3月27日消息（苡臻）今日，由CIOE中國光博會與C114通信網(wǎng)聯(lián)合舉辦的“第五屆光通信高質(zhì)量發(fā)展論壇”線上研討會——“光纖智能傳感技術(shù)專場”順利召開。會議邀請了業(yè)界專家代表，聚焦通感一體化架構(gòu)創(chuàng)新、光纖傳感前沿技術(shù)及行業(yè)應用實踐，助力實現(xiàn)通信與感知功能的深度融合，共同推動網(wǎng)絡(luò)智能化升級和光纖傳感產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
會上，北京郵電大學信息與通信工程學院副教授谷志群發(fā)表題為“通感融合賦能光傳輸網(wǎng)絡(luò)態(tài)勢智能感知”的主題演講，從三方面深入剖析了光纖智能傳感技術(shù)在當下及未來的關(guān)鍵作用、發(fā)展趨勢及應用前景。她表示，光纖感知和通信融合使光通信網(wǎng)絡(luò)具有多維感知和泛在通信能力，是實現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)智能化的重要手段。通感融合賦能光網(wǎng)絡(luò)與人工智能技術(shù)相結(jié)合實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)態(tài)勢的智能感知與分析，能有效提升網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量和運維效率。
光纖通感融合發(fā)展需求
谷志群指出，從智慧城市發(fā)展需求來看，目前正朝著多場景增強感知和智能化管理方向發(fā)展。智能感知是為城市智慧化發(fā)展提供監(jiān)測基礎(chǔ)，為實現(xiàn)智能交通、智能工業(yè)、智能農(nóng)業(yè)等提供準確可靠的檢測信息。
近年來，隨著新興業(yè)務和新技術(shù)的涌現(xiàn)，在AI的驅(qū)動下，光網(wǎng)絡(luò)朝著智能化、通感算一體化發(fā)展。通感融合將光纖傳感與光通信結(jié)合，實現(xiàn)通感算一體化光網(wǎng)絡(luò)。僅依靠本地傳統(tǒng)傳感系統(tǒng)，難以滿足目前智能化光網(wǎng)絡(luò)對感知的需求。由于光通信網(wǎng)絡(luò)因為具有高帶寬、長距離、低時延和高可靠的數(shù)據(jù)傳輸能力，可為光纖通感融合提供有效的基礎(chǔ)。
谷志群表示，隨著網(wǎng)絡(luò)對可靠性要求逐漸的增加，光網(wǎng)絡(luò)態(tài)勢感知尤為重要，尤其是在光纜安全保障和專線業(yè)務運維方面，光纖的通信和智能感知融合，可為光網(wǎng)絡(luò)態(tài)勢感知提供重要的實現(xiàn)途徑。
光纖通感融合關(guān)鍵技術(shù)
技術(shù)方面，光纖通感融合關(guān)鍵技術(shù)有分布式傳感技術(shù)，即利用光纖作為信號的傳輸介質(zhì)和傳感單元，通過檢測光纖中光信號的強度、相位、偏振態(tài)等參量的變化，實現(xiàn)對光纖沿線外部參量的連續(xù)分布式測量。從原理上來說，主要分為基于布里淵散射、基于瑞利散射、基于拉曼散射三類。特點主要包括單端操作、長距離監(jiān)測、高空間分辨率、多參量測量等。
但分布式光纖傳感技術(shù)也面臨一些挑戰(zhàn)：一是超長傳輸距離與功率之間的均衡；二是光纖通感融合通信信號和感知信號之間存在干擾；三是風險事件特征差異性較大，影響感知識別精度。
通常采用基于人工智能等智能數(shù)據(jù)處理方式。對于傳感事件標注數(shù)據(jù)進行分類、學習，分析挖掘事件的特性和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)高精度的識別感知。智能處理通常是指將光信號屬性，例如強度、相位、偏振態(tài)等輸入到智能算法模型當中，通過深度學習、強化學習等智能算法，實現(xiàn)對信號的降噪、分類、預測。
光纖智能感知在光網(wǎng)絡(luò)態(tài)勢感知中應用
隨著光纖通信系統(tǒng)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)模呈爆炸式增長，有效的光纖傳感管理方案是網(wǎng)絡(luò)運維的必要條件。例如，挖掘、汽車行駛等光纖風險事件可能導致光纖斷線或信號質(zhì)量惡化，嚴重威脅光網(wǎng)絡(luò)可靠性。
谷志群表示，人工智能技術(shù)的出現(xiàn)為風險識別定位問題提供了新的解決思路。
例如，基于φ-OTDR的風險感知，可通過對相干瑞利散射光信號進行特征提取，經(jīng)過機器學習分類算法進行訓練，可對外界擾動進行準確識別，極大程度上可以減輕運維壓力，提高維護的效率。
通過兩個研究案例介紹了光纖智能感知在光網(wǎng)絡(luò)態(tài)勢感知中的應用。1）基于注意力機制的風險識別與定位算法，同時實現(xiàn)光纜風險的智能識別和高精度定位；2）同溝同纜的智能識別，可以有效降低定位誤差。其中用到CNN、注意力機制和垂直邊緣檢測等算法，對其實現(xiàn)原理進行介紹。
演講最后，她總結(jié)道，通感融合是實現(xiàn)通感算一體化光網(wǎng)絡(luò)的重要階段，光纖傳智能傳感技術(shù)為光纖的通感融合提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。未來發(fā)展趨勢主要呈現(xiàn)三方面：通感算一體化的發(fā)展，提升網(wǎng)絡(luò)效率；器件靈敏度與精度的提升，提高測量性能，滿足高精度感知需求；人工智能技術(shù)的結(jié)合，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效處理與分析。
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