Da ADSL a fibra: cosa cambia e cosa significano VDSL e vectoring

A marzo 2015 il Governo italiano ha approvato, coerentemente con quanto stabilito nell’Agenda Europea 2020, la cosiddetta “Strategia Italiana per la banda ultralarga“. L’obiettivo era quello di conseguire diversi obiettivi legati alla realizzazione della rete in banda ultralarga nelle aree bianche (i lavori sono stati affidati per l’intero territorio nazionale alla concessionaria Open Fiber vincitrice di tutti i bandi e sono tutt’oggi in corso di svolgimento), di avviare tra il 2021 e il 2022 un piano per la copertura 1 Gbps in downstream delle aree grigie e nere, connettere gli edifici scolastici alla massima velocità possibile (1 Gbps simmetrico con banda garantita), sostenere la diffusione della connettività 5G, sviluppare un “piano voucher” per le famiglie e le imprese maggiormente bisognose di aiuto e altro ancora.

Con il piano Italia a 1 Giga verrà molto probabilmente utilizzato un nuovo modello rispetto a quello adottato nel caso di Open Fiber.
L’idea è quella di utilizzare un modello a incentivo per sollecitare gli operatori a portare 1 Gbps nelle aree grigie e nere del Paese dove oggi non si arriva a 300 Mbps in downstream.

Le aree di intervento verranno determinate sulla base delle risultanze emerse con la mappatura 2021 delle reti fisse.
Sempre più unità immobiliari oggi raggiunte appena da ADSL poco performanti o connessioni FTTC su linea lunga potranno in futuro beneficiare della connettività ultrabroadband.

Da ADSL a fibra ottica: cosa cambia

La fibra FTTH, l’unica vera fibra almeno dal punto di vista prettamente tecnico, è senza dubbio la soluzione di connettività migliore: nelle aree servite, oggi vengono messi a disposizione profili che prevedono fino a 1 o 2,5 Gbps di banda.
AGCOM ha in passato prescritto l’utilizzo di bollini per indicare la tecnologia di connessione utilizzata: fibra, fibra misto rame, radio, rame.

Il roll-out della fibra FTTH è comunque un’operazione impegnativa e onerosa per gli operatori di telecomunicazioni.
TIM ha inizialmente preferito investire sulle soluzioni ibride fibra-rame, soprattutto nelle aree esterne al perimetro dei centri cittadini più popolosi: nelle connessioni FTTC (Fiber-to-the-Cab) dall’armadio stradale fino all’utenza da servire si continua a usare il doppino telefonico esistente. In alcuni casi, quando le utenze sono attestate su rete rigida si parla di FTTE.
Attraverso FiberCop la rete secondaria dell’ex monopolista è in corso di aggiornamento e la storica tratta in rame verrà progressivamente sostituita con i cavi in fibra ottica. Questo lavoro prevede l’installazione in strada di un armadio ottico con logo FiberCop o TIM.

ADSL, VDSL, EVDSL: differenze

Le tecnologie xDSL sono le più utilizzate per le reti di accesso basate, anche parzialmente (quindi solo sulla rete secondaria), sull’impiego di doppini in rame.

– ADSL/ADSL2/ADSL2+ (Asymmetric DSL) che fornisce una connettività asimmetrica (la capacità o bitrate in downstream è maggiore rispetto all’upstream).
La velocità di trasferimento dati raggiungibile è, nel caso di ADSL, al massimo di 6 Mbps in downstream e di 640 kbps in upstream.

ADSL2 e ADSL2+ sono evoluzioni della precedente tecnologia: la prima garantisce migliori prestazioni dell’ADSL in termini di velocità di connessione e lunghezza della linea (si arriva a 12 Mbps in downstream e 1 Mbps in upstream). ADSL2 utilizza la stessa allocazione in frequenza di ADSL e permette di ottenere migliori prestazioni grazie a un’efficienza di modulazione più elevata e ad altri accorgimenti.
ADSL2+ estende l’allocazione spettrale fino a 2,2 MHz, portando la massima velocità ottenibile a 24 Mbps in downstream.

