying the traffic of the various operators thanks to the allocation, on a national basis, of the available wavelengths in a similar way to mobile networks.
- Ogni operatore gestisce la propria elettronica fornendo un terminale associato alla propria identità. - Each operator manages his own electronics by providing a terminal associated with his own identity.
- Tutte le operazioni di “provisioning” sono effettuate a livello elettronico controllato dal software: ciò garantisce qualità e velocità di esecuzione. - All provisioning operations are carried out electronically controlled by the software: this guarantees quality and speed of execution.
- La soluzione garantisce bassi costi di gestione ed alta affidabilità. - The solution guarantees low running costs and high reliability.
- è possibile limitare il numero di centrali ad un valore inferiore a mille. - it is possible to limit the number of control units to a value less than one thousand.
Il sistema è a "prova di futuro” garantendo capacità crescenti nel tempo col progredire della tecnologia. The system is "future-proof", guaranteeing increasing capacities over time as technology progresses.
- L’uso della modulazione TDM permette di segmentare facilmente l’offerta e garantire altresì la possibilità di offrire in maniera agevole un servizio di “bitstreaming” . - The use of TDM modulation allows you to easily segment the offer and also ensure the ability to easily offer a "bitstreaming" service.
Dalla descrizione sopra riportata il tecnico del ramo è in grado di realizzare l’oggetto dell’invenzione senza introdurre ulteriori dettagli costruttivi. From the above description, the person skilled in the art is able to realize the object of the invention without introducing further construction details.
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WO2008010866A2 (en) * | 2006-07-18 | 2008-01-24 | Novera Optics, Inc. | Open access service model using wdm-pon |
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2009
- 2009-11-13 IT IT002002A patent/ITMI20092002A1/en unknown
Patent Citations (2)
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