un modello semplificato di costo per la rete di accesso passiva in

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Staff Capo Dipartimento
Dipartimento per le Comunicazioni
NOTE
Alessandro Paci, Andrea Iannelli
UN MODELLO SEMPLIFICATO DI COSTO
PER LA RETE DI ACCESSO PASSIVA IN FIBRA OTTICA NGAN
(A SIMPLIFIED MODEL OF COST
FOR NGAN PASSIVE OPTICAL ACCESS NETWORK)
S
ommario: il costante aumento della banda
richiesta dai nuovi servizi basati sulla rete
internet rende sempre più necessario il passaggio
ad architetture di rete di nuova generazione basate sulla fibra ottica. La rete in rame, infatti, rappresenta, soprattutto per la componente di accesso, un limite che le moderne tecnologie (xDSL)
sono riuscite finora a mascherare ma che rappresenterà nel futuro uno dei principali problemi per
l’accesso alla banda ultra-larga che solo la fibra
ottica potrà garantire. Da questo punto di vista, il
processo di sostituzione della rete di accesso in
rame con una in fibra ottica è ormai in fase di avvio
e rappresenterà la sfida che pubblico e privato si
troveranno ad affrontare nei prossimi anni. Scopo
del presente articolo è quello di fornire un modello semplificato della rete di accesso in fibra che
consenta la valutazione ad alto livello della stima
degli investimenti che la sostituzione dell’attuale
rete con quella di nuova generazione potrà richiedere.L’approccio è quello di fornire una semplice
modellizzazione degli elementi di costo per la predisposizione della sola componente passiva sulla
base di parametri interni (progettuali, come la
scelta tecnologica di base) ed esterni (ambientali,
come per esempio la densità urbanistica), fornendo una stima dell’investimento necessario al variare di tali parametri. La rete di accesso viene suddivisa nelle sue tre sezioni fondamentali (primaria,
secondaria e verticale) e le componenti elementari vengono stimate sulla base di modelli geometrici o topologici in funzione dei parametri di ingresso.
La Comunicazione - numero speciale BANDA LARGA
A
bstract: the steady increase of the bandwidth required by the new internet-based
services makes increasingly necessary to move to
next-generation network architectures based on
optical fiber. Indeed, the copper network is, especially for the access component, a limit that
modern technologies (xDSL) have succeed so far,
but in the future will be a major problem for
access to ultra-wideband that only optical fiber
can provide. In this perspective, the process of
replacing the copper access network with optical
fiber is actually being launched and it will be the
real challenge that public and private sectors will
have to face in coming years.
The purpose of this article is to provide a simplified model of the fiber access network which
allows the high level evaluation of investment that
replacing the network with the new generation
one may require.
The approach is to provide a simple modeling
of cost components for the implementation of the
passive component only on the basis of internal
(project, mainly technology choice) and external
(environmental, such as urban density) parameters, providing an estimate of investment required
according to these parameters changing.
The access network is divided into its three
basic sections (primary, secondary and vertical)
and the elementary components are estimated on
the basis of geometric and topological models as a
function of input parameters.
131
NOTE
Alessandro Paci, Andrea Iannelli
Introduzione e obiettivi del lavoro
Negli ultimi anni si sta assistendo ad una crescita vertiginosa della richiesta di banda per l’accesso
alla rete. Le infrastrutture di rete attuali, in Italia
prevalentemente basate su accessi in rame di vecchia generazione, hanno ormai raggiunto un livello
di utilizzo prossimo al limite massimo grazie alle
tecnologie xDSL, riuscendo a fornire velocità classificabili come “banda larga” dell’ordine di qualche
decina di Mbit/s nelle condizioni più favorevoli. La
sfida che si prospetta per gli anni futuri sarà quella
di un rinnovamento delle infrastrutture di accesso
che vedranno la progressiva sostituzione del rame
con la fibra ottica, in grado di fornire alla clientela
finale velocità di accesso decisamente più elevate,
classificabili come “banda ultra larga” dell’ordine
delle centinaia di Mbit/s ed oltre, e di eliminare il
collo di bottiglia che finora si è rivelata essere la
rete di accesso.
