Analisi strategica della tecnologia FTTH

Secondo i dati disponibili, la percentuale di utenti globali di banda larga FTTH/FTTP/FTTB raggiungerà il 59% nel 2025. I dati forniti dalla società di ricerche di mercato Point Topic mostrano che questo trend di sviluppo sarà superiore dell'11% rispetto al livello attuale.

Point Topic prevede che entro la fine del 2025 ci saranno 1,2 miliardi di utenti di banda larga fissa in tutto il mondo. Nei primi due anni, il numero totale di utenti di banda larga a livello globale ha superato il miliardo.

Circa l'89% di questi utenti si trova nei 30 principali mercati mondiali. In questi mercati, la FTTH e le tecnologie correlate conquisteranno quote di mercato principalmente a scapito dell'xDSL, la cui quota di mercato scenderà dal 19% al 9% durante il periodo di previsione. Sebbene il numero totale di utenti di fibra fino all'edificio (FTTC) e di VDSL e cavi ibridi fibra/coassiale (HFC) basati su DOCSIS dovrebbe aumentare durante il periodo di previsione, la quota di mercato rimarrà relativamente stabile. Tra questi, la FTTC rappresenterà circa il 12% del numero totale di connessioni e l'HFC il 19%.

L'avvento del 5G dovrebbe frenare le applicazioni a banda larga fissa durante il periodo di previsione. Prima dell'effettiva implementazione del 5G, è ancora impossibile prevedere in che misura il mercato ne risentirà.

Questo articolo confronterà la tecnologia di accesso PON (Passive Optical Network) e la tecnologia di accesso AON (Active Optical Network) in base alle caratteristiche delle comunità residenziali del mio paese, analizzando i vantaggi e gli svantaggi della loro applicazione nelle comunità residenziali in Cina. Verranno inoltre chiariti alcuni problemi rilevanti nell'applicazione della tecnologia di accesso FTTH nei quartieri residenziali del mio paese e saranno brevemente discusse le strategie appropriate per lo sviluppo della tecnologia FTTH in Cina.

1. Caratteristiche del mercato di riferimento FTTH del mio paese

Attualmente, il principale mercato di riferimento per la FTTH in Cina è indubbiamente costituito dai residenti dei complessi residenziali nelle grandi, medie e piccole città. I ​​complessi residenziali urbani sono generalmente complessi residenziali in stile giardino. Le loro caratteristiche principali sono: alta densità di abitazioni. Un singolo complesso residenziale in stile giardino ha in genere da 500 a 3000 residenti, e alcuni arrivano persino a decine di migliaia di abitazioni; i complessi residenziali (compresi gli edifici commerciali) sono generalmente dotati di sale per le apparecchiature di comunicazione per l'installazione di apparecchiature di accesso alla comunicazione e di passaggi di linea in tutta la comunità. Questa configurazione è necessaria affinché gli operatori di telecomunicazioni possano competere tra loro e integrare molteplici servizi di telecomunicazione. La distanza dalla sala server all'utente è generalmente inferiore a 1 km; i principali operatori di telecomunicazioni e di TV via cavo hanno generalmente posato un numero ridotto di fibre ottiche (di solito da 4 a 12 fibre) verso le sale server dei quartieri residenziali o degli edifici commerciali; le risorse di cavo per la comunicazione residenziale e l'accesso alla TV via cavo nella comunità appartengono a ciascun operatore. Un'altra caratteristica del mercato di riferimento FTTH del mio Paese è l'esistenza di barriere industriali nella fornitura di servizi di telecomunicazione: agli operatori di telecomunicazioni non è consentito offrire servizi CATV, e questo status quo non potrà cambiare per un periodo di tempo considerevole.