– VDSL/VDSL2 (Very high speed DSL) che è in grado di fornire connettività sia simmetrica che asimmetrica. Per la connettività di utenti residenziali si
prediligono profili asimmetrici.
Esistono poi le HDSL (High bitrate DSL), certamente meno diffuse e più costose, che forniscono profili simmetrici in downstream e upstream.

La tecnologia VDSL migliora notevolmente l’allocazione spettrale e sfrutta lo spettro di frequenze fino a 12 MHz. In questo modo, sempre sfruttando il doppino in rame si possono raggiungere fino a 50 Mbps in downstream e 6,5 Mbps in upstream (configurazione asimmetrica); fino a 25 Mbps in downstream in entrambe le direzioni (configurazione simmetrica).
La tecnologia VDSL, inoltre, può essere adoperata sia con DSLAM in centrale che con analoghi apparati montati a livello di armadio stradale. La lunghezza del doppino può arrivare fino a 1.500 metri (nel caso di FTTC si dovrà verificare, ad esempio con servizi come questo la distanza dell’utenza da servire dall’armadio stradale sulla quale essa è attestata).

VDSL2 è capace di impegnare lo spettro di frequenze fino a 30 MHz aggiuntivi ed è del tutto compatibile con ADSL2+ pur offrendo velocità di trasferimento dati nettamente superiori. I due profili di VDSL2 maggiormente utilizzati sono il 17a e il 30a (in Italia si usa il 17a) che sfruttano lo spettro, rispettivamente, fino a 17 e 30 MHz in più.

La tecnologia VDSL2 permette di arrivare fino a 100 Mbps nel caso del profilo 17a e 200 Mbps con il profilo a 30a (quando il doppino in rame non è lungo più di 300 metri).
In entrambe le configurazioni, la banda indicata va intesa come somma della capacità massima in downstream e upstream messa a disposizione dall’operatore di telecomunicazioni.

Fonte: AVM

La tecnologia Enhanced VDSL (EVDSL) è a sua volta un’evoluzione di VDSL2 ed estende lo spettro utilizzato fino a 35 MHz.
EVDSL utilizza un profilo chiamato 35b, è retro-compatibile con i profili tecnici VDSL2 ma il raggiungimento delle performance più elevate è possibile soltanto ricorrendo ai dispositivi di networking capaci di supportare appunto il profilo tecnico 35b.
Grazie al nuovo profilo, EVDSL permette di arrivare addirittura fino a 400 Mbps su rete in rame di breve lunghezza soffrendo molto anche la diafonia esercitata dalle coppie vicine.

Di solito oltre 500-550 metri di distanza dall’armadio stradale TIM non attiva il profilo 35b perché tipicamente non si ottengono miglioramenti tangibili mentre altri operatori tendono comunque ad attivare il 35b.

Mentre nel caso del profilo 17a (17 MHz di banda) la velocità massima può arrivare fino a 100 Mbps in downstream e 50 in upstream (di solito vengono attivati profili 100/20 Mbps) nel caso del profilo 35b (35 MHz di banda) la velocità massima può arrivare fino a 300 Mbps in downstream e 100 in upstream (di solito i profili sono 200/20 Mbps).

Come si vede nel grafico seguente, di solito un modem router compatibile 35b entro i 100 metri dall’armadio stradale si allinea a 90-100 Mbps con il profilo 17a mentre con il profilo 35b si può arrivare a 170-200 Mbps.
Entro i 250 metri si arriva fino a 80 Mbps in 17a e fino a 130 Mbps in 35b; entro i 450 metri si arriva a 65 Mbps in 17a e 80 Mbps in 35b.
A 500 metri il guadagno in termini di banda tra il 35b e il 17a è minimo quantificabile in una decina di megabit tra 50 e 65 Mbps.

Fonte: Vodafone Italia

La tecnologia G.fast permette di arrivare addirittura a 1 Gbps su reti di accesso in rame quando la lunghezza del doppino non supera i 100 metri. Per doppini di lunghezza compresa tra 100 e 200 metri si può arrivare fino a 500 Mbps.