Trattando di rete di accesso in fibra ottica, sono
generalmente tre le macro-architetture principali a
cui si fa riferimento: FTTC (fiber to the cabinet),
FTTB (fiber to the building) e FTTH (fiber to the
home). Le prime due sono classificabili come “ibride” in quanto per la parte terminale di linea utilizzano ancora parti in rame, la terza è caratterizzata
dalla completa sostituzione del rame con la fibra
ottica:
• l’architettura FTTC prevede la terminazione
della rete in fibra presso l’armadio stradale
ed il raggiungimento dell’utente attraverso
una ultima tratta ancora in rame (seppur
ridotta in termini di lunghezza di linea) con
tecnologie di tipo VDSL che assicurano, grazie anche alla ridotta lunghezza dell’ultima
tratta in rame, velocità classificabili come
banda ultra larga, dell’ordine dei 50 Mbit/s;
• l’architettura FTTB prevede invece la terminazione della rete in fibra all’edificio, lasciando come ultima tratta in rame solo la parte
relativa alla rete “verticale”, ovvero, come
descritto nel seguito, la tratta relativa al
cablaggio dell’edificio;
• infine l’architettura FTTH prevede la sostituzione completa della rete in rame con la
fibra ottica che, pertanto, arriva direttamente a casa dell’utilizzatore finale con potenzialità di banda che superano l’ordine delle
centinaia di Mbit/s.
132
Il presente documento ha l’obiettivo di descrivere un modello semplificato di investimento per la
predisposizione di una rete fissa ottica passiva di
accesso in una architettura FTTH, ovvero per la
realizzazione delle infrastrutture necessarie (prevalentemente di carattere civile) per la posa di cavi
in fibra ottica che raggiungano le unità immobiliari
da cui viene richiesto l’accesso alla rete. Le parti
comuni del modello restano comunque applicabili
anche alle altre architetture ibride.
Il modello si propone di individuare le grandezze di ingresso che caratterizzano l’investimento e
le variabili di uscita riassumibili nell’investimento
unitario per unità immobiliare cablata e nella relativa scomposizione in termini di voci di costo elementari.
Il lavoro è stato organizzato attraverso lo sviluppo dei passi seguenti:
• definizione del modello semplificato che,
individuati i principali parametri di ingresso
che caratterizzano lo sviluppo di una rete
fissa ottica di accesso ed attraverso semplici
rappresentazioni geometriche della rete, sia
in grado di fornire un valore di investimento
medio per lo scenario considerato; i parametri di ingresso sono sia di tipo “ambientale”, ovvero descrittivi dello scenario, principalmente urbanistico, in esame, sia di “progetto”, ovvero legati alle differenti scelte che
possono essere fatte in corso di realizzazione e che dipendono, nella realtà dei fatti,
dalle scelte strategiche dell’operatore che
realizza l’investimento e l’infrastruttura;
• applicazione del modello ad un caso di studio reale, individuato utilizzando parametri
ambientali e di progetto reali;
• analisi di sensitività nel confronto dei risultati applicando il modello a differenti scenari;
L’analisi e gli obiettivi riportati sopra si riferiscono alla sola componente passiva della rete di
accesso, ovvero a quello che generalmente si indica come “fibra spenta” (“dark fiber”). In altri termini, gli investimenti oggetto della valutazione sono
solo quelli relativi alla “disponibilità” dell’infrastruttura, e non quelli relativi anche agli apparati necessari per l’erogazione del servizio finale a banda
larga o ultra larga nel suo complesso. La disponibilità dell’infrastruttura resta infatti il limite principale alla diffusione dei servizi a banda larga ed ultra
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larga essendo la principale causa della indisponibilità di collegamenti veloci per l’accesso alla rete.
Descrizione del modello
Il modello della rete di accesso passiva in fibra
ottica che ci si accinge a descrivere e che verrà utilizzato per la stima degli investimenti necessari è
schematizzato nella figura 1.
Il modello risulta suddiviso in tre blocchi principali:
•
•
•
Rete primaria
Rete secondaria
Rete verticale
La “rrete primaria” è la porzione di rete in fibra
ottica che connette il permutatore ottico presente all’interno del nodo principale dell’operatore
che intende erogare servizi sulla rete stessa ai
“nodi ottici” secondari che rappresentano dei
punti di spillamento della fibra verso agglomerati
di edifici, generalmente definiti come “aree ottiche”.
Il nodo principale viene considerato come il
punto di terminazione della rete di trasporto a
lunga distanza e, conseguentemente, come punto
di partenza della “rete di accesso” oggetto del
Rete Primaria
NOTE
UN MODELLO SEMPLIFICATO DI COSTO PER LA RETE DI ACCESSO PASSIVA IN FIBRA OTTICA NGAN
modello.
La rete primaria è generalmente realizzata tramite un anello al fine di consentire soluzioni tecniche protette a “doppia via” ovvero soluzioni che
consentano un rapido reinstradamento del traffico
nel caso di guasto grave di una sezione trasmissiva.
La scelta di una soluzione in doppia via rappresenta evidentemente una soluzione più costosa a
fronte di una migliore qualità complessiva garantita alla clientela finale ed è generalmente adottata
nel caso di utenza business.
La “rrete secondaria” è la porzione di rete che,
partendo dai nodi ottici della rete primaria, raggiunge in maniera capillare gli apparati di distribuzione (nel caso di architettura FTTC) o gli edifici
(nel caso di architetture FTTB o FTTH).
