FUTURE PROOF. La legge di Edholm per la banda di accesso

FUTURE PROOF

Raddoppio del picco ogni 15 mesi. Il "corollario di Dècina": il picco del fisso 100 volte superiore al mobile

di Maurizio Dècina, professore ordinario di reti e comunicazioni al Politecnico di Milano
La «legge di Moore» prende il nome dal fondatore di Intel, Gordon Moore, che nel 1965 osservò che il numero di transistor nei circuiti integrati cresce nel tempo in modo esponenziale e raddoppia ogni anno. Dieci anni dopo, Moore e David House hanno successivamente modificato la predizione con un raddoppio dapprima ogni due anni e infine ogni 18 mesi. La crescita esponenziale si applica ad altri indicatori del progresso tecnologico, quali la capacità delle memorie, la capacità di calcolo e la banda messa a disposizione dalle reti di comunicazioni.

La crescita esponenziale della banda disponibile nelle fibre ottiche e per l’accesso a internet è stata osservata negli anni 90 da Gerry Butter per la fotonica e da Jakob Nielsen per Internet. Nel 2004 Phil Edholm di Nortel formula la “legge di Edholm” affermando che il picco della banda aggregata di accesso fisso e mobile ad Internet cresce in modo esponenziale. L’accesso può essere a reti pubbliche (sia con cavi di rame e di fibra ottica, sia con sistemi radiomobili) e a reti locali Lan (sia su coassiale e fibra ottica, sia via radio, tipo wi-fi). Il periodo di raddoppio della banda di picco varia da 12 a 18 mesi. Si osserva che un raddoppio ogni 12 mesi porta a un fattore moltiplicativo di circa 1.000 in 10 anni, mentre se il raddoppio avviene ogni 18 mesi il fattore 1.000 si ottiene in 15 anni.


Nel grafico relativo agli anni che vanno dal 1995 al 2020 si riporta la crescita della banda di picco negli accessi a reti pubbliche di tipo fisso e mobile. I benchmark di disponibilità delle varie tecnologie sono inseriti con riferimento ad una vasta disponibilità di mercato delle tecnologie stesse e quindi sono piuttosto approssimativi. Nel grafico da me elaborato, la Legge di Edholm si applica egualmente al fisso e al mobile (le rette in scala logaritmica sono esponenziali) con un fattore moltiplicativo 1.000 ogni 12 anni, e cioè un raddoppio ogni 15 mesi circa. Per quanto riguarda le comunicazioni mobili l’accesso è quello degli standard 3Gpp applicati alla seconda (2G, Gsm), alla terza (3G, Umts e Hspa) e alla quarta (4G, Lte) generazione. Si parte dai 10 kbit/s del Gsm, si passa ai 384 kbit/s dell’Umts (nel grafico ho omesso i sistemi intermedi Gprs e Edge), e negli anni 2000 si attivano i sistemi 3,5G di tipo Hspa fino a 14,4 Mbit/s nominali e Hspa+ fino a circa 42 Mbit/s nominali. Nei prossimi anni entra in servizio il sistema Lte con 100 Mbit/s di download, mentre sono previsti nel tempo il sistema Lte-Advanced con download a 1 Gbit/s e successivamente verso il 2020 il sistema Lte-Beyond con un target di 10 Gbit/s di download. Si osserva che l’Lte necessita di 20 Mhz di spettro, l’Advanced di 100 Mhz e il Beyond di alcune centinaia di Mhz.

Per quanto riguarda l’accesso fisso sui doppini in rame, si parte nel 1995 dai 144 kbit/s dell’Isdn, si passa all’Adsl e poi all’Adsl2+ con download fino a 20 Mbit/s nominali, e si arriva al Vdsl2 con download fino a 100 Mbit/s nelle applicazioni dentro gli edifici.

Con la fibra ottica si parte dal Gpon a 2,5 Gbit/s, mentre nei prossimi anni è previsto il sistema 10Gpon a 10 Gbit/s (già oggi in servizio presso Ntt West). Con l’uso del Wdm si passa poi nella presente decade ai sistemi coarse Wdm (WDM-PON) con un massimo di 8 sistemi bidirezionali per fibra e centinaia di Gbit/s di download e si arriva ai sistemi dense Wdm (Ngpon2) con un massimo di circa 40 sistemi bidirezionali a 40 Gbit/s per sistema (1,6 Terabit/s).

Il grafico mostra anche la validità del “corollario di Dècina” che afferma che il picco della banda aggregata dell’accesso fisso è circa 100 volte più grande di quello dell’accesso mobile.

03 Ottobre 2011