光纖傳感技術(shù)在現(xiàn)代通信工程中的應(yīng)用路徑研究

摘要：近年來，光纖傳感技術(shù)的現(xiàn)代通信工程應(yīng)用更趨廣泛，在光纜健康狀態(tài)監(jiān)測、動態(tài)環(huán)境感知、?電力系統(tǒng)協(xié)同監(jiān)測等方面都發(fā)揮重要作用。本文簡要闡述了當(dāng)前光纖傳感技術(shù)在現(xiàn)代通信工程應(yīng)用中的應(yīng)用實(shí)例，從提升傳感器靈敏度與精度、集成多種光纖傳感技術(shù)、強(qiáng)化智能化與自適應(yīng)控制、優(yōu)化光纖傳感數(shù)據(jù)傳輸處理四個方面，提出了光纖傳感技術(shù)在現(xiàn)代通信工程中的應(yīng)用優(yōu)化措施，希望為推動現(xiàn)代通信工程建設(shè)與發(fā)展提供更多依據(jù)與保障。

關(guān)鍵詞：光纖傳感技術(shù)；現(xiàn)代通信工程；應(yīng)用

科技進(jìn)步帶動現(xiàn)代通信工程快速建設(shè)，其傳輸速度、信息容量和通信質(zhì)量等面臨更高要求，獨(dú)具優(yōu)勢的光纖傳感技術(shù)迎來發(fā)展機(jī)遇。這種技術(shù)利用光纖進(jìn)行信號傳輸，以光波為信息載體，靈敏性高，低電磁干擾，傳輸距離遠(yuǎn)，應(yīng)用于通信工程各領(lǐng)域都極富潛力。尤其近年來，光纖傳感技術(shù)趨于成熟，通信工程應(yīng)用范圍擴(kuò)大，早已由簡單的通信線路監(jiān)測，擴(kuò)展至通信網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)等行業(yè)。探討光纖傳感技術(shù)的現(xiàn)代通信工程，提出優(yōu)化策略極有必要。

一、光纖傳感技術(shù)在現(xiàn)代通信工程中的應(yīng)用

利用非相干光時域反射技術(shù)，發(fā)射光脈沖，通過瑞利散射和菲涅爾反射，利用后向散射光返回，實(shí)現(xiàn)信號轉(zhuǎn)化，?實(shí)時遠(yuǎn)程監(jiān)控光纜質(zhì)量等，完成光纜設(shè)施健康監(jiān)測?，及時獲取光信號變化情況，識別信號衰減、斷點(diǎn)等異常，提升故障檢測效率。利用光頻域反射計(jì)等，精準(zhǔn)捕捉光纜微小形變，及時識別應(yīng)力變化，精確定位變化位置，打造新一代光纖傳感網(wǎng)絡(luò)支持體系，進(jìn)行百公里內(nèi)通信工程的骨干網(wǎng)絡(luò)和復(fù)雜管線無盲區(qū)監(jiān)測。采用微應(yīng)變傳感器，利用單芯、雙芯或多芯光纖進(jìn)行定位設(shè)計(jì)，優(yōu)化周界安防系統(tǒng)，實(shí)時感知外界擾動，精準(zhǔn)辨析事件類型，提升系統(tǒng)識別與定位入侵行為的能力，提升定位精度，發(fā)揮分布式傳感系統(tǒng)協(xié)同定位的作用。服務(wù)器機(jī)柜內(nèi)布設(shè)溫度傳感光纖，將激光脈沖注入光纖，利用布里淵散射檢測光強(qiáng)變化，及時測量機(jī)柜溫度分布情況，動態(tài)了解設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，監(jiān)測服務(wù)器機(jī)柜局部過熱等問題，實(shí)時完成通信基站設(shè)備溫度監(jiān)測，避免設(shè)備因溫度無法正常運(yùn)行。利用光纖傳感技術(shù)，光纜敷設(shè)在油氣井內(nèi)，監(jiān)測溫度和震動可以確定地下油氣冒出點(diǎn)具體位置。利用光纖傳感技術(shù)，進(jìn)行?電力系統(tǒng)協(xié)同監(jiān)測?，共同敷設(shè)油氣管線等通信區(qū)域與高壓電纜等電力區(qū)域，有效識別區(qū)域問題原因，精準(zhǔn)區(qū)分光纜故障與電力事件，降低事故誤判率，提高復(fù)合型故障應(yīng)對效率。因此，光纖傳感技術(shù)在現(xiàn)代通信工程中的應(yīng)用非常廣泛。