Nel presente modello viene fatta l’ipotesi per
cui l’intera rete secondaria si considera in singola
via.
Infine la “rrete verticale” rappresenta la porzione di rete interna all’edificio (building) che consente di raggiungere il singolo cliente nella propria
unità immobiliare (u.i.).
Per ognuno dei blocchi individuati il modello
identifica i principali parametri che lo caratterizzano al fine di determinarne un valore di investimento unitario per singola unità immobiliare.
In particolare questi parametri possono essere
sia descrittivi dello scenario di lavoro (densità abitativa, urbanizzazione), sia di particolari scelte tec-
Rete Secondaria
Rete Verticale
Nodo Ottico
Locale attestazione fibre
Nodi Ottici Secondari
Anello Ottico
Figura 1 – Il modello della rete di accesso ottica passiva NGAN
La Comunicazione - numero speciale BANDA LARGA
133
•
•
•
densità edificato (edifici/kmq)
tipologia edificato (u.i./edificio)
capacità anello ottico (u.i./anello)
Per quanto riguarda i primi due parametri, questi dipendono evidentemente dalla particolare realtà urbanistica in esame. Il terzo parametro può
essere stimato tra le 2.500 unità e le 3.500 nel
caso, rispettivamente, di basso ed alto tasso di
urbanizzazione ed è un parametro meramente tecnico legato anche alla capacità degli elementi ed
apparati attivi che dovranno poi erogare il servizio.
La rete primaria è essenzialmente composta da
un anello in fibra ottica terminato all’interno del
locale di attestazione della fibra (permutatore ottico) all’interno del nodo terminale della rete di trasporto ottica a lunga distanza.
L’anello è caratterizzato da un certo numero di
nodi ottici che rappresentano dei punti di diramazione e di spillamento della fibra verso la rete
secondaria di distribuzione.
Il nodo ottico può essere anche caratterizzato
dalla presenza di altri apparati di telecomunicazio-
ne (per esempio la presenza di antenne BTS per
l’accesso radiomobile).
Nel presente modello il nodo ottico rappresenta semplicemente un punto di diramazione
della fibra all’interno di un pozzetto stradale o di
struttura analoga.
Rete Primaria
Nodi Ottici Secondari
Nodo Ottico
niche (realizzazione di anelli in singola via piuttosto
che in doppia via, utilizzo di tecnologie P2P1 piuttosto che PON2 , capacità del singolo anello ottico
ecc.), sia di fattori esterni (per esempio disponibilità di infrastrutture esistenti per la posa della fibra
ottica) sia, infine, relativi ai costi unitari degli oggetti necessari alla realizzazione della rete (costi di
scavo e di posa, costo del cavo in fibra ottica, costo
per le giunzioni ecc.).
Il modello si riferisce ad un anello ottico e valuta l’investimento necessario stimato per cablaggio
in fibra ottica delle u.i. da questo coperte.
Alcuni parametri sono da considerarsi “generali”, ovvero relativi non esclusivamente ad un solo
blocco, ma tali da caratterizzare le scelte complessive ed il dimensionamento che ne consegue.
I parametri generali del modello sono essenzialmente quelli che caratterizzano la tipologia del
territorio in termini di urbanizzazione e la capacità del singolo anello ottico, dipendenti, principalmente, dalla capacità del nodo principale:
Locale attestazione fibre
NOTE
Alessandro Paci, Andrea Iannelli
Anello Ottico
Figura 2 – Rete primaria
I parametri che caratterizzano la rete primaria,
al fine della valutazione degli investimenti necessari sono:
• forma, dimensione e superficie dell’anello in
fibra ottica
• scelte tecniche realizzative: scelta di architetture P2P o PON (anche in quota), realizzazione della rete primaria in singola o in
doppia via (o con soluzione mista), numero
di aree ottiche (ovvero numero di nodi ottici secondari) per anello
• parametri ambientali: disponibilità di infrastrutture esistenti per la posa di cavo in fibra
ottica
• costo unitario per lo scavo, per l’affitto delle
infrastrutture esistenti e per il cavo in fibra;
nel presente modello si ipotizza l’utilizzo di
cavi a 144 f.o., considerandone il valore marginale unitario per la valutazione degli investimenti
• costi di giunzione e di realizzazione dei pozzetti per i nodi ottici
Il modello ipotizza per l’anello di rete primaria
una forma ellittica con rapporto tra i semiassi pari
1) Le P2P (Point To Point) sono reti ottiche punto - punto passive che collegano la terminazione di linea ottica nel nodo di
rete principale ad una unica unità periferica
2) Le PON (Passive Optical Network) sono reti ottiche punto – multipunto, completamente passive, che collegano la terminazione di linea ottica nel nodo di rete principale a più unità periferiche
134
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(A SIMPLIFIED MODEL OF COST FOR NGAN PASSIVE OPTICAL ACCESS NETWORK)
a 2. Si ipotizza, inoltre, per considerazioni di simmetria, che la superficie territoriale complessiva
coperta dall’anello sia pari a 4 volte quella dell’ellissi. Data questa semplice modellizzazione geometrica, dai parametri generali è immediato calcolare
la superficie interessata e, da questa, la superficie
dell’ellissi. Nota poi l’eccentricità dell’ellissi ed
essendo
S = πab
(1)
NOTE
UN MODELLO SEMPLIFICATO DI COSTO PER LA RETE DI ACCESSO PASSIVA IN FIBRA OTTICA NGAN
trale (comprensive degli oneri legati alle misurazioni ed alle permute ottiche) ed alla realizzazione
dei pozzetti ottici dei nodi primari, comprensivi
delle muffole di giunzione.
