Physical Layer Aware Networking

Il gruppo PLANET si occupa della progettazione, modellazione e validazione sperimentale di reti ottiche e quantistiche di nuova generazione, con una forte enfasi sulla consapevolezza del livello fisico, sull’apertura e sull’impatto nel mondo reale. Il gruppo è composto da 4 membri dello staff e circa 15 tra dottorandi e ricercatori post-doc, creando un ambiente di ricerca dinamico e interdisciplinare.

Una delle principali attività riguarda la modellazione e simulazione del trasporto ottico WDM, utilizzando tecniche accurate a livello fisico come il metodo Split-Step Fourier (SSFM), approcci perturbativi e modellazione assistita da intelligenza artificiale. Questi metodi consentono una valutazione scalabile e realistica delle prestazioni dei sistemi ottici moderni, inclusi scenari di reti ottiche multi-banda su ampie porzioni di spettro.

PLANET contribuisce attivamente allo sviluppo di soluzioni open-source per la modellazione delle reti ottiche, in particolare attraverso strumenti come GNPy nell’ambito del Telecom Infra Project (TIP). Su queste basi, il gruppo sviluppa il concetto di Digital Twin della rete ottica (Optical Network Digital Twin, ONDT)—una replica in tempo reale e fisicamente accurata della rete—realizzata in collaborazione con iniziative internazionali come TIP e lo IOWN Global Forum (Innovative Optical and Wireless Network Global Forum). L’ONDT supporta la pianificazione, l’esercizio e l’ottimizzazione della rete grazie alla sincronizzazione continua con i dati provenienti dal campo.

Il gruppo è inoltre attivo nello sviluppo di framework di controllo ottico aperto, basati su protocolli e API aperte, per una gestione flessibile e indipendente dai fornitori. Un sistema di controllo multilivello sviluppato internamente, offerto come ONDT-as-a-service, integra pianificazione, controllo e telemetria per abilitare automazione e orchestrazione intelligente.

Una linea di ricerca distintiva è la Photonic Integrated Sensing and Communication (P-ISAC), in cui le reti ottiche vengono utilizzate come piattaforme di sensing distribuito. Sfruttando le trasmissioni WDM e il piano di telemetria nelle infrastrutture terrestri, PLANET sviluppa soluzioni per applicazioni quali allerta precoce per terremoti, monitoraggio delle infrastrutture e rilevamento di attività antropiche. Queste funzionalità sono integrate con analisi basate su IA e ONDT per la predizione proattiva dei guasti e il ripristino automatico della rete.

La validazione sperimentale è condotta nell’Open PLANET Lab, una rete ottica a tre nodi che integra controllo aperto sviluppato internamente, un piano completo di telemetria e la connessione a reti di produzione, permettendo sperimentazione realistica e trasferimento tecnologico.

Parallelamente, PLANET esplora il campo emergente delle reti quantistiche, affrontando la coesistenza e l’integrazione tra sistemi quantistici e classici. Le attività includono lo studio della coesistenza quantistico-classica nelle fibre ottiche, con attenzione a diafonia, interferenze e rumore introdotto dai dispositivi. Il gruppo sviluppa inoltre interconnessioni quantistiche e architetture di rete scalabili per il calcolo quantistico distribuito, integrando memorie quantistiche, piattaforme di qubit e interfacce materia–fotone.

Ulteriori attività riguardano la progettazione di protocolli per reti quantistiche, come la distribuzione di entanglement, il routing e la gestione delle risorse, tenendo conto dei vincoli di sincronizzazione e coerenza. A supporto, PLANET sviluppa avanzati framework di simulazione per reti quantistiche, in grado di modellare sia gli effetti di livello fisico sia il comportamento a livello di rete in condizioni realistiche.

Nel complesso, PLANET integra modellazione teorica, software open-source, piattaforme sperimentali e innovazione interdisciplinare per sviluppare reti ottiche e quantistiche intelligenti, aperte e pronte per il futuro.