二、光纖傳感技術(shù)在現(xiàn)代通信工程中的應(yīng)用優(yōu)化

（一）提升傳感器靈敏度與精度

進(jìn)行光纖布局等傳感器敏感區(qū)域結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，增強(qiáng)物理量變化響應(yīng)力，減少機(jī)械損耗，避免信號衰減。例如，精確計(jì)算壓力傳感器中彈性元件的尺寸大小，保障線性響應(yīng)，降低誤差。引入光子晶體光纖等低損耗、高折射率的?高性能光纖材料，減少環(huán)境干擾，提升傳光效率。利用特種樹脂、聚酰亞胺等敏感涂層材料，提高傳感器的溫度感知及應(yīng)變靈敏度。嚴(yán)控生產(chǎn)技術(shù)，保障?工藝精細(xì)，確保光纖制造中端面清潔，連接器精度達(dá)標(biāo)，杜絕污染、接口損耗等引發(fā)信號失真。例如，利用光纖清潔盒、光纖清潔筆等專用清潔工具，以及光纖端面檢測儀?、光纖放大鏡和顯微鏡等，進(jìn)行光纖端面處理，?制造過程中嚴(yán)格控制光纖端面清潔度與連接器精度，避免因污染或接口損耗導(dǎo)致信號失真。例如，使用清潔卡、溶劑筆等使用光纖清潔工具包?。同時保證連接損耗必須降至0.1 dB/個以下，鏈路損耗降低至0.2dB/km以內(nèi)?；趯拵Ч庠搭l率編碼，進(jìn)行振動、溫度等的多模態(tài)光信號采集，利用物理模型約束等技術(shù)，實(shí)時分辨復(fù)雜環(huán)境中的干擾因素與故障信號，提高檢驗(yàn)?zāi)Ｐ汪敯粜?。利?/span>TeleBERT、KTeleBERT等預(yù)訓(xùn)練故障識別模型，深度學(xué)習(xí)多模態(tài)融合光信號數(shù)據(jù)，確保傳感器快速精準(zhǔn)識別微小異常，提高光纖故障檢測精度^[1]。

（二）集成多種光纖傳感技術(shù)

同一根光纖中集成多種傳感機(jī)理，利用瑞利散射、拉曼散射、布里淵散射等，進(jìn)行溫度、應(yīng)變、應(yīng)力等多種參數(shù)的同步測量。例如，利用瑞利散射和拉曼散射，同時進(jìn)行振動檢測與溫度分析，實(shí)時評估通信光纜健康情況，實(shí)現(xiàn)故障預(yù)警。發(fā)揮通信光纜冗余纖芯的傳感通道作用，利用波分復(fù)用技術(shù)，并行傳輸傳感、通信雙信號。例如，骨干網(wǎng)絡(luò)4芯復(fù)用光纖，其中2芯分別進(jìn)行溫度記錄和應(yīng)變監(jiān)控，余下2芯保持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸功能。利用AI模型等多參數(shù)解調(diào)算法，基于寬帶光源頻率編碼，進(jìn)行布里淵頻移、拉曼光譜等的聯(lián)合解算，實(shí)現(xiàn)不同傳感機(jī)理的振動、溫度等原始數(shù)據(jù)的融合分析，精準(zhǔn)識別事故原因，做好管線泄漏或機(jī)械損傷的事件處理工作^[2]。