La rete secondaria è la porzione di rete che,
diramandosi dai nodi ottici secondari, raggiunge i
punti terminali della cosiddetta “rete orizzontale”
che, a seconda delle architetture, possono coincidere con gli armadi (FTTC) o con i singoli edifici
(FTTB e FTTH).
Rete Secondaria
con S pari alla superficie dell’ellissi ed a e b alla
lunghezza dei semiassi, è possibile stimare la lunghezza della rete primaria (perimetro dell’ellissi)
che risulta pari a
(
P ≅ π 3(a + b )−
(3a + b )(a + 3b ))
(2)
Figura 3 – Rete secondaria
Il calcolo dei costi di scavo viene effettuato
considerando il costo unitario e la sola quota per
cui non esiste infrastruttura utilizzabile (per la
quale si ipotizza un investimento in termini di IRU
- Indefeasible Right of Use - pluriennale).
Per quanto riguarda i costi del cavo e della relativa posa il dimensionamento deve tenere conto
della quota in doppia via (per cui l’intero anello
deve essere cablato per ogni fibra necessaria) e
della quota in singola via (per cui l’anello deve
essere cablato mediamente per 1/4 della sua lunghezza nel caso di distribuzione perfettamente
omogenea del sistema).
Inoltre deve essere tenuto in conto il fattore di
concentrazione nel caso di scelta di PON piuttosto che di P2P.
Nel caso di PON si ipotizzano due punti di
concentrazione e spillamento: uno a livello del
building (con concentrazione pari al numero di u.i.
per edificio) ed il secondo a livello di nodo ottico
secondario, se possibile e con l’unico vincolo per
cui il fattore di concentrazione complessivo non
ecceda 16 (valore cautelativo rispetto ad un massimo teorico pari a 64).
Infine vanno tenuti in considerazione i costi
relativi alla terminazione delle fibre ottiche in cen-
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La struttura di costo è del tutto simile a quella
della rete primaria anche se caratterizzata da una
maggiore capillarità.
Due sono le variabili fondamentali che concorrono a determinarne il costo:
•
l’estensione
•
la tecnologia di scavo o, comunque, il mix
di infrastrutture utilizzato
Per quanto riguarda il primo elemento, si è cercato, analogamente a quanto fatto per la rete primaria, di predisporre un modello geometrico che,
sulla base dei parametri generali, potesse fornire
una indicazione relativa all’estensione della rete.
Resta inteso che questo parametro è strettamente legato alla effettiva realtà territoriale e fortemente legato alla densità dell’edificato.
Evidentemente una situazione di alta densità degli
edifici per unità di superficie riduce notevolmente
i costi in quanto limita l’estensione della rete stessa.
Il modello geometrico che si è adottato
(modello “reticolare”) presuppone che gli edifici
siano distribuiti uniformemente sulla superficie
oggetto della copertura, ipotizzata quadrata, e
posizionati ai vertici di un reticolo, quadrato
135
NOTE
Alessandro Paci, Andrea Iannelli
anch’esso, interno a tale superficie. La situazione è
schematizzata nella figura seguente, in cui si rappresenta la superficie Q da coprire con il quadrato di lato L, al cui interno viene riportato il reticolo quadrato, simmetrico e centrato rispetto al quadrato principale, con elementi di lato l.