2. Scelta della tecnologia di accesso FTTH nel mio paese

1) Problemi riscontrati dalle reti ottiche passive (PON) nelle applicazioni FTTH nel mio paese

La Figura 1 mostra la struttura e la distribuzione di una rete ottica passiva ideale (Passive Optical Network - PON). Le sue caratteristiche principali sono: il terminale di linea ottica (Optical Line Terminal - OLT) è posizionato nella sala server dell'operatore di telecomunicazioni, e gli splitter ottici passivi (Splitter) sono posizionati il ​​più vicino possibile all'unità di rete ottica (Optical Network Unit - ONU) lato utente. La distanza tra l'OLT e l'ONU è pari alla distanza tra la sala server dell'operatore di telecomunicazioni e l'utente, che è simile alla distanza di accesso telefonico fisso attuale, che è generalmente di diversi chilometri, e lo Splitter è generalmente distante da decine a centinaia di metri dall'ONU. Questa struttura e disposizione della PON evidenzia i vantaggi della PON: l'intera rete dalla sala server all'utente è una rete passiva; si risparmia una grande quantità di risorse di cavi in ​​fibra ottica dalla sala server all'utente; poiché è uno-a-molti, il numero di apparecchiature nella sala server è ridotto e la scalabilità è ridotta, diminuendo il numero di cablaggi nella sala server.

La configurazione ideale di una rete ottica passiva (PON) in un'area residenziale prevede che l'OLT (Optical Line Terminal) sia posizionato nella sala server centrale di un operatore di telecomunicazioni. Seguendo il principio che lo splitter debba essere il più vicino possibile all'utente, quest'ultimo viene collocato nella scatola di distribuzione a pavimento. Ovviamente, questa configurazione ideale evidenzia i vantaggi intrinseci della PON, ma comporta inevitabilmente i seguenti problemi: in primo luogo, è necessario un cavo in fibra ottica ad alto numero di fibre dalla sala server centrale all'area residenziale. Ad esempio, per 3000 unità abitative, calcolando un rapporto di diramazione di 1:16, sarebbero necessari quasi 200 fibre ottiche, ma attualmente ne esistono solo da 4 a 12, il che rende molto difficile aumentare la lunghezza del cavo in fibra ottica; in secondo luogo, gli utenti non possono scegliere liberamente l'operatore, ma solo il servizio offerto da un singolo operatore di telecomunicazioni. Inevitabilmente, la situazione di monopolio di un singolo operatore non favorisce la concorrenza tra più operatori e gli interessi degli utenti non possono essere tutelati efficacemente. In terzo luogo, i distributori ottici passivi installati nella scatola di distribuzione a pavimento causeranno una dispersione eccessiva dei nodi di distribuzione, rendendo estremamente difficile l'allocazione, la manutenzione e la gestione. In realtà, la situazione diventa quasi impossibile; in quarto luogo, è impossibile migliorare l'utilizzo delle apparecchiature di rete e delle relative porte di accesso, poiché all'interno della copertura di una singola PON è difficile raggiungere un tasso di accesso utente del 100%.

La configurazione realistica di una rete ottica passiva (PON) in un'area residenziale prevede che OLT e splitter siano entrambi collocati nella sala server dell'area residenziale. I vantaggi di questa configurazione sono: sono necessari solo cavi in ​​fibra ottica a bassa densità dalla sala server centrale all'area residenziale, e le risorse di cavi in ​​fibra ottica esistenti sono sufficienti; le linee di accesso dell'intera area residenziale sono cablate nella sala server, consentendo agli utenti di scegliere liberamente diversi operatori di telecomunicazioni. Per gli operatori di telecomunicazioni, la rete è molto facile da assegnare, manutenere e gestire; poiché le apparecchiature di accesso e i pannelli di permutazione si trovano nella stessa sala server, ciò migliorerà indubbiamente in modo significativo l'utilizzo delle porte delle apparecchiature, e le apparecchiature di accesso possono essere gradualmente ampliate in base all'aumento del numero di utenti. Tuttavia, questa configurazione realistica presenta anche evidenti svantaggi: in primo luogo, la struttura di rete che rinuncia al PON è il principale vantaggio delle reti passive, e la rete dalla sala server centrale all'utente rimane una rete attiva; in secondo luogo, non consente di risparmiare risorse di cavi in ​​fibra ottica grazie al PON; infine, le apparecchiature PON hanno costi elevati e una struttura di rete complessa.

