Tra sensing e tempo frequenza, la ricerca entra nell’infrastruttura ottica

L’infrastruttura di rete in fibra ottica è vista sempre più come asset strategico a livello nazionale ed europeo. È questa visione ad aver portato la Commissione europea a partecipare in prima persona al potenziamento e allargamento dell’infrastruttura GÉANT, sia adottando sistemi di linea ottici aperti che ne consentono maggiore scalabilità e controllo, sia estendendone la maglia con nuove connessioni tra paesi.

Questo cambio di passo ha aperto nuovi scenari che presentiamo qui in una breve panoramica insieme a Paolo Bolletta e Gloria Vuagnin del dipartimento Infrastruttura GARR.

La fibra oltre i dati

L’adozione a livello nazionale (con GARR-T) ed europeo (con GÉANT) di una rete ottica aperta non ha solamente reso più scalabile e flessibile la capacità della dorsale a disposizione della ricerca, ma ha anche aperto nuove possibilità di utilizzo dell’infrastruttura ottica che vanno oltre la trasmissione dei dati.

Bolletta. Uno di questi è senz’altro l’uso della rete per la distribuzione del segnale di riferimento di tempo/frequenza a livello europeo. È come se volessimo sincronizzare tutti gli orologi. Quando si parla di tempo-frequenza la precisione è fondamentale e il trasporto tramite fibra rappresenta la migliore opportunità per trasportare e distribuire questo tipo di segnali. Per raggiungere livelli di precisione e accuratezza elevati è essenziale confrontare costantemente i riferimenti dei diversi istituti metrologici. Generalmente questa operazione richiede grandi risorse e ciò fa sì che solo i paesi più avanzati abbiano, in un certo senso, un vantaggio rispetto agli altri.

Per questo motivo si è pensato di sfruttare la dorsale GÉANT e quella delle reti nazionali per avere un accesso europeo al tempo frequenza, in modo tale da dare a tutti lo stesso livello di precisione, contribuendo allo stesso tempo a definire congiuntamente il secondo grazie ad una continua opera di sincronizzazione . Questa idea, al momento in fase di discussione per il progetto GN5-2, vede la collaborazione dei singoli istituti nazionali di metrologia (INRIM in Italia) con GÉANT e le reti nazionali della ricerca e richiederà, tra l’altro, lo sviluppo di cross-border fibre (CBF) dedicate. Per l’Italia ciò significa, per esempio, creare un collegamento tra Torino e Monaco per connettere la rete ottica di distribuzione del tempo/frequenza LIFT di INRIM con le sue controparti europee.

Vuagnin. Un’altra applicazione delle nuove reti della ricerca è il sensing, che è la possibilità di utilizzare un’infrastruttura di fibra ottica come sensore distribuito di parametri ambientali. In quest’ottica, a livello italiano stiamo valutando con INGV e INRIM come sfruttare al meglio la nuova infrastruttura GARR-T sia terrestre sia sottomarina con il cavo che collegherà la Sardegna per un testbed. Allo stesso modo, attraverso GÉANT, si valuta di sfruttare l’infrastruttura di BELLA, il cavo transatlantico che unisce l’Europa all’America Latina. Ciò permetterà di avere un punto di osservazione privilegiato per studiare sia i movimenti della Terra dal punto di vista sismico e vulcanologico ma anche la vita negli oceani, per esempio studiando i segnali ultrasonici dei cetacei.

Bolletta. E non dimentichiamo la comunicazione quantistica! L’idea è quella di sfruttare al massimo le potenzialità delle nuove reti, come GARR-T, per rendere possibile la comunicazione tra computer quantistici, ad esempio con un collegamento tra Padova e Bologna, e lo scambio di chiavi quantistiche (QKD).

La fibra oltre l’Europa

Bolletta. Per quanto riguarda le attività per ridurre il divario digitale ed estendere l’infrastruttura di rete di GÉANT, ci sono alcune interessanti novità da segnalare. La prima è il progetto MEDUSA, una collaborazione tra Commissione Europea, Banca Europea degli Investimenti e l’operatore AFR-IX che mira a costruire il più lungo sistema di cavi sottomarini del Mediterraneo con ben 7.100 km che uniranno Nord-Africa e Europa collegando 12 paesi: Portogallo, Marocco, Spagna, Algeria, Francia, Tunisia, Italia, Cipro ed Egitto. L’obiettivo del progetto è quello di fornire connettività a 200 Gbps alla comunità della ricerca dei paesi dell’area, con la possibilità, in futuro, di estenderla ai paesi del Medio Oriente e alla Libia.

Vuagnin. Un altro progetto che riguarda i cavi sottomarini è SUBMERSE, finanziato dalla Commissione europea e coordinato da GÉANT. Si tratta di un prototipo che mira a creare un’infrastruttura di ricerca che sfrutti le informazioni provenienti da cavi sottomarini esistenti per attività di sensing, mettendoli a disposizione di tutta la comunità della ricerca europea attraverso dei parametri comuni. In questo modo si passa dal modello in cui le reti della ricerca supportano le attività nazionali a un modello in cui è anche l’infrastruttura a generare dati per la ricerca.

Bolletta. Ma non si parla solo di Mediterraneo. La pionieristica iniziativa di BELLA ha aperto nuove possibilità anche per connettere il più isolato dei continenti, l’Antartide. La ricerca nel gigante bianco, di grande interesse scientifico internazionale per un gran numero di discipline, si basa infatti solo su collegamenti satellitari, con un forte impatto economico e di efficienza, essendo molto dipendente dalle condizioni meteo. L’idea è quella di collegare il continente alla dorsale latinoamericana passando per la Terra del Fuoco, una distanza di 1000 km. Al momento è in corso uno studio di fattibilità per collegare il punto più vicino al continente, cioè l’Isola di Re Giorgio, in collaborazione con Cile e Argentina.

Molti di questi progetti sono ancora in fase di definizione ma il quadro generale si sta delineando: l’infrastruttura in fibra ottica fornisce un servizio in sé che va oltre i dati. La capacità di fare squadra tra il più grande numero di paesi possibile sarà ancora una volta l’elemento chiave per accedere a nuovi livelli di conoscenza e sviluppare nuove tecnologie.