Figura 4 – Modello “reticolare”
Si faccia l’ipotesi, per mera semplicità espositiva, che all’interno della superficie quadrata di lato
L ci siano N edifici con N quadrato perfetto. Gli N
edifici si andranno a disporre sugli N nodi del reticolo dei quadrati di lato l. Essendo
l=
L
=
N
Q
N
Gli elementi principali di costo sono legati ad
alcune voci legate a lavori comuni sull’edificio (tipicamente l’ingresso dal pozzetto stradale all’interno
dell’edificio e gli apparati comuni, nella fattispecie
uno splitter nel caso di architettura PON) configurabili quindi come voci di costo “fisse” se messe in
relazione con le unità immobiliari appartenenti
all’edificio, ed altre evidentemente riferite al
cablaggio di ogni singola unità immobiliare (tipicamente la canalizzazione e le opere murarie necessarie per raggiungere la terminazione ottica di
linea all’interno della abitazione dell’utilizzatore
finale. Non è possibile una modellizzazione generale della rete verticale se non considerando i due
blocchi di costo sopra definiti; i costi unitari hanno
una variabilità enorme dipendente sia dal singolo
edificio (architettura dell’edificio, disponibilità di
canalizzazioni o intercapedini ecc.), sia dalla collocazione dell’edificio e dai relativi prezzi di mercato
per le opere murarie. Nel prosieguo si farà riferimento ad uno standard di costo unitario estremamente generale.
Rete Verticale
,
una stima dell’estensione necessaria per la rete
secondaria, affinché questa attraversi tutti i nodi
del reticolo, può essere eseguita, ipotizzando che la
rete primaria passi da uno dei nodi del reticolo,
attraverso la seguente relazione:
K = (N − 1)
Q
N
(3)
Per quanto riguarda invece la tecnologia di
scavo, in considerazione della capillarità della rete
secondaria, è ipotizzabile l’utilizzo di una delle
seguenti tecniche:
•
microtrincea
•
one day dig
•
utilizzo di palificazione esistente per la
posa di fibra aerea, generalmente utilizzando la
fune di guardia nel caso di palificazione elettrica
•
utilizzo di infrastrutture esistenti attraverso contratti di IRU pluriennali
Infine la rete verticale è la porzione di rete, tipica di una architettura FTTH, che consente di raggiungere il singolo utilizzatore finale all’interno
della propria abitazione.
136
Figura 5 – Rete verticale
Applicazione del modello: caso di studio
Nel presente capitolo verrà analizzato un caso
di studio che considererà, per quanto riguarda l’urbanizzazione, dei valori medi relativi ai comuni di
Roma e Milano ed adotterà alcune scelte tecniche
che si ritengono ragionevoli da parte di un operatore che voglia procedere con il cablaggio di un’area sottesa ad un anello ottico. Scopo del caso di
studio è quello di illustrare numericamente il
modello, oltre che fornire un primo output relativo ad un caso reale.
Parametri generali di urbanizzazione
I parametri sono desunti dai dati censuari
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dell’ISTAT e si riferiscono alla media complessiva
dei comuni di Roma e Milano; le u.i. considerate
sono gli alloggi.
Densità edificato (edifici/kmq) = 131,5
Tipologia edificato (u.i./edificio) = 9,2
Parametri generali tecnici
Vengono stabiliti alcuni parametri progettuali,
legati sia a considerazioni tecniche che a considerazioni strategiche. In particolare le u.i. sottese ad
un singolo anello ottico sono frutto di considerazioni tecniche che portano a fissare come valori di
riferimento circa 3.500 u.i. nel caso di zone densamente urbanizzate, pur essendo tale valore variabile e dipendente dall’effettivo progetto implementativo. La scelta tecnologica del P2P o della PON è
invece essenzialmente una scelta strategica legata
a considerazioni di business; è evidente che la scelta P2P è la scelta che assicura, nel lungo termine,
la disponibilità di una rete più robusta e con prestazioni migliori. D’altra parte la scelta di una PON
può essere ragionevole soprattutto nel caso di
accessi residenziali e/o con previsioni di penetrazione limitata rispetto alle u.i. cablate con un
risparmio in termini di dimensionamento della
rete primaria e secondaria. Si ipotizza, nel presente scenario, una scelta preponderante per la soluzione P2P.
U.i./anello = 3.500
Realizzazione P2P = 80% (PON = 20%)
Stima costi della rete primaria
Il primo passo per la stima degli investimenti
per la rete primaria è individuare quantitativamente le grandezze che contribuiscono al costo degli
scavi. Data la semplice modellizzazione geometrica
della rete primaria, è possibile ottenere la lunghezza dell’anello (e quindi dello scavo, o, in alternativa,
dell’infrastruttura esistente su cui posare la fibra):
Superficie da coprire = 3.500 / (131,5 * 9,2) =
2,89 kmq
Superficie anello (ellissi) = 0,72 kmq (semiassi =
0,34 km e 0,68 km, dalla (1))
Lunghezza anello rete primaria (ellissi) = 3,29
km dalla (2)
Quota infrastruttura esistente = 20%
Questa ultima ipotesi è, evidentemente, strettamente legata alla particolare situazione in esame; la
disponibilità – non per ultimo legata alla conoscenza del sottosuolo – e la possibilità di riutilizzo di infrastrutture esistenti sarà uno dei principa-
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NOTE
UN MODELLO SEMPLIFICATO DI COSTO PER LA RETE DI ACCESSO PASSIVA IN FIBRA OTTICA NGAN
li fattori di risparmio in termini di investimenti
necessari; il modello consente una prima analisi di
sensitività anche a questo parametro.
