استشعار الألياف البصرية

يستشعر العالم ويستخرج رؤىً للمستقبل عبر ألياف بصرية تمتد عبر العالم

اليابانية

التواصل البصري وتقنيات الذكاء الاصطناعي هي مجالات الخبرة التي تقود فيها NEC العالم لسنوات عديدة. تُعد تقنية استشعار الألياف الضوئية الخاصة بـ NEC ابتكاراً فريداً مستمداً من معرفتها العميقة وخبرتها الغنية في هذه المجالات. للمرة الأولى على الإطلاق، تشارك NEC في إنشاء قيم جديدة من خلال هذه التقنية الجديدة التي تسمح باستخدام شبكات الألياف الضوئية الموجودة في جميع أنحاء العالم كأجهزة استشعار.

التحليل القائم على الذكاء الاصطناعي للاهتزازات، الحرارة،
والأصوات التي يتم استشعارها بواسطة شبكات الألياف البصرية الحالية

الاستشعار بالألياف الضوئية هو تقنية تقيس الاهتزازات والحرارة والأصوات عبر الألياف الضوئية. بما أن الألياف الضوئية نفسها تعمل كأجهزة استشعار، فقد جذبت هذه التقنية اهتمامًا قويًا عالميًا وتم دراستها في جميع أنحاء العالم لسنوات بسبب مزاياها الفريدة، مثل القدرة على الاستشعار الخطي والملائم بدلاً من الاستشعار الموزع، حقيقة أن الألياف الضوئية المستخدمة للاتصالات تعمل أيضًا كأجهزة استشعار، وأنه لا يلزم مصدر طاقة لتحقيق الاستشعار. ومع ذلك، كانت التطبيقات محدودة لأن الطرق التقليدية تطلبت تركيب ألياف ضوئية متخصصة للاستشعار. أدى ذلك أيضًا إلى تكاليف كبيرة لتجميع البيانات للتطبيق.
على النقيض من ذلك، لأول مرة في العالم، تمكّن تقنيتنا الجديدة للاستشعار بالألياف الضوئية من الاستشعار من الألياف الضوئية المرسومة بالفعل للاتصالات. من خلال وضع جهاز استشعار ألياف ضوئية في أحد طرفي الألياف، يمكن للنظام استشعار الاهتزازات والحرارة والأصوات على مدى يصل إلى 100 كم بدقة تقريبية 50 سم. على عكس التقنيات التقليدية، لا يلزم وضع ألياف ضوئية جديدة لأغراض الاستشعار. هذا يعني أن الشبكات الضوئية الضخمة التي تعمل في جميع أنحاء العالم يمكن استخدامها كأجهزة استشعار.
بالإضافة إلى ذلك، تمتلك NEC مجموعة متنوعة من تقنيات الذكاء الاصطناعي. ستُمكّن هذه التقنيات استخراج القيم والرؤى الثمينة من كمية هائلة من البيانات المستشعرة، التي كانت غير مستخدمة في الماضي. على سبيل المثال، في حالة اكتشاف فشل المعدات، تكون عمليات المراقبة التقليدية عرضة لعوامل مختلفة بناءً على معايير معينة. يمكن تزويدها بالذكاء الاصطناعي لاكتشاف "علامات" الفشل بناءً على حالة التشغيل. حالة أخرى هي أن الألياف الضوئية المرسومة تحت الطرق يمكن استخدامها لاكتشاف الازدحام المروري وأنواع المركبات التي تمر فوق الطرق بعد تعلم أنماط الاهتزاز المحددة. ما نسعى إليه اليوم هو مفهوم جديد لدمج الشبكات مع الألياف الضوئية الحالية للاتصالات التي تعمل أيضًا كـ "أعضاء حسي" أو "نظام عصبي" مع الذكاء الاصطناعي كـ "دماغ". الآن تغطي شبكات الألياف الضوئية تقريبًا كامل الأرض، بما في ذلك الكابلات الهوائية المثبتة على أعمدة الأرض، والكابلات المدفونة على طول الطرق والسكك الحديدية، والكابلات البحرية تحت الماء التي تربط الجزر والقارات. من خلال هذه الشبكات، نسعى إلى استشعار وتحليل أنشطة المدن والدول والعالم بأسره لاستخلاص رؤى حول المستقبل.