G.fast usa due profili diversi potendo impegnare frequenze fino a 106 e 212 MHz ed è anch’esso affetto da eventuali problemi di diafonia ingenerati dalle coppie limitrofe con conseguente degradamento delle prestazioni del link.

Un’ulteriore evoluzione è rappresentata da XG-Fast che dovrebbe consentire di arrivare fino a 10 Gbps quando il doppino fosse lungo meno di 100 metri (ne avevamo parlato già nel 2014: Connessioni fino a 10 Gbps su doppino in rame: Alcatel-Lucent presenta XG-FAST).

– GPON. La rete FTTH che Open Fiber sta realizzando è interamente in fibra ottica e utilizza una configurazione GPON (Gigabit-capable Passive Optical Networks) definita “a prova di futuro”. La rete è in questo caso passiva e tra centrale e clienti finali non sono presenti punti alimentati da gestire e manutenere.
Lo schema PON vede l’aumento progressivo della banda per porta e della banda disponibile per cliente. Con GPON è possibile superare l’attuale limite di 1 Gbps simmetrico per arrivare a 2,5 Gbps in downstream e 1,25 Gbps.
I successivi passaggi prevedono l’adozione degli standard XG-PON (10 Gbps in downstream/2,5 Gbps in upstream), XGS-PON (10 Gbps in downstream/10 Gbps in upstream) e NG-PON2 (minimo 4×10 Gbps in downstream/2,5 Gbps in upstream).

Anche TIM e in generale gli operatori che si appoggiano all’operatore wholesale FiberCop utilizzano lo schema GPON per fornire connettività FTTH nelle aree di copertura.

Il vectoring: cos’è e come funziona

Abbiamo più volte sottolineato quanto il problema della diafonia contribuisca ad “affossare” le prestazioni di una connessione a banda ultralarga di tipo FTTC/FTTE (le connessioni FTTH non soffrono di questi problemi).

La diafonia è causata dai segnali che transitano sulle coppie in rame che compongono il medesimo cavo (binder): in particolare da quelli che fluiscono nella medesima direzione su coppie diverse (FEXT) e da quelli che si propagano in senso opposto (NEXT).

L’interferenza NEXT è gestibile mentre la FEXT non è rimovibile semplicemente perché le frequenze utilizzate sono le stesse. Il problema della diafonia è esacerbato dalla lunghezza del cavo in rame (attenuazione del segnale) che collega il modem router dell’utente finale con l’armadio stradale dotato di apparecchiature DSLAM.

Il vectoring è una tecnica utilizzabile con le tecnologie xDSL e G.fast che permette di ridurre la diafonia e in particolare l’interferenza FEXT.
Si tratta di un sistema piuttosto complesso ma molto efficace perché si basa su un’analisi in tempo reale dei contributi di diafonia apportati dalle varie linee: conoscenza e coordinamento dei segnali in gioco sulle varie coppie consentono di eliminare la diafonia.

Le prestazioni migliori si ottengono, ovviamente, quando l’operatore può avere pieno controllo su tutti i doppini presenti sullo stesso cavo (full vectoring).
Nei casi in cui più operatori utilizzassero i doppini in rame, è evidente la necessità di “accordarsi” orchestrando il comportamento dei vari DSLAM appartenenti a provider diversi.

Come si vede in figura (fonte: Istituto Superiore delle Comunicazioni e delle Tecnologie dell’Informazione), con un numero di linee attive maggiore di uno, il full vectoring migliora del 40% le prestazioni di ciascun link e non vi sono più sostanzialmente differenze tra le performance dell’una o dell’altra linea. Oltre i 600 metri i benefici comunque calano in maniera evidente.