Da queste informazioni, utilizzando gli standard
di costo per gli scavi e l’affitto delle infrastrutture
si ottengono:
Scavo = 2,63 km da cui deriva il relativo costo
di scavo e ripristino
Affitto infrastruttura = 0,66 km da cui deriva il
relativo costo per IRU infrastruttura
Determinata la lunghezza degli scavi, il dimensionamento dei cavi dipende dalla scelta progettuale di realizzazione in singola o in doppia via dell’anello ottico e dalla eventuale concentrazione
u.i./rete primaria legata all’utilizzo di PON. Il
modello semplificato considera il costo incrementale della singola fibra, trascurando il problema
della modularità dei cavi stessi.
Nello scenario in esame:
Quota doppia via = 20% (ipotesi progettuale)
Concentrazione PON = 9,2 (nello scenario
attuale si ipotizza una prima concentrazione a
livello di edificio; dato il valore sufficientemente
alto non si ipotizzano successive concentrazioni a
livello di nodo ottico secondario)
Da questi parametri è facile ottenere il numero
di fibre ottiche complessivo nella rete primaria
(per le quali va valutato il costo di terminazione al
permutatore ottico, comprensivo di giunzioni, permute e test) e la lunghezza media e complessiva
(da cui ottenere il costo utilizzando lo standard
unitario marginale per singola fibra)
Fibre ottiche = 3.500 * 80% + 3.500 * 20% / 9,2
= 2.876 da cui deriva il relativo costo di terminazione
Km fibra = 2.876 * (3,29 * 20% + 3,29 * 80% /
4) = 3.784 km da cui deriva il relativo costo per
cavo e posa
Ultima voce di costo per la rete primaria è
quella relativa alla realizzazione di infrastrutture
civili (nel modello si ipotizza che i nodi ottici
secondari siano assimilabili a dei semplici pozzetti)
ed agli apparati (muffole) di giunzione e spillamento al loro interno.
Il modello ipotizza un numero di nodi ottici
pari a 10 per ogni anello; anche questa è una scelta che, nei casi reali, sarà dettata dalla particolare
olografia del terreno e dalla effettiva necessità di
raggiungere particolari zone.
Pozzetti = Nodi Ottici = 10 da cui deriva il relativo costo per muffole e pozzetti
137
NOTE
Alessandro Paci, Andrea Iannelli
Stima costi della rete secondaria
Il modello “reticolare” per la rete secondaria
suddivide la superficie complessiva coperta dall’anello in un numero di aree equivalenti per ogni
nodo ottico secondario; il primo passo è quello di
stimare la superficie “verde”, come definita precedentemente, ovvero la quota di superficie non edificata (o quasi-non-edificata) che resta al di fuori
della superficie da cablare in fibra. In altre parole si
deve stimare il fattore di concentrazione urbanistico. Il modello di calcolo dello scenario in esame
prende in considerazione le zone censuarie del
data base ISTAT non classificate come località
(“case sparse”) che rappresentano le zone al di
fuori degli agglomerati abitativi; al fine di considerarne la quota effettivamente non urbanizzata, di
queste si considerano aree “verdi” (o “non edificate”) tutte quelle che hanno una densità di edificato inferiore alla media nazionale di queste sezioni
(5,2 edifici/kmq).
Per i comuni di Roma e Milano questo indice è,
mediamente:
Superficie area non edificata = 8,9%
Applicando il modello “reticolare” descritto in
precedenza dalla (3) si ottiene la stima della lunghezza della rete secondaria per ogni nodo ottico
secondario:
Lunghezza rete secondaria per nodo ottico =
(
350
2,89 * 91,1%
− 1)
= 3,08
3500
9,2
9,2
km
Roma
In maniera del tutto analoga a quanto fatto per
la rete primaria, sulla base di queste indicazioni
dovranno essere calcolati i costi di scavo (o
comunque di realizzazione od uso dell’infrastruttura di appoggio), i costi per la fibra e la posa ed i
costi delle infrastrutture civili accessorie.
Rispetto alla rete primaria, che resta una infrastruttura dorsale e condivisa, la rete secondaria è
più capillare ed è ragionevole pensare che gli scavi
possano essere condotti con tecniche meno invasive dello scavo tradizionale.