In sintesi, la tecnologia PON presenta due aspetti contraddittori nell'applicazione FTTH nei quartieri residenziali: secondo la struttura e la configurazione di rete ideali, la PON può certamente sfruttare i suoi vantaggi originali: l'intera rete dalla sala server all'utente è una rete passiva, il che consente di risparmiare molte risorse di cavi in ​​fibra ottica dalla sala server all'utente, semplificando il numero e la dimensione delle apparecchiature nella sala server; tuttavia, ciò comporta anche svantaggi quasi inaccettabili: è necessario un notevole aumento della posa di cavi in ​​fibra ottica; i nodi di distribuzione sono dispersi e l'assegnazione, la manutenzione e la gestione dei numeri risultano estremamente complesse; gli utenti non possono scegliere liberamente l'operatore; la concorrenza tra più operatori non favorisce una reale tutela degli interessi degli utenti; l'utilizzo delle apparecchiature di rete e delle relative porte di accesso è basso. Se si adotta una configurazione realistica della rete ottica passiva (PON) nel quartiere residenziale, le risorse di cavi in ​​fibra ottica esistenti possono soddisfare le esigenze. La sala server del condominio è cablata in modo uniforme, il che semplifica notevolmente l'assegnazione, la manutenzione e la gestione dei numeri. Gli utenti possono scegliere liberamente l'operatore, il che migliora significativamente l'utilizzo delle porte delle apparecchiature, ma allo stesso tempo vanifica i due principali vantaggi del PON, ovvero la sua natura di rete passiva e il risparmio di risorse di cavi in ​​fibra ottica. Attualmente, inoltre, si devono sopportare gli svantaggi degli elevati costi delle apparecchiature PON e della complessa struttura di rete.

2) Scelta della tecnologia di accesso FTTH per le comunità residenziali nel mio paese: tecnologia di accesso punto-punto (P2P) per la rete ottica attiva (AON) nei quartieri residenziali

Ovviamente, i vantaggi del PON scompaiono nelle comunità residenziali ad alta densità. Poiché l'attuale tecnologia PON non è molto matura e il prezzo delle apparecchiature rimane elevato, riteniamo che sia più scientifico e fattibile scegliere la tecnologia AON per l'accesso FTTH, perché:

－Le aule informatiche sono generalmente allestite in comunità;

- La tecnologia P2P di AON è matura e a basso costo. Può facilmente fornire una larghezza di banda di 100 Mbps o 1 Gbps e realizzare un collegamento senza interruzioni con le reti informatiche esistenti;

-Non è necessario aumentare la lunghezza dei cavi in ​​fibra ottica posati dalla sala macchine centrale alla zona residenziale;

－－Struttura di rete semplice, bassi costi di costruzione, gestione e manutenzione;

-Cablaggio centralizzato nella sala computer della comunità, facile assegnazione dei numeri, manutenzione e gestione;

-Consentire agli utenti di scegliere liberamente gli operatori, il che favorisce la concorrenza tra più operatori e permette di tutelare efficacemente gli interessi degli utenti attraverso la concorrenza;

Il tasso di utilizzo delle porte per le apparecchiature è molto elevato e la capacità può essere gradualmente ampliata in base all'aumento del numero di utenti che accedono.

