C114讯 6月25日消息（水易）今日，在CIOE中国国际光电博览会与C114通信网联合主办的“光纤智能传感：构建数字基础设施的感知神经网络”论坛上，中国电信研究院工程师张倩发表《光网络通感融合架构与应用实践》的主旨演讲。
张倩表示，随着网络规模的持续扩大，网络的故障定位、路由管理、资源维护等工作日益复杂；同时光缆广泛分布于城市、山区、海洋等复杂环境中，长期面临施工外破、自然灾害以及人工活动等风险。运营商希望实现风险提前发现、隐患提前预警以及故障快速定位。
因此，如何充分利用现网的光纤资源，在不影响通信业务的前提下，实现网络状态感知、环境态势感知以及智能运维，已经成为了光网络演进的重要方向，光网络正逐步从连接基础设施向感知基础设施演进，未来将向自主决策的智能网络演进。
以光纤为载体，实现通感智融合
张倩介绍，光网络通感融合总体架构的核心思想是以现有光纤基础设施为载体，实现通信、感知与智能协同。通信能力包括连接、传输和承载。感知能力通过光纤对振动、温度、应变以及声学等多维信息，实现对网络状态和外部环境的实时监测。在此基础上引入AI智能分析平台，对多源数据进行融合处理，实现事件识别、风险预警以及智能运维决策。
从技术角度，目前主要包括三类关键技术。第一类是分布式光纤传感（DOFS）技术，基本原理是通过分析光纤中的散射光变化，实现振动、温度、应变等信息的连续感知。目前已经形成基于瑞利、拉曼、布里渊等多种技术路线，可实现光缆沿线的全覆盖监测，应用前景广泛。
第二类是前向传感技术，利用通信系统中的偏振、相位、功率等光学参数变化实现感知。最大优势在于不需要额外部署传感光路，能够与通信系统天然融合，同时具备超长距离感知潜力，是目前产业界重点关注的方向之一。
第三类是AI智能分析技术，感知规模不断扩大，海量感知数据如何有效利用成为挑战。通过数据融合、机器学习以及大模型技术，实现事件识别、趋势预测以及辅助决策，进一步提升感知系统的价值，最终形成通信感知和智能协同发展的通感融合体系。
面对不同场景需求，光网络通感融合可采用多种实现架构，逐步走向深度融合与一体化。张倩表示，从工程实现角度来看，目前主要存在四种实现架构，空分复用、波分复用、频分复用以及同频共享。
空分复用架构中，基于暗光纤的方式可实现通信与感知的物理隔离，已部署于现网。另外基于多芯光纤和少模光纤的方式，传感光分别占用一个纤芯或模式，需要专用的光纤配置，目前仍处于实验室研究阶段。
波分复用架构中，传感光会占用一个波道资源，可实现和现网密集波分复用系统的融合，易于工程化，但需要解决波长间串扰问题。目前正在进行实验室研究和现网试验，并在持续推进标准化工作。
频分复用架构中，通过频谱资源的划分同时实现通信和感知。虽然资源利用率高，但需要解决频谱隔离问题，目前仍处于实验室研究阶段。
同频共享架构中，分为时频复用和共享传输两种，都可实现通信和感知共享同一个频率资源。其中共享传输架构是利用通信信号的偏振、相位、功率等变化来感知链路，是未来实现深度通感融合与一体化的重要方向，目前处于实验室研究和现网试验阶段。
实践成果显著，为规模应用铺路
围绕现网需求，中国电信已经开展陆缆、海缆以及空芯光纤三个方向的光网络感知应用的实践探索。张倩表示，中国电信希望构建覆盖陆地、海洋以及新型光纤网络的感知能力体系，提升网络安全保障能力、拓展环境感知能力边界、支撑智能化运维决策、赋能行业与社会应用。
陆地光缆是运营商最重要的网络基础设施之一，也是最容易受到外部影响的网络资源，因此中国电信重点开展了外破预警、同路由识别以及地震感知等研究，可广泛应用于城市管网保护、交通干线保障等场景。
通过实践，外破预警既能精准感知大型机械施工，也能识别鼠患活动；同路由识别中，长途干线识别准确率超84%，城域网络识别准确率超90%；地震感知方面，能准确监测到P波和S波等明显地震波。充分表明陆地光缆可为网络安全、资源管理以及环境监测提供感知能力，目前已在多省现网完成了验证，并逐步具备规模推广的基础。
与陆缆相比，海缆具有覆盖范围广、长期连续运行等特点。因此海缆不仅是国际通信的重要基础设施，同时也是天然的海洋观测平台。围绕海缆安全保障、海洋环境感知以及海底地震监测等需求，中国电信开展了相关研究与实践。
海缆安全保障方面，船只抛锚和拖网作业始终是重要的风险来源，试点成功监测到船只绕圈和抛锚行为，还能实现船只位置、航向等行为监测；海洋环境感知方面，海缆具备长期、连续观测海洋环境的优势，目前已能够实现海洋重力波、潮汐、台风等现象监测，为海洋环境监测和灾害预警提供数据支撑；海底地震监测方面，海缆具备地震波监测能力，可以与现有地震观测网络形成互补。
空芯光纤由于光主要在空气中传播，因此具有超低时延、低非线性以及大容量传输等优势，被认为是下一代超高速光传输的重要候选技术。但空芯光纤的瑞利散射系数比普通单模光纤低了30-40dB，传统OTDR很难实现长距离在线监测，由此带来新的运维挑战。
为此，中国电信提出基于频分复用+相干探测以及SOA放大技术，提升弱散射信号的检测能力。实验室环境下实现了100km空芯光纤链路的在线监测，并实现与800Gb/s波分复用系统的兼容运行。该方案已经在杭州64km的城域空芯光缆现网完成验证，为空芯光纤规模部署提供运维保障。
标准进展迅速，仍面临关键挑战
技术研究和现网试点之外，光网络感知的标准化工作也在同步推进。在张倩看来，只有形成统一完善的标准，才能推动技术从实验室走向产业化和规模应用。
国际标准方面，ITU-T、IEC、IEEE以及IPEC等组织均已开展了相关的工作，包括波分复用架构中分布式光纤传感系统以及接口需求、光通信网络前向感知技术、带有传感能力海缆系统的通用要求等方向的标准研究与规范制定工作。
国内标准方面，CCSA TC6已经立项，并开展了多项通感一体化的相关标准和研究课题，包括启动通感一体化光网络架构及关键技术，关注通感一体化光器件与模块标准化。IMT-2020推进组发布通感一体化相关的白皮书和蓝皮书。
张倩表示，虽然光网络通感融合前景广阔，但仍面临四大关键挑战。一是通信与感知信号协同传输与集成，需解决串扰与资源隔离难题，提升系统集成效率；二是现有技术在感知距离与定位精度之间存在权衡，需突破超长距离、高精度感知关键技术；三是关键器件成熟度有待提升，规模部署成本仍需进一步降低；四是面向不同应用场景的智能识别算法仍需持续优化，以提升感知结果的准确性与可靠性。
面对这些挑战，首先要推动感知指标规范化、接口与协议标准化，构建开放统一的标准体系；其次，加快感知能力网络化部署，与运维体系深度融合，提升现网覆盖与可靠性；第三，产业生态要进一步开放协同；第四，融合大模型与智能算法，从事件检测走向智能预测与自主决策。
张倩表示，中国电信将持续推进关键技术研究、现网验证以及标准化工作，并且与产业界和学术界共同推进光网络感知从技术验证走向规模应用。
