Livello fisico: fibra ottica e wireless
Luce che diventa dato e onde che liberano la rete: dalla struttura del cavo in fibra ai connettori, dal FTTx alle tecnologie wireless che ci circondano ogni giorno.
1. La fibra ottica — luce come dato
La fibra ottica trasmette dati come impulsi di luce confinati in un sottilissimo filamento di vetro tramite riflessione interna totale. Zero elettroni in movimento = zero interferenze elettromagnetiche.
La fibra ottica rappresenta una rivoluzione rispetto ai cavi in rame: invece di elettroni che viaggiano lungo un conduttore, nella fibra viaggiano impulsi di luce. Questo cambia radicalmente le prestazioni: nessuna interferenza elettromagnetica, attenuazione minima su lunghe distanze, larghezze di banda enormemente superiori — la fibra può trasportare Tbps su migliaia di chilometri.
Immune
Non risente di campi elettromagnetici, motori, cavi elettrici
Lunga distanza
Decine di km senza ripetitori (vs 100 m del rame UTP)
Alta velocità
Da 1 Gbps a Tbps su singola fibra con WDM
Difficile da intercettare
Richiede accesso fisico e interrompe il segnale se manomessa
Struttura di un cavo in fibra ottica
Un cavo in fibra ottica è composto da strati concentrici, ognuno con una funzione precisa. Layout preservato con colori originali adattati al template chiaro:
In laboratorio hai un cavo patch giallo lungo 2 metri con connettori LC azzurri? È quasi certamente monomodale OS2. Se è arancio con connettori beige, è multimodale OM2. Il colore della guaina è un indizio immediato in verifica!
2. Principio fisico e tipi di fibra: monomodale vs multimodale
La luce rimane intrappolata perché l'angolo di incidenza supera l'angolo critico tra core e cladding: si parla di riflessione interna totale. Niente specchi: è la differenza di indici di rifrazione che fa rimbalzare il fotone.
| Caratteristica | 🟢 Monomodale (SMF) | 🟠 Multimodale (MMF) |
|---|---|---|
| Diametro core | 9 µm | 50 µm (OM2/OM3/OM4) – 62,5 µm (OM1) |
| Sorgente luminosa | Laser DFB (1310 / 1550 nm) | LED / VCSEL (850 nm) |
| Distanza max | 10 km – 80 km senza amplificazione | 550 m (1 Gb) – 2 km (10 Gb su OM4) |
| Banda | Praticamente illimitata (Tbps con DWDM) | Limitata da dispersione modale |
| Costo | Cavo economico, apparati costosi | Cavo più costoso, apparati economici |
| Colore guaina tipico | Giallo | Arancio (OM1/OM2), Acqua (OM3/OM4) |
| Uso tipico | Backbone, MAN, FTTH, inter-data center | LAN, campus, SAN dentro data center |
All'interrogazione: se ti chiedono perché la monomodale va più lontano, rispondi "core così piccolo da far passare un solo modo di propagazione, quindi niente dispersione modale e attenuazione 0,2 dB/km a 1550 nm". È la frase che vale il punto pieno.
3. Connettori ottici e tecnologie FTTx
Non basta la fibra: servono connettori con perdite <0,3 dB e architetture che portano la fibra fino a casa.
SC – Subscriber Connector
2,5 mm ferrule, click. Storico per LAN, ancora in FTTH vecchio. Blu per PC, verde per APC.
LC – Lucent Connector
1,25 mm ferrule, metà SC. Standard nei SFP/SFP+. Duplex LC = 2 fibre in un click. Il più usato oggi.
ST / FC
ST con attacco a baionetta per multimodale legacy. FC con vite per strumenti di misura, stabilissimo.
MPO / MTP per 40G/100G
Un connettore rettangolare che gestisce 12 fibre parallelamente. Fondamentale per trunk 40GBASE-SR4 e 100GBASE-SR4.
Perché APC è verde?
PC = ferrule piatto (riflessione -35 dB). APC = 8° angolato (riflessione -65 dB). APC verde riduce ritorno verso laser: obbligatorio in FTTH PON.