Una tipica struttura di rete FTTH basata su AON. Il cavo in fibra ottica a basso numero di core esistente viene utilizzato dalla sala server dell'operatore di telecomunicazioni alla sala server della comunità. Il sistema di commutazione è posizionato nella sala server della comunità e la modalità di rete punto-punto (P2P) viene adottata dalla sala server della comunità al terminale utente. Le apparecchiature in ingresso e i pannelli di permutazione sono uniformemente posizionati nella sala server della comunità e l'intera rete adotta il protocollo Ethernet, una tecnologia matura e a basso costo. La rete FTTH punto-punto di AON è attualmente la tecnologia di accesso FTTH più comunemente utilizzata in Giappone e negli Stati Uniti. Tra gli attuali 5 milioni di utenti FTTH nel mondo, oltre il 95% utilizza la tecnologia P2P a commutazione attiva. I suoi principali vantaggi sono:

－－Larghezza di banda elevata: facile realizzare un accesso a banda larga bidirezionale stabile a 100 Mbps;

-È in grado di supportare l'accesso a Internet a banda larga, l'accesso alla TV via cavo e l'accesso telefonico, realizzando l'integrazione delle tre reti nella rete di accesso;

- Supportare le nuove attività prevedibili in futuro: videotelefonia, VOD, cinema digitale, ufficio remoto, mostre online, istruzione televisiva, telemedicina, archiviazione e backup dei dati, ecc.;

－－Struttura di rete semplice, tecnologia matura e bassi costi di accesso;

- Solo la sala computer della comunità è un nodo attivo. Centralizzare il cablaggio della sala computer per ridurre i costi di manutenzione e migliorare l'utilizzo delle porte delle apparecchiature;

-Consentire agli utenti di scegliere liberamente gli operatori, il che favorisce la concorrenza tra gli operatori di telecomunicazioni;

- Consente di risparmiare efficacemente le risorse di cavi in ​​fibra ottica dalla sala server centrale alla comunità, evitando la necessità di posare ulteriori cavi in ​​fibra ottica dalla sala server centrale alla comunità.

Riteniamo che la scelta della tecnologia AON per l'accesso FTTH sia più scientifica e fattibile, data l'incertezza nello sviluppo degli standard e delle tecnologie PON:

-Lo standard è appena apparso, con diverse versioni (EPON e GPON), e la concorrenza tra gli standard per una futura promozione è incerta.

－I dispositivi rilevanti richiedono 3-5 anni di standardizzazione e maturazione. Sarà difficile competere con gli attuali dispositivi Ethernet P2P in termini di costi e popolarità nei prossimi 3-5 anni.

I dispositivi optoelettronici PON sono costosi: richiedono trasmissione e ricezione a raffica ad alta potenza e alta velocità; gli attuali dispositivi optoelettronici sono ben lungi dal poter soddisfare i requisiti per la produzione di sistemi PON a basso costo.

Attualmente, il prezzo medio di vendita delle apparecchiature EPON di provenienza estera si aggira tra i 1.000 e i 1.500 dollari statunitensi.

3. Presta attenzione ai rischi della tecnologia FTTH ed evita di richiedere ciecamente il supporto per l'accesso completo al servizio.

Molti utenti richiedono che la fibra ottica fino a casa (FTTH) supporti tutti i servizi, ovvero l'accesso simultaneo a Internet a banda larga, alla televisione via cavo (CATV) e alla telefonia fissa tradizionale, nella speranza di ottenere la tecnologia di accesso FTTH in un'unica soluzione. Riteniamo che l'ideale sarebbe poter supportare contemporaneamente l'accesso a Internet a banda larga, la televisione via cavo (CATV) e la normale linea telefonica fissa, ma in realtà ciò comporta enormi rischi tecnici.

