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Perché la FTTH non va a 1000 Mbps?
ftth-1000-mbps
2019-07-04 18:06:23 +0200
2019-07-10 14:23:00 +0200
Matteo
Gli operatori forniscono connessioni in fibra ottica fino a 1 Gbps, però spesso la velocità effettiva è inferiore. Vi spieghiamo i principali motivi.
FTTH

I principali operatori italiani che forniscono connessioni FTTH offrono profili con velocità in download fino a 1 Gbps, cioè 1000 Mbps.[^1000vs1024]

[^1000vs1024]: nel campo delle reti 1 Gbps equivale a 1000 Mbps e non 1024 Mbps.

Nonostante la fibra ottica sia un mezzo trasmissivo che non soffre dei classici problemi del rame (tra cui [l'attenuazione e la diafonia]({{< relref "/posts/vdsl.md" >}})[^atten]), la velocità effettiva può essere anche di molto inferiore. I motivi sono molteplici, e sono approfonditi nei paragrafi che seguono. In sintesi:

[^atten]: per precisione, anche la fibra ottica soffre naturalmente di attenuazione, ma in modo molto limitato. Si parla solitamente di 0,2 dB al chilometro, per cui non risulta essere un problema anche per decine di chilometri.

  1. negli speedtest non si possono superare i 940 Mbps, per via dell'overhead di rete creato da TCP/IP

  2. il computer potrebbe fare da collo di bottiglia nel caso in cui non abbia le risorse sufficienti per gestire velocità così alte

  3. la tecnologia che rende possibile la FTTH, cioè GPON, è per sua natura fortemente sottodimensionata, al punto che 2,5 Gbps possono essere condivisi anche tra 64 linee

  4. il gestore della connessione potrebbe non avere l'infrastruttura per gestire grandi quantità di traffico sulle sue dorsali, in particolar modo nelle ore serali

  5. il server usato per gli speedtest potrebbe essere saturo

  6. se le prestazioni sono pessime in modo costante, potrebbe esserci un guasto sulla linea

{{% warn %}} Molte informazioni di questa pagina non si applicano a connessioni in fibra ottica dedicate destinate alle aziende, che hanno costi e garanzie molto diversi dalle comuni connessioni residenziali. {{% /warn %}}

{{% toc %}}

Overhead di rete

La rete Internet si basa su un insieme di protocolli organizzati in livelli: ciascun protocollo corrisponde a un livello ed è costruito su un protocollo di livello inferiore. Quando si invia un'informazione tramite Internet, ad esempio un'email, ciascun livello di rete aggiunge delle informazioni aggiuntive (ancor prima che il messaggio venga spedito).

Se il concetto ti è poco chiaro, pensa a quando si spedisce una lettera in una busta. Prima si inserisce il foglio nella busta, poi si scrive l'indirizzo, si aggiunge il francobollo e infine l'ufficio postale imprime il timbro. Ciascun livello ha aggiunto delle informazioni.

Queste informazioni aggiuntive (ma indispensabili) sono dette overhead, e fanno sì che la quantità di informazione realmente trasmissibile sia inferiore. Pensando di nuovo all'analogia postale, una busta che pesa 5 grammi include oltre al peso della lettera anche quello della busta e del francobollo.

Anche con la FTTH 1000 Mbps funziona così. Ai dati trasmessi dallo speedtest va aggiunto un overhead, che vale circa il 5-6% del totale dei dati trasmessi[^overhead], per cui su 1000 Mbps il massimo teorico di informazioni che si possono trasmettere si aggira intorno ai 940 Mbps.

[^overhead]: assumendo l'uso di TCP, IPv4 e Ethernet: https://networkengineering.stackexchange.com/a/19979/42684

Prestazioni del computer

I test vanno prima di tutto eseguiti collegandosi via cavo al modem/router, in modo da escludere problemi di qualità del Wi-Fi.

Ci sono poi alcune cose da verificare:

  • controllare se durante il test l'uso della CPU del computer sale al 90-100%
  • disabilitare la scansione in tempo reale del proprio antivirus
  • aggiornare i driver della scheda di rete e controllare che supporti la velocità 1 Gbps
  • provare con un altro computer o un altro sistema operativo sullo stesso computer

Se il problema si verifica su un solo computer, potrebbe significare che la CPU o in generale le risorse del sistema non siano sufficienti.