Pertanto i parametri fondamentali saranno dati
dall’ipotesi di realizzazione della rete secondo le
varie tecniche; applicando gli standard di costo unitario si ottiene l’investimento complessivo stimato.
Per lo scenario in esame si ipotizza:
Microtrincea: 3,08 * 10 * 40% = 12,3 km da cui
deriva il relativo costo per microtrincea
One day dig: 3,08 * 10 * 32% = 9,9 km da cui
deriva il relativo costo per one day dig
Palificazione esistente: 3,08 * 10 * 10% = 3,1 km
da cui deriva il relativo costo per IRU infrastruttu ra
Infrastruttura esistente: 3,08 * 10 * 18% = 5,5
km da cui deriva il relativo costo per IRU infrastruttura
I km fibra necessari possono essere agevolmente calcolati considerando che la realizzazione delle
rete secondaria è in singola via e con struttura
simmetrica. I relativi costi possono essere calcolati utilizzando i diversi standard unitari nelle diffe-
Milano
Figura 6 – Le aree “non edificate” nei comuni di Roma e Milano
138
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(A SIMPLIFIED MODEL OF COST FOR NGAN PASSIVE OPTICAL ACCESS NETWORK)
renti tecniche (cavo da 96 f.o. per tratte terrestri,
cavo da 48.f.o. per tratte aeree).
Km fibra = 2.876 / 2 * 3,08 = 4.434 km da cui
deriva il relativo costo per cavo e posa
Il numero di pozzetti dipende, infine, dalla effettiva densità di urbanizzazione. Valori ragionevoli
possono essere compresi tra 4 ed 8 edifici/pozzetto. Nello scenario in esame, utilizzando come parametro 4 edifici/pozzetto (ottenendo una distanza
media tra pozzetti pari a circa 320 m, più che
ragionevole in ambito urbano) si ottiene:
NOTE
UN MODELLO SEMPLIFICATO DI COSTO PER LA RETE DI ACCESSO PASSIVA IN FIBRA OTTICA NGAN
lo, lo scenario in esame porta ad un investimento
unitario complessivo, per singola unità immobiliare
cablata, stimabile in circa 680 euro per un totale di
oltre 2,3 Milioni di euro per il cablaggio delle 3.500
unità immobiliari coperte dall’anello ottico.
La tabella seguente riporta la ripartizione del
costo complessivo per le singole voci: è evidente
come le principali voci di spesa siano concentrate
nella realizzazione della rete secondaria e della
rete verticale.
Pozzetti = 131,5 * 2,89 / 4 = 95 da cui deriva il
relativo costo per muffole e pozzetti
Stima costi della rete verticale
In una architettura FTTH i costi per il cablaggio
verticale assumono particolare rilevanza. I costi
sono estremamente variabili in funzione della zona
e della tipologia di edificio e possono assumere
valori quantitativi anche molto diversi al variare
delle condizioni. Non è pertanto possibile predisporre un modello generale, ma è possibile individuare le principali voci di costo al fine di distinguere quelle fisse da quelle variabili in funzione del
numero di u.i. presenti nell’edificio stesso. Nel presente caso di studio vengono utilizzati, per la valutazione quantitativa, alcuni valori medi ottenuti
sulla base dell’esperienza.
Alcuni costi sono fissi e si riferiscono al singolo edificio:
•
costi di entrata nell’edificio
•
costi relativi ad eventuali apparati passivi
condivisi (per esempio lo splitter di edificio nel
caso di architettura PON)
Altri sono invece variabili e correlati al numero
di unità immobiliari presenti nell’edificio, in particolare tutti i costi di cablaggio dell’edificio stesso
volti al raggiungimento della singola utenza finale; si
tratta principalmente di lavori edili per la posa
delle canaline e delle singole fibre fino a casa dell’utente.
Riferendosi ai valori di mercato per i principali
standard unitari di costo ed applicandoli al model-
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Tabella 1 – Composizione degli investimenti (caso di studio)
Analisi dei risultati e di sensitività
E’ interessante analizzare i risultati del modello
applicandolo a scenari differenti al fine di valutarne
le variazioni per individuare i parametri critici.
La prima analisi che si è ritenuto opportuno
condurre è stata quella relativa alla sensitività ai
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NOTE
Alessandro Paci, Andrea Iannelli
parametri “ambientali”. Se è logico immaginare che
il cablaggio di aree meno dense risulti essere più
oneroso, da un punto di vista di fabbisogno unitario, il modello cerca di rispondere quantitativamente alla domanda.