FTTx – quanto vicina arriva la fibra?
| Sigla | Cosa significa | Ultimo tratto |
|---|---|---|
| FTTH | Fiber To The Home | Fibra diretta fino al modem utente |
| FTTB | To The Building | Fibra fino al palazzo, poi rame verticale |
| FTTC | To The Cabinet | Fibra fino all'armadio stradale, poi VDSL |
| FTTN | To The Node | Fibra fino al nodo, ultimo km in rame |
FTTH = GPON con splitter passivo 1:32 / 1:64. Un'unica fibra OLT in centrale serve 32 case grazie a splitter ottici passivi: zero alimentazione in campo.
A casa tua arriva Open Fiber FTTH? Cerca la borchia bianca con 2 porte SC/APC verdi. Dentro c'è l'ONT che converte luce in Ethernet. Se vedi doppino telefonico RJ11 fino al modem, sei in FTTC.
4. Il mondo wireless – spettro e domini di applicazione
Wireless significa onde radio nello spettro elettromagnetico regolamentato. Non è magia: ogni tecnologia usa frequenze, potenze e modulazioni autorizzate dal Ministero (in Italia MISE) e a livello mondiale da ITU.
La banda 2,4 GHz offre maggiore portata e penetrazione muri ma è congestionata (Bluetooth, microonde, tutte le reti dei vicini). La banda 5 GHz offre velocità superiori e meno interferenze ma portata ridotta. La strategia vincente è dual-band: il device sceglie automaticamente la banda migliore. In verifica non dire che 5 GHz va più lontano!
5. Wi-Fi, 4G/5G e IoT: frequenze e casi d'uso
Da b a ax (Wi-Fi 6)
802.11b 11 Mbps 2,4 GHz → 11g 54 Mbps → 11n MIMO 600 Mbps dual band → 11ac 3,5 Gbps 5 GHz → 11ax Wi-Fi 6 9,6 Gbps OFDMA + 6 GHz (Wi-Fi 6E). Ogni step raddoppia efficienza spettrale.
Quando scegliere cosa?
Ufficio/Campus: Wi-Fi 6 + fibra backbone.
Mobilità urbana: 5G con latenza 10 ms per guida autonoma.
Sensore contatore acqua: LoRaWAN, batteria 10 anni, 1 msg/giorno.
Smart city lampioni: NB-IoT, penetrazione seminterrati, QoS operatore.
Alta banda + breve distanza = Wi-Fi/5G mmWave. Bassa banda + lunga distanza + batteria = LoRa/NB-IoT.
6. Verifica / Esercizio
🔬 Attività pratica – Analizziamo la rete di istituto
Hai in mano una planimetria con armadio di piano e 3 aule.
- In verticale tra piano terra e primo usi fibra OM4 o rame Cat6? Giustifica attenuazione e immunità EMI vicino al quadro elettrico.
- Il patch giallo OS2 LC/APC verde va alla OLT FTTH o allo switch di piano? Spiega APC vs UPC e colore.
- Per coprire aula magna 25x15 m con 80 dispositivi, prevedi un AP Wi-Fi 6 su 2,4 o 5 GHz? Quanti canali non sovrapposti hai su 2,4 GHz in EU?
- Per i sensori CO2 in ogni aula che inviano ogni 10 min, scegli Wi-Fi, LoRaWAN o 5G? Argomenta consumi e portata.
1. Fibra OM4: 300 m senza problemi, zero interferenze vicino al quadro. Rame cat6 ok ma rischio EMI.
2. OLT FTTH: giallo=SMF, verde=APC per GPON. Switch di piano userebbe MMF OM4 acqua + LC blu UPC su SFP-LX.
3. 5 GHz + 2,4 GHz dual band. Su 2,4 GHz hai solo 3 canali non sovrapposti (1,6,11). Su 5 GHz molti di più, meno interferenze. Un AP Wi-Fi 6 centrale su 5 GHz gestisce meglio 80 client con OFDMA.
4. LoRaWAN: 10 anni batteria, copertura tutto edificio con un gateway, payload minimo. Wi-Fi sprecherebbe energia e sovraccaricherebbe AP. 5G costoso per sensori low-rate.
7. Riepilogo e concetti chiave
📚 Prossimo passo – Segnali, codifiche e modulazioni digitali
Ora che conosci il mezzo (rame, fibra, aria), scopriremo come i bit diventano segnali fisici: codifica NRZ, Manchester, modulazioni QAM per Wi-Fi e fibra. Porta un patch giallo e uno arancio per riconoscerli al volo!