Saturazione albero GPON

La maggior parte delle reti FTTH si basa sulla tecnologia [GPON]({{< relref "/posts/gpon.md" >}}), che ha la particolarità di consentire la divisione di un unico cavo in fibra ottica in molteplici terminazioni ottiche, ciascuna delle quali corrisponde a una linea Internet.^gpon

Il numero di terminazioni è determinato dal fattore di splitting, che varia a seconda di come è stata progettata l'infrastruttura. Ad esempio, un fattore di splitting di 1:64 significa che viene creato un "albero" di cavi alle cui estremità ci sono 64 terminazioni. In questo caso, le 64 linee condividerebbero un totale di 2,5 Gbps in download e 1,25 Gbps in upload. In caso di uso contemporaneo, a livello teorico a ciascuna linea spetterebbero 39 Mbps.

{{% fig src="/images/gpon-simpl.png" caption="Rappresentazione di un singolo albero GPON: una fibra ottica viene suddivisa in più fibre ottiche, più volte, fino ad ottenere 64 terminazioni. Questa situazione si ripete per centinaia di alberi, e ciascun albero può offrire al massimo 2,5 / 1,25 Gbps." vertical="true" %}}

In Italia, i fattori di splitting utilizzati sono:

  • 1:64 per Open Fiber nelle grandi città
  • 1:16 per Open Fiber nelle aree bianche ([piano BUL]({{< relref "bul.md" >}}))
  • 1:64 per Flash Fiber (TIM e Fastweb)

{{% warn %}} ⚠ Il fatto che GPON supporti al massimo una velocità di 2,5 Gbps / 1,25 Gbps per albero non significa che tale banda sia garantita. Come accennato, a una centrale possono far capo anche centinaia di alberi, che a loro volta condividono un collegamento di al massimo poche decine di Gbps.

In caso di uso contemporaneo della rete la banda minima garantita per ciascuna linea non è quindi di 39 Mbps ma molto più bassa. I contratti che prevedono una reale banda minima sono molto costosi e riservati alle aziende. {{% /warn %}}

{{% info %}} Per approfondire, leggi [Cos'è e come funziona GPON]({{< relref "/posts/gpon.md" >}}). {{% /info %}}

Saturazione delle dorsali

Gli operatori potrebbero non avere sufficienti risorse per trasportare il traffico, e se un collegamento è saturo, cioè al limite delle sue capacità, le prestazioni iniziano a calare.

Si tratta solitamente di un problema limitato a una specifica zona geografica. Ad esempio, con la crescità degli abbonamenti in un determinato quartiere di una città, il collegamento della relativa centrale con il resto della rete potrebbe non reggere la crescita del traffico. Il collegamento deve quindi essere ampliato per risolvere la saturazione.

In alcuni casi potrebbero anche esserci problemi di saturazione a livello di peering, e cioè di consegna del traffico ad altri operatori nazionali o internazionali. Ad esempio, se ti connetti a un sito web norvegese, il traffico dovrà a un certo punto essere "passato" a un operatore che opera in Norvegia. Se questo collegamento è sottodimensionato, le prestazioni iniziano a calare.

Saturazione server speedtest

Quando si tratta con velocità così alte, c'è il rischio che il server usato per lo speedtest possa essere il collo di bottiglia. Per escludere questo problema, l'ideale è provare a ripetere il test con server diversi.

Conclusione

Per verificare la presenza di saturazione, prova a effettuare i test in vari momenti della giornata. Se nelle ore notturne o di mattina presto la situazione è migliore rispetto alle ore serali (ore di punta), è plausibile che si tratti di saturazione.

Se invece le prestazioni sono pessime in modo costante, assicurati che ciò non dipenda dal tuo computer.

Infine, potrebbe anche trattarsi di un problema di malconfigurazione della linea o di un problema fisico della tratta in fibra ottica. In questo caso si può solo tentare di segnalare il problema all'operatore.

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