L’Europa passa per la fibra ottica

GN4-3N: costruiamo un’infrastruttura ottica europea per abbattere il digital divide.

Con il progetto GN4-3N, finanziato dalla Commissione europea e iniziato nel 2019, si apre una nuova fase della connettività in Europa anzi, un cambio di direzione. Grazie a questo progetto, GÉANT apporterà alla sua dorsale il più grande rinnovamento degli ultimi dieci anni, per il quale le reti nazionali della ricerca sono protagoniste più che mai. Con Massimo Carboni, CTO GARR e advisor nel progetto, ripercorriamo il percorso che ha portato a questo salto nel futuro della connettività.

L’approccio si è capovolto e la Commissione europea ha deciso di finanziare al 100% l’infrastruttura

Il divario che alimenta se stesso

La situazione attuale della rete europea della ricerca vede, da un lato, un traffico in crescita costante (2,8 Exabyte nel 2019, con un aumento annuo del 30%), dall’altro, un forte divario digitale tra paesi europei (e anche all’interno di essi), con aree molto sviluppate dal punto di vista dell’accesso alla rete ed altre che sono ancora poco servite e spesso penalizzate da costi di accesso elevati. Ciò comporta un circolo vizioso per cui gli investimenti riguardanti la tecnologia vengono attratti tendenzialmente dalle aree che sono già sviluppate, portando ad un progressivo aggravarsi del divario tra paesi, inteso sia in termini di infrastrutture sia in termini di know-how.

Tale situazione ha reso evidente la necessità di ripensare la rete europea in modo sostenibile, dal punto di vista economico, ma anche flessibile, dal punto di vista tecnologico, per rispondere al meglio alle esigenze di una comunità della ricerca sempre più data intensive, ma con l’adattabilità necessaria ad affrontare anche nuove sfide.

In Commissione qualcosa è cambiato

Con l’approvazione del progetto, la Commissione europea ha dato un importante segnale di cambiamento: la decisione di utilizzare l’investimento infrastrutturale per finanziare direttamente la rete GÉANT. Ciò ha permesso, per la prima volta, un progetto di ampio respiro che punta a rendere la rete della ricerca europea tecnologicamente all’avanguardia per i prossimi 15 anni, aumentando capillarità e resilienza rispetto ad oggi, raddoppiando il numero dei paesi connessi in fibra rispetto agli attuali 14, portando la connettività minima a 100 Gbps e riducendo i costi nel lungo periodo. Una vera rivoluzione.

Fino a questo momento, infatti, l’unico strumento per finanziare l’infrastruttura di GÉANT era il nolo (lease) delle fibre o dei circuiti, il che comportava delle soluzioni e delle strategie a breve termine e con connessioni, in alcune tratte, di multipli di 10 Gbps. Con questo progetto l’approccio si è capovolto e la Commissione europea ha deciso di finanziare al 100% l’infrastruttura, con l’acquisizione in IRU a lungo termine di fibre spente o, in alternativa, di porzioni di spettro oltre agli apparati, lasciando all’insieme delle reti della ricerca (NREN) la responsabilità di decidere le modalità di implementazione e di condivisione dei costi. In questo modo, con GN4-3N, la rete GÉANT diventa ancor di più un‘infrastruttura abilitante del sistema Europa.

L’unione fa la forza, anche contro il digital divide

Ma come conciliare le richieste di maggior capillarità e capacità della rete, con quelle di una riduzione dei costi? La risposta sta nel modello del community network, frutto di anni di lavoro delle reti della ricerca nazionali: l’idea che un’infrastruttura condivisa capillare e resiliente vada a beneficio di tutti, a prescindere dal livello di sviluppo delle singole reti.

Una rivoluzione in numeri

Lunghezza dell’infrastruttura: da 10.700 km a 27.000 km

Numero di link: da 24 a 46

Paesi connessi: da 14 a 25

Secondo questo modello, le NREN diventano parte integrante della dorsale GÉANT, veicolando la capacità trasmissiva anche attraverso le loro infrastrutture ottiche nazionali tramite la condivisione dello spettro (spectrum sharing). È questo l’approccio che ha consentito alla Commissione europea di vedere nella rete GÉANT lo strumento per colmare il divario digitale esistente, soprattutto nell’area meridionale del continente (si pensi ad esempio alla penisola iberica o all’area balcanica).

La tecnologia: un fattore determinante

Se dal punto di vista strategico ciò che ha fatto la differenza è stata una visione comune per estendere l’infrastruttura e raggiungere paesi prima non connessi, dal punto di vista tecnologico gli elementi abilitanti per questa rivoluzione sono l’architettura disaggregata, l’adozione dell’Open Line System (OLS), la tecnologia DCI (Data Centre Interconnect) e la programmabilità.

