Tecnologie di comunicazione, unʼindustria in crescita

Nel contesto europeo, lʼItalia ha compiuto enormi progressi per quanto riguarda lʼampliamento delle reti a banda ultralarga. È quanto emerso dal rapporto ʻNew Fiber Market Panorama 2020ʼ, presentato nel corso del FFTH Council Europe per illustrare lʼevoluzione del passaggio dalle reti in rame alla nuova tecnologia, nellʼambito dei Paesi membri dellʼUE. Difatti, rispetto al 2018, sono incrementate di 1,9 milioni di unità le abitazioni raggiunte dalla fibra ottica sul territorio nazionale, con il 45% di abbonati in più rispetto al periodo di riferimento precedente. Una crescita che posiziona il Belpaese al secondo posto, dopo la Francia, per il salto di qualità compiuto relativamente alla diffusione delle reti ad alta velocità, le quali – secondo la direttrice generale del Consiglio europeo relativo alla fibra ottica, Erzsébet Fitori – saranno indispensabili sia per la ripresa economica, sia per la transizione verso una più sostenibile economia europea.

Al giorno dʼoggi, la tipologia di sistemi di telecomunicazione che offre le migliori prestazioni, come flusso di dati trasmessi e distanza alla quale si può realizzare la comunicazione, è basata sulla tecnologia ottica. La realizzazione di fibra ottica con una dispersione sempre più bassa, ricevitori altamente sensibili e sorgenti ottiche con prestazioni elevate sono gli obiettivi dellʼattuale ricerca scientifica. Lo sviluppo vertiginoso delle tecnologie di telecomunicazioni nel corso degli ultimi 150 anni – ad iniziare dalla scoperta dellʼenergia elettrica, nel 1930 – è la risposta alla necessità di trasmettere quantità crescenti di informazioni a distanze sempre maggiori. Un notevole balzo in avanti è stato compiuto attraverso il passaggio dallʼanalogico al numerico, oltre allʼintroduzione delle tecniche di compressione dei dati, le quali hanno permesso una conseguente riduzione di banda del segnale delle comunicazioni digitali. I sistemi di comunicazione in fibra ottica, altresì noti come “banda ultralarga”, si sono evoluti sino allʼattuale quinta generazione, rappresentata dai sistemi a solitoni – impulsi che si propagano senza dispersione – e con la tecnica di “dispersion management” basata sulla periodica compensazione della dispersione cromatica. Sistemi tali da raggiungere capacità di vari terabit al secondo, a distanze transoceaniche. Per il prossimo futuro, si attende una ulteriore evoluzione con la realizzazione di reti e rigeneratori del tutto ottici (FFTH).

 

Le origini della tecnologia ottica

Lʼidea che si potesse comunicare a distanza per mezzo di un cavo fibra ottica iniziò a farsi strada con difficoltà, nel corso degli anni Cinquanta e Sessanta. Difatti, allʼepoca le fibre avevano perdite e dispersioni tali da attenuare il segnale di un decibel ogni metro. Era già evidente che la telecomunicazione necessitava di prestazioni di gran lunga superiori. Ciò si era palesato anche riguardo le frequenze radio, i cui limiti non consentivano di supportare il crescente aumento del traffico televisivo e telefonico: iniziò pertanto la ricerca di una banda di trasmissione più larga. Alcune scoperte offrirono interessanti prospettive: si trattava del laser ad elio-neon realizzato nei laboratori Bell da Donald R. Herriot, William R. Bennet e Alì Javan ed il laser a rubino, di Theodor Maiman. I laser in questione erano innovativi, poiché in grado di emettere radiazioni luminose di tipo coerente – ossia, coi raggi in fase e monocromatici –, pertanto composti da una sola frequenza. Ad ogni modo, le prime sperimentazioni resero chiaro che il laser era un metodo troppo sensibile alle variazioni atmosferiche. Al fine di supportare lʼenorme sviluppo delle telecomunicazioni, la fibra ottica è apparsa come la soluzione più idonea, se non addirittura lʼunica scelta possibile. Cosicché, nel 1965 furono introdotte da Charles K. Kao – che progettò un sistema di comunicazioni a lunga distanza – le fibre ottiche monomodali, anchʼesse abbandonate in seguito a nuove applicazioni scientifiche.

 

Dagli anni Settanta ai giorni nostri: uno sviluppo inarrestabile

Nel 1966, diversi laboratori diedero inizio ad un programma di ricerca orientato verso lo sviluppo di fibre di vetro con la più ridotta perdita ottica possibile, giungendo nel 1970 alla prima fibra di vetro con perdite ottiche inferiori ai 20 dB/Km. Fu in quellʼanno che i ricercatori dellʼazienda statunitense Corning – produttrice di vetro –, Robert D. Maurer, Frank Zimar, Peter Schultz e Donald Keck inventarono la prima fibra ottica idonea alle comunicazioni, drogando il silicio del vetro con il titanio. Tale implementazione si unì alla produzione dei laser a semiconduttore, capaci di lavorare a temperatura ambiente continua, finché nel 1988 si arrivò ad usare il primo cavo telefonico transatlantico in fibra ottica, il TAT-8. Negli anni Novanta si poterono finalmente raggiungere velocità dellʼordine dei gigabit, ovvero un passo da gigante a paragone dei 56 Kbps di Arpanet. Allo stato attuale, la tecnologia a fibre può raggiungere una larghezza di banda superiore ai 50mila Gbps (50 Tbps) e sono inoltre allo studio materiali con più efficienti prestazioni: sistemi completamente ottici, fino allʼingresso ed uscita dei computer.

I progressi sono stati eccezionali, sino ad ora: la nuova sfida sarà il superamento del passaggio dal segnale elettrico in segnale luminoso, poiché tale traduzione non permette di sfruttare appieno la larghezza di banda offerta dalla fibra ottica. Un punto nodale verso cui lʼindustria e la ricerca sono attualmente orientate.

 

Flora Liliana Menicocci