Attualmente, tra i 5 milioni di utenti FTTH nel mondo, oltre il 97% delle reti di accesso FTTH fornisce solo servizi di accesso a banda larga Internet, poiché il costo della FTTH per fornire la tradizionale linea telefonica fissa è molto più elevato rispetto al costo della tecnologia telefonica fissa esistente, e l'utilizzo della fibra ottica per trasmettere la linea telefonica fissa tradizionale presenta anche il problema dell'alimentazione elettrica. Sebbene AON, EPON e GPON supportino tutti l'accesso triple play, gli standard EPON e GPON sono stati promulgati di recente e ci vorrà del tempo prima che la tecnologia maturi. La competizione tra EPON e GPON e la futura promozione di questi due standard sono incerte, e la loro struttura di rete passiva punto-multipunto non è adatta alle applicazioni nelle aree residenziali ad alta densità in Cina. Inoltre, i dispositivi correlati a EPON e GPON richiedono almeno 5 anni di standardizzazione e maturazione. Nei prossimi 5 anni, sarà difficile competere con gli attuali dispositivi Ethernet P2P in termini di costo e diffusione. Attualmente, i dispositivi optoelettronici sono ben lontani dal poter soddisfare i requisiti di basso costo di produzione dei sistemi PON. È evidente che la ricerca indiscriminata di un accesso FTTH completo tramite EPON o GPON in questa fase comporterà inevitabilmente enormi rischi tecnici.

Sulla rete di accesso, la fibra ottica è una tendenza inevitabile che sostituisce i vari cavi in ​​rame. Tuttavia, è improbabile che la fibra ottica sostituisca completamente i cavi in ​​rame da un giorno all'altro. È irrealistico e impensabile che tutti i servizi siano accessibili tramite fibra ottica. Qualsiasi progresso tecnologico e applicazione è graduale, e la FTTH non fa eccezione. Pertanto, nella fase iniziale di sviluppo e promozione della FTTH, la coesistenza di fibra ottica e cavo in rame è inevitabile. La coesistenza di fibra ottica e cavo in rame può consentire agli utenti e agli operatori di telecomunicazioni di evitare efficacemente i rischi tecnici della FTTH. In primo luogo, la tecnologia di accesso AON può essere utilizzata nella fase iniziale per ottenere l'accesso a banda larga FTTH a basso costo, mentre la CATV e la telefonia fissa tradizionale utilizzano ancora l'accesso coassiale e a doppino intrecciato. Per le ville, l'accesso CATV può essere ottenuto simultaneamente tramite fibra ottica a basso costo. In secondo luogo, esistono barriere di settore nella fornitura di servizi di telecomunicazione in Cina. Gli operatori di telecomunicazioni non sono autorizzati a gestire servizi CATV. Al contrario, agli operatori CATV non è consentito gestire i servizi di telecomunicazione tradizionali (come la telefonia), e questa situazione persisterà ancora per molto tempo. Il tempo non può essere cambiato, quindi un singolo operatore non può fornire servizi triple play sulla rete di accesso FTTH; inoltre, poiché la durata dei cavi in ​​fibra ottica può raggiungere i 40 anni, mentre quella dei cavi in ​​rame è generalmente di 10 anni, quando la qualità di comunicazione dei cavi in ​​rame diminuisce a causa del loro ciclo di vita, non è necessario posare nuovi cavi. È sufficiente aggiornare le apparecchiature in fibra ottica per fornire i servizi offerti dai cavi in ​​rame originali. Di fatto, finché la tecnologia è matura e i costi sono accettabili, è possibile aggiornare le apparecchiature in fibra ottica in qualsiasi momento, beneficiando tempestivamente della comodità e dell'elevata larghezza di banda offerte dalla nuova tecnologia FTTH.

In sintesi, l'attuale scelta di coesistere fibra ottica e cavo in rame, utilizzando la tecnologia FiberP2P FTTH di AON per ottenere l'accesso a Internet a banda larga, mentre la TV via cavo e la telefonia fissa tradizionale utilizzano ancora cavi coassiali e a doppino intrecciato, può evitare efficacemente i rischi della tecnologia FTTH e, allo stesso tempo, beneficiare il prima possibile della comodità e dell'elevata larghezza di banda offerte dalla nuova tecnologia di accesso FTTH. Quando la tecnologia sarà matura, i costi saranno accettabili e le barriere del settore saranno eliminate, le apparecchiature in fibra ottica potranno essere aggiornate in qualsiasi momento per realizzare un accesso completo ai servizi FTTH.