La trasformazione digitale degli ultimi anni ha imposto una pressione senza precedenti alle reti globali. La crescita del traffico, la diffusione delle applicazioni di intelligenza artificiale e la richiesta continua di streaming e servizi cloud richiedono infrastrutture di telecomunicazioni capaci di garantire capacità, efficienza e sostenibilità. Le testimonianze raccolte dai team R&D Nokia durante il Nokia Innovation Day 2025 mostrano come l’evoluzione stia procedendo lungo tre direttrici: la fotonica integrata, i moduli ottici coerenti e le tecnologie microwave.
Indice degli argomenti
Fotonica integrata: la miniaturizzazione che trasporta luce
Nel laboratorio di caratterizzazione ottica è emerso come i chip fotonici siano progettati per processare segnali nel dominio ottico e non elettrico, utilizzando la luce come veicolo dell’informazione. La produzione avviene in fonderie specializzate, mentre in Europa vengono eseguite le fasi di validazione. Le dimensioni sono nanometriche, con margini di errore di soli due nanometri: per comprendere l’ordine di grandezza, un capello umano misura circa 100 micron e le guide d’onda fotoniche si collocano sui 500 nanometri.
Ottica ed elettronica sempre più vicine
La fotonica non segue la stessa corsa all’estrema miniaturizzazione dei nodi CMOS dell’elettronica. Strutture a 180 o 450 nanometri garantiscono comunque prestazioni elevate perché i chip lavorano su lunghezze d’onda ottiche di circa 1,5 micron.
Il processamento rimane analogico e comprende funzioni come splitting, demultiplexing e modulazione. La traduzione in digitale avviene con convertitori analogico-digitali (ADC) e digital-analogici (DAC), mentre i DSP compensano dispersioni ed errori. Una delle linee di ricerca più citate è quella dei convertitori «optically assisted», in cui parte della conversione viene effettuata nel dominio ottico.
La riduzione della distanza fisica tra componenti ottici ed elettronici è considerata un passaggio obbligato per aumentare le velocità di trasmissione. Al tempo stesso, l’integrazione monolitica solleva un ostacolo importante: la dissipazione termica.
Il nodo energetico
Dal punto di vista energetico, la fotonica ha raggiunto consumi molto bassi, nell’ordine dei femtojoule per bit. La criticità rimane nell’elettronica circostante, in particolare amplificatori e DSP, che richiedono milliwatt di potenza. È qui che si gioca una parte decisiva della sostenibilità futura delle infrastrutture di telecomunicazioni.
Coherent optics e moduli da 800G: raddoppiare la capacità senza nuove dorsali
I moduli coerenti sono descritti come il cuore invisibile delle dorsali globali. All’Optics Lab di Vimercate è stato presentato un prototipo da 800 gigabit al secondo, evoluzione dei precedenti 400G.
Capacità moltiplicata
Ogni modulo, aggregato su una fibra, consente di raggiungere 25-30 terabit al secondo. Poiché un singolo cavo può contenere centinaia di fibre, la capacità totale sale a decine di petabit. L’obiettivo è aumentare la trasmissione senza scavare nuove dorsali, con un evidente impatto economico e ambientale.
Il contesto spiega la necessità: tra il 2024 e il 2025 il traffico mobile è cresciuto del 20%, mentre in quattro anni il traffico tra data center è aumentato del 330%, spinto soprattutto dall’AI. Per stare al passo, i cicli di innovazione devono raddoppiare la capacità disponibile ogni due o tre anni, senza far lievitare i costi.
Tecnologia strategica per l’Europa
A garantire questa evoluzione sono i DSP, microprocessori di segnale sviluppati in Europa, considerati un asset chiave per la sovranità digitale. Ad affiancarli ci sono i processori ottici, basati su piattaforme di Silicon Photonics o Indium Phosphide, che permettono di scegliere la tecnologia più adatta in base al caso d’uso e ai costi.
I moduli coerenti progettati a Vimercate trovano applicazione anche nelle costellazioni satellitari LEO, come Starlink o Kuiper, e sono stati indicati come candidati a sostenere progetti europei di comunicazione autonoma nello spazio.
Microwave: il ruolo invisibile delle connessioni senza fibra
Accanto a fibre e chip fotonici, le reti globali dipendono ancora dai ponti radio. Oggi circa il 50% delle stazioni base nel mondo non è collegato in fibra e utilizza connessioni microwave.
Copertura e resilienza
Questa tecnologia è particolarmente rilevante nelle aree rurali o difficili da raggiungere, ma anche in contesti urbani rappresenta una risorsa, potendo garantire continuità di servizio in caso di guasti o interruzioni.
Verso i 50 Gbps
La nuova generazione di apparati punta alle bande E e D sopra i 100 GHz, con obiettivi di 25 e poi 50 gigabit al secondo. L’introduzione del full duplex permette trasmissione e ricezione simultanee sullo stesso canale, raddoppiando la capacità.
Dal punto di vista ingegneristico, i dispositivi devono essere fanless e resistere a temperature comprese tra -40 e +65 gradi. L’intelligenza della radiofrequenza è affidata a chip sviluppati con i Bell Labs, segno che anche un comparto considerato maturo continua a innovare per restare centrale nelle infrastrutture di telecomunicazioni.
Sfide convergenti: energia, calore e sostenibilità
Le tre aree tecnologiche presentano sfide comuni. Sul piano energetico, la fotonica ha ridotto i consumi a livelli minimi, ma l’elettronica rimane un punto critico. I moduli coerenti devono garantire un calo costante del costo per unità di traffico, mentre i microwave puntano a massimizzare l’efficienza spettrale.
Il calore è un altro vincolo condiviso. Sia i chip monolitici ottico-elettronici che gli apparati radio outdoor devono gestire la dissipazione termica con soluzioni sempre più sofisticate.Infine, la dimensione geopolitica non è secondaria: dalla necessità di diversificare le fonderie per i chip fotonici, alla centralità europea nello sviluppo dei DSP, fino alla regolamentazione internazionale delle frequenze radio. Tutti elementi che concorrono a definire il futuro delle infrastrutture di telecomunicazioni.