L’architettura disaggregata prevede il disaccoppiamento tra generazione di segnale (transponder) e trasporto ottico (livello fotonico). L’OLS è una tecnologia che facilita la condivisione della fibra. Ciò permette di sfruttare al meglio sia la fibra (che ha un ciclo di vita di almeno 15 anni), sia gli apparati di trasporto ottico OLS (che hanno un ciclo di vita di 8/10 anni), modificando e aggiornando più frequentemente solo i transponder, cioè i generatori di segnale che hanno in genere una vita media di 3/4 anni e che possono essere di produttori diversi rispetto a quelli del livello fotonico.

Attraverso i transponder, normalmente montati su apparati DCI caratterizzati da interfacce aperte, tutti i segnali di rete vengono trasmessi come se fossero delle alien waves, consentendo l’illuminazione di diversi canali da parte di reti di domini diversi (condivisione dello spettro) e con la possibilità di assegnare ai canali delle larghezze flessibili (spettro flessibile), rendendo così l’infrastruttura modellabile sulla base delle esigenze.

Tutto ciò, unito alla programmabilità delle singole parti, riduce notevolmente la complessità di gestione di questo tipo di tecnologie ed apre nuove opportunità per il futuro: utenti con grandi esigenze di banda potranno infatti prendere in considerazione l’acquisto di apparati in modo da poter gestire in autonomia delle porzioni di spettro delle reti della ricerca ad essi dedicate.

IL PRECEDENTE

Il progetto Bella

Il precedente per il finanziamento da parte della CE dell’acquisizione in IRU di un’infrastruttura di comunicazione è stato stabilito dal progetto BELLA, un cavo sottomarino di connessione diretta fra Europa e Sud America, con una porzione di spettro dedicata all’uso esclusivo della comunità della ricerca internazionale.

L’adozione del paradigma della fibra aperta per tutta la rete europea, che offre un’alternativa ai sistemi in cui i transponder devono essere dello stesso produttore dell’infrastruttura fotonica, ha avuto un effetto dirompente sul mercato, permettendo di superare delle logiche monopolistiche e rendendo più accessibili i costi delle infrastrutture ottiche di trasporto, rispetto al passato. Inoltre è ora possibile per GÉANT chiedere porzioni di spettro non solo alle NREN ma anche ad operatori privati, rendendo quindi economicamente interessanti percorsi che diversamente avrebbero dei costi insostenibili, come nel caso dei cavi sottomarini.

Collaborare conviene: si aprono nuove possibilità

Le reti nazionali della ricerca hanno un ruolo determinante nella costruzione di questa infrastruttura europea, non solo perché le loro infrastrutture sono pilastri portanti della rete GÉANT, ma anche perché ne hanno progettato la struttura e facilitato l’attuazione.

Il progetto GN4-3N è il risultato dello studio di fattibilità di 6 gruppi regionali formati dalle NREN locali, garantendo così all’infrastruttura un’uniformità tecnologica che si adatta al meglio alle esigenze delle diverse regioni. Inoltre, insieme, le NREN hanno concordato di concedere porzioni di spettro alla rete GÉANT a costo marginale, ossia condividendo solo le spese relative alla manutenzione e gestione degli apparati trasmissivi: una decisione in linea con il principio di collaborazione che anima il progetto.

Inoltre, avere degli interlocutori locali, ha permesso a GÉANT di presentarsi agli operatori di rete dei singoli paesi non come dei concorrenti bensì come delle infrastrutture di interesse nazionale e ciò ha notevolmente abbassato i costi di alcune tratte. La sinergia tra l’azione delle reti della ricerca nazionali e l’applicazione del costo marginale ha permesso di fare delle importanti economie di scala, riducendo il costo di realizzazione del piano iniziale che le NREN hanno deciso di sfruttare estendendo ulteriormente la portata del progetto, puntando a collegare anche la Grecia, passando per l’Albania (al momento in fase di progettazione), ma anche Cipro ed Israele, attraverso l’accesso a cavi sottomarini nel bacino mediterraneo. È inoltre in fase di discussione anche l’ampliamento dell’accesso in fibra alla rete GÉANT da parte di Malta, gestita dalla rete GARR.

To infinity and beyond... Un modello per il futuro

Il modello del progetto GN4-3N, fondato su una visione aperta, flessibile, scalabile e condivisa della rete come bene comune è espressione di uno spirito collaborativo che ritroviamo anche in altri settori e che sta aprendo nuovi scenari. È il caso di Nordunet, la rete che unisce le NREN scandinave e baltiche, che ha deciso di poggiare la propria rete interamente sul livello ottico delle reti della ricerca nazionali scandinave ed islandese. Ad est, i paesi del partenariato orientale dell’Unione Europea (Armenia, Azerbaigian, Bielorussia, Georgia, Moldavia e Ucraina) riuniti nel progetto EAPConnect stanno considerando una approccio simile per le loro reti nazionali.

Anche GARR sta adottando questo paradigma aperto anche per l’evoluzione della sua rete nazionale. Come spesso accade, a nuove opportunità corrispondono anche nuove sfide, una di queste è rappresentata dal modello di gestione condivisa di una simile infrastruttura. Tuttavia lo stesso spirito che ha portato le reti europee ad unirsi per realizzare questo progetto saprà sicuramente trovare la propria espressione anche per superare gli ostacoli futuri.