I parametri che individuano una zona densamente popolata rispetto ad una con minore densità sono essenzialmente due: la densità di edifici per
unità di superficie (densità edificato) ed il numero
di unità immobiliari medie per edificio (tipologia
edificato, che fornisce un indice del “tipo” di urbanizzazione, ovvero dell’”altezza” media degli edifici). Si è quindi proceduto a raggruppare i comuni
con più di 50.000 abitanti (138 comuni, dati censimento 2001) in 4 gruppi omogenei, in funzione dei
due parametri sopra individuati.
Le risultanze di questa analisi (fatta a parità dei
parametri tecnici rispetto al caso di studio) sono
riportate nella tabella 2.
L’analisi evidenzia dei costi quasi triplicati per
aree appartenenti al gruppo con densità inferiore
(meno di 100 edifici per kmq e meno di 4,5 unità
immobiliari per singolo edificio) rispetto ai gruppi
dei comuni maggiormente urbanizzati.
La seconda analisi di sensitività è stata condotta a parità dei parametri di urbanizzazione del caso
di studio e variano i parametri di progetto. In particolare si sono scelte le due ipotesi estreme in
termini di progetto:
• “minimo”, caratterizzato dal massimo
risparmio mediante utilizzo esclusivo di singola via in primaria, utilizzo esclusivo di
PON con riduzione del numero dei pozzetti in secondaria ed ipotesi di utilizzo di infrastrutture esistenti pari al 50% complessivo
del fabbisogno; il costo unitario si riduce di
oltre il 25%, scendendo a poco più di 500
euro. Evidentemente le riduzioni, anche in
termini di qualità complessiva e potenzialità
della rete, si riferiscono alle sole tratte primaria e secondaria (minori scavi per maggior uso di infrastrutture esistenti e minor
posa di fibra dovuta all’uso della PON)
essendo i costi di cablaggio verticale praticamente costanti, come evidenziato nella
tabella 3;
• “massimo”, caratterizzato da ipotesi riferite
ad una rete qualitativamente e potenzialmente migliore (scelta esclusiva di P2P con
doppia via sull’anello primario) ed ad un
riutilizzo nullo delle infrastrutture esistenti;
in questo caso il costo unitario sale di oltre
il 20%, superando gli 820 euro per unità
immobiliare (tabella 4).
Tabella 2 – Analisi di sensitività per gruppi di densità di urbanizzazione
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(A SIMPLIFIED MODEL OF COST FOR NGAN PASSIVE OPTICAL ACCESS NETWORK)
Tabella 3 – Composizione degli investimenti (costo minimo)
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NOTE
UN MODELLO SEMPLIFICATO DI COSTO PER LA RETE DI ACCESSO PASSIVA IN FIBRA OTTICA NGAN
Tabella 4 – Composizione degli investimenti (costo massimo)
141
NOTE
Alessandro Paci, Andrea Iannelli
Conclusioni
Come evidente dai risultati del modello, le principali conclusioni possono essere riassunte in un
paio di considerazioni.
La prima è che, in termini assoluti, la sostituzione della vecchia rete in rame con quella di nuova
generazione in fibra ottica, per la sola componente passiva (quindi a monte della effettiva possibilità
di erogazione di servizi da parte di un operatore o
di un ISP) è estremamente onerosa, ma con il passare degli anni è una sfida che sarà necessario
affrontare. Inoltre il modello, volendo essere assolutamente generale, non considera tutte le eventuali ulteriori problematiche, quali per esempio
quelle relative alle autorizzazioni di scavo o ad
eventi imprevisti o comunque dipendenti dalle particolari esigenze del singolo progetto, che nella
realtà, complicano la realizzazione delle opere
rischiando di introdurre ulteriori voci di costo
legate a spese straordinarie aggiuntive.
La seconda considerazione è relativa al fatto
che alcuni fattori influenzano pesantemente l’inve-
142
stimento che dovrà essere affrontato. Da un lato le
scelte progettuali, effettivamente gestibili dall’investitore, possono portare ad una differenza notevole (anche se a scapito della potenzialità futura o
della qualità intrinseca della rete) ma comunque
con un rapporto tra caso migliore e caso peggiore
compreso tra una volta e mezza e due. Ben più
pesante è il fattore ambientale, per cui differenti
condizioni di urbanizzazione possono portare a
differenze dell’ordine di tre volte solo limitandosi
all’analisi di realtà comunque grandi. La sfida nella
sfida sarà pertanto riuscire a fornire la connettività di nuova generazione non solo alle aree che, grazie alla loro densità, rappresentano un bacino di
investimento dai ritorni appetibili, ma anche alle
zone che richiedono un maggiore sforzo finanziario e, quindi, un ritorno a più lungo termine. Sarà
compito anche dei nuovi servizi, che richiederanno
sempre maggiore quantità di banda, rendere la
domanda tale da far scendere il tempo di recupero degli investimenti, anche per quelle zone, a valori accettabili per un investitore pubblico o privato
che sia.
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