Nel 2013 AGCOM (Autorità per le garanzie nelle comunicazioni) riteneva opportuno “non limitare la diffusione del vectoring che potrebbe incidere considerevolmente sullo sviluppo delle reti di nuova generazione, in quanto apporterebbe benefici agli utenti finali e renderebbe possibile raggiungere più velocemente gli obiettivi posti dall’Agenda Digitale europea“.
Con la delibera numero 747/13/CONS l’Autorità ha individuato nel Multioperator Vectoring (MOV) la soluzione per prevedere la collaborazione tra gli apparati dei diversi operatori al fine di cancellare l’interferenza su tutti i doppini del cavo.
Le criticità incontrate da AGCOM sono molteplici tra cui la necessità della definizione di standard internazionali e una serie di vincoli hanno spesso impedito il raggiungimento di un accordo tra gli operatori dotati di loro apparati DSLAM in strada (Sub-Loop Unbundling, SLU).

A luglio 2019 AGCOM ha fatto chiarezza e al capitolo 2 punto 18 della delibera numero 348/19/CONS ha previsto che:

“In relazione alle aree in cui appare plausibile l’assenza di una competizione infrastrutturale tramite SLU, l’Autorità ritiene congruo consentire a TIM di utilizzare la tecnologia vectoring. Ciò consentirà al mercato che utilizza i servizi VULA e bitstream di fruire di prestazioni migliori in termini di velocità trasmissiva e stabilità della qualità del servizio.
Nelle altre aree, vista la disponibilità di apparati MOV, anche mono-vendor, gli operatori colocati in SLU, incluso TIM, dovrebbero stabilire accordi per adottare il vectoring, in modalità MOV, sulla base dei prodotti disponibili sul mercato.
In caso di mancato accordo, entro un termine ragionevole, ciascun operatore potrà decidere di attivare il vectoring in modo indipendente (quindi non in modalità MOV). Gli operatori possono valutare e sottoporre all’attenzione dell’Autorità soluzioni tecnologiche alternative che garantiscano un miglioramento, nelle aree in cui si intenderà continuare ad utilizzare le risorse in rame della rete secondaria o dalla base dell’edificio, delle performance della connessione dati ed al contempo consentano un utilizzo condiviso equo e non discriminatorio delle risorse di rete, nel rispetto delle regole generali qui definite. L’Autorità, a tale riguardo, invita il mercato a valutare l’utilizzo di architetture FTTB, con tecniche come il G.Fast. In una fase preliminare, laddove il roll out della fibra ottica in rete secondaria per collegare tali apparati dovesse risultare inizialmente non possibile o conveniente, l’Autorità vede con interesse, sulla base dei contributi ricevuti, l’uso di tecniche di bonding fisico o virtuale delle coppie in rame esistenti per collegare ai nodi di rete (ad es. i Mini DSLAM) gli apparati di trasmissione posti alla base dell’edificio“.

Ricordiamo che nel caso dei servizi VULA (Virtual Unbundled Local Access) gli operatori sono presenti nella centrale TIM con i loro apparati ma affittano l’utilizzo della rete a valle verso il cliente abbonato dall’ex monopolista.
Nel caso su SLU, invece, gli operatori concorrenti sono presenti con i loro apparati a livello stradale e affittano da TIM la tratta in rame compresa tra l’armadio e il modem router dell’utente.
C’è poi l’approccio NGA (Next Generation Access)/Bitstream in cui l’operatore non è neppure presente nella centrale di TIM: la rete di TIM viene messa in comunicazione più a monte con un “punto di raccolta” dell’operatore concorrente.
Delle differenze tra i vari schemi VULA, SLU, NGA-Bitstream parliamo nell’articolo incentrato su Fastweb che può però essere esteso a tutti gli altri operatori.

La soluzione fissata e prescritta da AGCOM è importante perché di fatto ha aperto all’uso del MOV nei comuni (e sono la stragrande maggioranza) dove gli operatori non sono presenti in strada con i loro apparati (assenza di SLU).

Il vectoring è quindi diventato uno strumento concretamente utilizzabile per migliorare le prestazioni delle connessioni a banda ultralarga.

Tra il 2019 e il 2020 TIM ha iniziato ad abilitare il vectoring in via sperimentale su alcuni suoi DSLAM lungo la Penisola. Da ottobre 2020 il vectoring è attivabile su molti DSLAM TIM con profilo 35b fino a 200 Mbps (supervectoring).