Волоконная оптика. Новое время. Новые задачи

Исследование показывает перспективность датчиков на основе приемопередатчиков для активного мониторинга оптоволоконных сетей

Исследователи успешно использовали прототип когерентного приемопередатчика для обнаружения изменений поляризации, которые предшествовали разрыву кабеля в сети под напряжением. Работа, которая является одной из первых демонстраций полевых измерений активного обрыва кабеля, демонстрирует потенциал датчиков на основе приемопередатчиков для активного мониторинга и повышения стабильности оптоволоконных сетей.

Использование глобальной оптоволоконной сети в качестве датчика может помочь повысить надежность сети за счет предоставления системам сетевого управления информации об окружающей среде вокруг каждого оптоволоконного тракта или линии связи в режиме реального времени. При обнаружении существенных изменений могут быть использованы превентивные меры для перенаправления данных или отправки ранних предупреждений, предотвращающих повреждение сети.

“Мы все подвержены перебоям в подключении и легко расстраиваемся из-за них, и поэтому защита оптоволоконной сети имеет первостепенное значение”, — сказал Микаэль Мазур, технический сотрудник отдела передовых фотонных исследований Nokia Bell Labs. “Сегодня наши возможности по смягчению последствий обрывов волокон ограничены из-за отсутствия датчиков, способных отслеживать физическую среду в режиме реального времени. Без этого управление на сетевом уровне ограничивается устранением последствий отключения, а не принятием профилактических мер. Это справедливо для любых отключений, вызванных человеческим фактором, таким как некачественные строительные работы, или неконтролируемыми событиями, такими как плохая погода. Наши результаты демонстрируют, что когерентные приемопередатчики с дополнительными возможностями распознавания могут восполнить этот пробел, обеспечивая масштабируемый путь для внедрения интеллектуальных оптоволоконных сетей будущего ”.

Мазур представит это исследование, которое стало результатом сотрудничества Nokia Bell Labs в США и Технологического университета Чалмерса и Sunet в Швеции, на OFC, главном глобальном мероприятии в области оптических коммуникаций и сетевых технологий, которое пройдет в виде гибридного мероприятия 24-28 марта 2024 года в Конференц-центре Сан-Диего.

Исследователи использовали мониторинг когерентного приемника для выполнения постфактум анализа результатов, полученных в сети в режиме реального времени во время обрыва оптоволокна, который произошел, когда экскаватор случайно обнажил оптоволоконный кабель во время строительства. Линия связи протяженностью 524 км включала пять реконфигурируемых оптических мультиплексоров дополнительного подключения (ROADMs) и в основном состояла из воздушного волокна. Обрыв произошел на более коротком заглубленном участке, который соединял узлы ROADM с местами расположения линий электропередачи.

Мониторинг волокна осуществлялся путем передачи совместно распространяющегося сигнала от прототипа когерентного приемопередатчика на основе программируемой в полевых условиях матрицы вентилей (FPGA) по действующим каналам когерентных данных в сети. Базовые измерения показали, что большинство изменений поляризации происходят на частотах около 1 Гц, что хорошо согласуется с изменениями окружающей среды.

Примерно за 5-7 минут до того, как произошел разрыв, наблюдалось высокочастотное звучание, достигавшее 50 Гц. Хотя точная причина этого изменения неизвестна, вероятно, это связано со строительными работами, которые привели к разрыву волокна. Исследователи отмечают, что колебания поляризации, наблюдавшиеся до разрыва, были сильнее, чем любые другие колебания, наблюдавшиеся в течение недельного периода до фактического разрыва.

“Подобные исследования по своей сути состоят из мониторинга неконтролируемой реальной среды, и вся связанная с этим сложность не может быть воспроизведена в лабораториях или средах моделирования”, — сказал Мазур. “Поэтому внедрение этих функций в наши когерентные приемопередатчики жизненно важно для быстрого масштабирования и обеспечения возможности превентивного зондирования по всей оптической сети. С точки зрения исследований мы очень рады видеть, что эти функции появятся в продуктах в ближайшем будущем ”.