（三）強(qiáng)化智能化與自適應(yīng)控制

利用波導(dǎo)負(fù)載等光網(wǎng)絡(luò)資源狀態(tài)，優(yōu)化自組織傳感拓?fù)?，進(jìn)行分布式光纖傳感動態(tài)調(diào)整，確保節(jié)點(diǎn)密度與覆蓋范圍。比如，利用冗余纖芯，高密度監(jiān)測通信流量低谷時段，一旦識別，及時切換至高峰時段低功耗模式。利用嵌入式現(xiàn)場可編程門陣列芯片，調(diào)節(jié)?環(huán)境自適應(yīng)靈敏度，動態(tài)調(diào)整傳感參數(shù)。例如，通過“低通+帶阻+自適應(yīng)濾波”構(gòu)建多級和級聯(lián)濾波結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)濾波控制，實(shí)現(xiàn)濾波強(qiáng)度信號自動增強(qiáng)，抑制噪聲。利用重要性分級方式，進(jìn)行監(jiān)測目標(biāo)分級，設(shè)置對應(yīng)檢測閾值，提高數(shù)據(jù)價值，自動過濾低價值數(shù)據(jù)，避免過載。例如，基于風(fēng)險等級（核心設(shè)備一級檢測，輔助設(shè)備二級檢測）、技術(shù)參數(shù)（溫度、應(yīng)變、應(yīng)力等）、動態(tài)分級（異常事件觸發(fā)、數(shù)據(jù)融合降級）、資源優(yōu)化（光路優(yōu)先級、能耗高低）等，維度綜合評估檢測目標(biāo)，提高檢測精準(zhǔn)度。構(gòu)建“感知—分析—執(zhí)行”的??閉環(huán)控制體系構(gòu)建，進(jìn)行??實(shí)時反饋與主動運(yùn)維。比如，檢測到光纖熔接溫度接近閾值1600℃時，可以利用AI等進(jìn)行光纖傳感數(shù)據(jù)分析及信息傳達(dá)，自動觸發(fā)停止操作自控機(jī)制，杜絕高溫誘發(fā)光纖斷面氧化、裂開等^[3]。?

（四）優(yōu)化光纖傳感數(shù)據(jù)傳輸處理

利用?摻鉺光纖放大器等放大技術(shù)，增強(qiáng)傳感光信號，實(shí)現(xiàn)傳輸距離擴(kuò)展。比如，聯(lián)合利用?摻鉺光纖放大器與拉曼放大器，基于光纖固有非線性效用，達(dá)到信號增強(qiáng)目的，拉大信號傳輸距離。利用電磁干擾進(jìn)行?自適應(yīng)濾波計(jì)算，發(fā)射反向信號，或模擬目標(biāo)信號特征欺騙性干擾，進(jìn)行環(huán)境噪聲抑制，提高信噪比。利用?波分復(fù)用技術(shù)，采集處理布里淵散射等不同機(jī)理的光信號參數(shù)，實(shí)現(xiàn)單根光纖的多維度數(shù)據(jù)傳輸。利用?零差檢測?與?相位構(gòu)建算法模型，優(yōu)化相位敏感型傳感器，提高相位分辨率和定位精度。利用?光譜峰值跟蹤算法、?機(jī)器學(xué)習(xí)補(bǔ)償模型等，降低波長調(diào)制型傳感器的波長解調(diào)誤差。從鏈路損耗實(shí)際出發(fā)，進(jìn)行?光時域反射儀的脈沖寬度與功率調(diào)整，滿足分辨率需求，平衡探測深度。利用CNN、LSTM等AI模型，進(jìn)行溫度等多源數(shù)據(jù)的融合處理，進(jìn)行?特征提取，完成關(guān)聯(lián)分析，制定決策輸出?流程，提高數(shù)據(jù)處理實(shí)效，確保精準(zhǔn)識別復(fù)雜事件。比如，區(qū)分光纜微彎和外部施工振動，并準(zhǔn)確完成數(shù)據(jù)傳輸。動態(tài)調(diào)度?網(wǎng)絡(luò)資源，對通信纖芯資源進(jìn)行?通感一體化架構(gòu)?復(fù)用，以傳感數(shù)據(jù)傳輸為目的，優(yōu)先分配空閑波段，優(yōu)化資源利用效率。

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三、結(jié)語

總之，光纖傳感技術(shù)在遠(yuǎn)程監(jiān)測、故障定位、動態(tài)數(shù)據(jù)收集等方面都有顯著作用，對于促進(jìn)現(xiàn)代通信工程建設(shè)與發(fā)展有積極意義。鑒于此，通過改進(jìn)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、選擇高性能材料、引入光纖資源復(fù)用技術(shù)、優(yōu)化自組織傳感拓?fù)涞?，能夠提升傳感器的靈敏度與精度，強(qiáng)化其智能化與自適應(yīng)控制能力，為光纖傳感技術(shù)的現(xiàn)代通信工程應(yīng)用提供引導(dǎo)與幫助。

文章來源：《產(chǎn)品可靠性報告》 http://12-baidu.cn/w/kj/32519.html