近日，由CIOE中国光博会与C114通信网联合举办的“第五届光通信高质量发展论坛”线上研讨会——“光纤智能传感技术专场”顺利召开。会议邀请了业界专家代表，聚焦通感一体化架构创新、光纤传感前沿技术及行业应用实践，助力实现通信与感知功能的深度融合，共同推动网络智能化升级和光纤传感产业发展。
会上，北京邮电大学信息与通信工程学院副教授谷志群发表题为“通感融合赋能光传输网络态势智能感知”的主题演讲，从三方面深入剖析了光纤智能传感技术在当下及未来的关键作用、发展趋势及应用前景。她表示，光纤感知和通信融合使光通信网络具有多维感知和泛在通信能力，是实现光网络智能化的重要手段。通感融合赋能光网络与人工智能技术相结合实现对网络态势的智能感知与分析，能有效提升网络传输质量和运维效率。谷志群指出，从智慧城市发展需求来看，目前正朝着多场景增强感知和智能化管理方向发展。智能感知是为城市智慧化发展提供监测基础，为实现智能交通、智能工业、智能农业等提供准确可靠的检测信息。近年来，随着新兴业务和新技术的涌现，在AI的驱动下，光网络朝着智能化、通感算一体化发展。通感融合将光纤传感与光通信结合，实现通感算一体化光网络。仅依靠本地传统传感系统，难以满足目前智能化光网络对感知的需求。由于光通信网络因为具有高带宽、长距离、低时延和高可靠的数据传输能力，可为光纤通感融合提供有效的基础。谷志群表示，随着网络对可靠性要求逐渐的增加，光网络态势感知尤为重要，尤其是在光缆安全保障和专线业务运维方面，光纤的通信和智能感知融合，可为光网络态势感知提供重要的实现途径。技术方面，光纤通感融合关键技术有分布式传感技术，即利用光纤作为信号的传输介质和传感单元，通过检测光纤中光信号的强度、相位、偏振态等参量的变化，实现对光纤沿线外部参量的连续分布式测量。从原理上来说，主要分为基于布里渊散射、基于瑞利散射、基于拉曼散射三类。特点主要包括单端操作、长距离监测、高空间分辨率、多参量测量等。但分布式光纤传感技术也面临一些挑战：一是超长传输距离与功率之间的均衡；二是光纤通感融合通信信号和感知信号之间存在干扰；三是风险事件特征差异性较大，影响感知识别精度。通常采用基于人工智能等智能数据处理方式。对于传感事件标注数据进行分类、学习，分析挖掘事件的特性和数据结构，实现高精度的识别感知。智能处理通常是指将光信号属性，例如强度、相位、偏振态等输入到智能算法模型当中，通过深度学习、强化学习等智能算法，实现对信号的降噪、分类、预测。随着光纤通信系统的发展，网络基础设施的规模呈爆炸式增长，有效的光纤传感管理方案是网络运维的必要条件。例如，挖掘、汽车行驶等光纤风险事件可能导致光纤断线或信号质量恶化，严重威胁光网络可靠性。谷志群表示，人工智能技术的出现为风险识别定位问题提供了新的解决思路。例如，基于φ-OTDR的风险感知，可通过对相干瑞利散射光信号进行特征提取，经过机器学习分类算法进行训练，可对外界扰动进行准确识别，极大程度上可以减轻运维压力，提高维护的效率。通过两个研究案例介绍了光纤智能感知在光网络态势感知中的应用。1）基于注意力机制的风险识别与定位算法，同时实现光缆风险的智能识别和高精度定位；2）同沟同缆的智能识别，可以有效降低定位误差。其中用到CNN、注意力机制和垂直边缘检测等算法，对其实现原理进行介绍。演讲最后，她总结道，通感融合是实现通感算一体化光网络的重要阶段，光纤传智能传感技术为光纤的通感融合提供理论基础和技术支撑。未来发展趋势主要呈现三方面：通感算一体化的发展，提升网络效率；器件灵敏度与精度的提升，提高测量性能，满足高精度感知需求；人工智能技术的结合，实现数据的高效处理与分析。CIOE信息通信展是亚太地区极具影响力的信息通信技术专业展览会，集中展示芯片、材料、器件、模块、设备、方案等全产业链的新产品技术和市场新趋势，并重点展示半导体材料与设备，全方位服务于电信、数据中心、新兴市场，着力为通信芯片商、器件商、设备商、工程商、运营商、互联网等企业搭建集品牌展示、商贸对接、资源整合及市场开拓为一体的专业交流平台。