التكامل مع 5G سيمكن الاستشعار بدقة أعلى

مقارنةً بمستشعرات إنترنت الأشياء العامة، تتميز تقنية استشعار الألياف البصرية باثنين من المزايا. الأولى هي القدرة على مراقبة منطقة واسعة بسهولة. إذ تمكّن الألياف البصرية من الاستشعار "الخطّي"، مما يجعل من الممكن الاستشعار بدقة أعلى من مستشعرات إنترنت الأشياء العادية المصممة لقياس "نقاط" حيث يتم تركيب المستشعرات. بالإضافة إلى ذلك، لا تتطلب مصادر طاقة جديدة. تُعزَّز هذه الميزة أكثر بفضل خصائص الكابلات البصرية المرنة والخفيفة.
بالإضافة إلى ذلك، تُمدَّد الألياف البصرية الحالية اليوم بنمط شبكي دقيق على الأرض، وتُغطَّى "الخطوط" بشكل كثيف بحيث يصبح الاستشعار "المسطي" ممكنًا حتى. مع انتشار 5G في المستقبل، ستصبح شبكة الشبكات أكثر دقة، مثل الشعيرات الدموية، وستصل إلى مناطق صغيرة، مما يجعل دقة الاستشعار أعلى بكثير. علاوة على ذلك، في الوقت الحاضر، تعمل الألياف البصرية ليس فقط تحت وفوق سطح الأرض، بل أيضًا داخل ناطحات السحاب. مع التحسينات المستقبلية في الدقة التحليلية، مع إضافة البُعد الثالث، نتوقع أن يصبح الاستشعار "الارتفاعي" ثلاثي الأبعاد ممكنًا أيضًا في المستقبل.
الميزة الأخرى هي التحليل في الوقت الحقيقي. وذلك لأن الألياف البصرية نفسها تعمل كقنوات اتصال ومستشعرات. هذا يعني أنه لا حاجة لإنشاء شبكات بيانات جديدة. وبالتالي، لا يتطلب الحصول على البيانات عبر الشبكات، مما يؤدي إلى تقليل التأخير وزيادة المعالجة في الوقت الحقيقي. ومع ذلك، لا تتنافس تقنيتنا مع مستشعرات إنترنت الأشياء. بل نفترض أن هاتين التقنيتين ستربطان ارتباطًا وثيقًا معًا. في الواقع، نتوقع ربطها بمصادر بيانات مختلفة. على سبيل المثال، يمكن دمج بيانات الأرصاد الجوية المستخرجة من مستشعرات إنترنت الأشياء مع بيانات استشعار الألياف البصرية للتحليل، أو يمكن تكملة مستشعرات إنترنت الأشياء الموزعة كـ "نقاط" بشبكات "خطية" لاستشعار الألياف البصرية. قد تختلف احتياجات صياغة البيانات اختلافًا كبيرًا حسب مجال الاستخدام. بالنظر إلى التطور المحتمل لهذه التقنية في المستقبل، نود المساهمة في المجتمع من خلال ريادة منصة خدمة جديدة. فيما يتعلق بتطبيق التقنية، تم إجراء تجربة تحقق من التكنولوجيا بنجاح بالفعل. في أكتوبر 2019، أجرينا تجربة تحقق مشتركة مع Verizon Communications، أحد كبار مشغلي الاتصالات في الولايات المتحدة. في هذه التجربة، أظهرنا بنجاح إمكانية التعايش بين 36.8Tb/s من الاتصالات وتقنيتنا الاستشعارية عبر شبكات Verizon التجارية. في الوقت نفسه، أكدنا أيضًا القدرة على تحديد عدد المركبات، اتجاه الحركة وتغير سرعة المركبات من خلال دمج تقنيتنا التحليلية بالذكاء الاصطناعي. "يُعد هذا الاختبار علامة فارقة مهمة للتقنية التي قد توفر قفزة هائلة للأشخاص الذين يبنون المدن الذكية والذين مكلفون بإدارتها،" علّق السيد آدم كويب، نائب الرئيس الأول لاستراتيجية التكنولوجيا والتخطيط في Verizon. نعتقد أن نتائج تجربة التحقق قدمت إرشادات جديدة لتطوير المدن الذكية المستقبلية وتخطيط وضع الألياف البصرية."

تحقيق مدن ذكية مقاومة للكوارث،
والتطبيق على القيادة الذاتية

تقنيتنا في استشعار الألياف الضوئية لها نطاق واسع من التطبيقات في مجالات مختلفة. يُتوقع أن تكون التطبيقات المحتملة لهذه التقنية من المدن الذكية إلى القيادة الذاتية واكتشاف الجرائم في المناطق الحضرية. مثال على ذلك تشخيص تدهور البنية التحتية، حيث كان معرفة الخبراء ذوي الخبرة العالية لا غنى عنها. يمكن لتقنيتنا في استشعار الألياف الضوئية أتمتة سير العمل. الصمود المتفوق ضد الكوارث هو أيضًا أحد الميزات الرئيسية لهذه التقنية. بما أن الألياف الضوئية لا تتطلب مصدر طاقة إضافي، يمكن مراقبة حجم المرور وتدفق الأشخاص حتى في وسط فشل الطاقة، طالما أن المحطات مزودة بالطاقة والألياف الضوئية متصلة. حتى أصغر الإشارات من الألياف الضوئية المتصلة تُستشعر بحيث يمكن اكتشاف إشارات SOS التي تم اعتراضها على عمود بواسطة شخص معزول.
في ضوء جميع هذه التطبيقات المحتملة، نحن حريصون على إكمال منصة خدمة تعتمد على مزايا تقنيتنا.
تحدينا جديد تمامًا على مستوى العالم. لذلك، لا توجد حالات نموذجية سابقة بشأن استخدام عمليات الاستشعار والنظام. من الآن فصاعدًا، سيكون من الضروري وضع مخططات عملية من خلال التحقق في المزيد من عمليات العملاء بسرعة. لحسن الحظ، لدى NEC سجل طويل الأمد في تسليم الأنظمة في صناعات مختلفة، بالإضافة إلى العديد من الخبراء ذوي الخبرة والمعرفة في مجالات B2B و B2G. نتطلع إلى تطوير الخدمات من خلال التعاون مع مجموعة متنوعة من العملاء والشركاء.

Yoshiaki Aono
مدير
قسم الشبكات البصرية

الأخبار

2024/09/30

بيان صحفيشبكة IOWN الكاملة الفوتونية مع وظائف استشعار الألياف الضوئية تحقق مراقبة تدفق المرور على نطاق واسع

2023/11/10

قصة NECالكشف في الوقت الحقيقي عن الظروف غير الطبيعية على الطرق السريعة: انتباه عالمي لتقنية NEC الثورية

2023/11/09

بيانات صحفيةأول تقنية استشعار اهتزاز في العالم باستخدام شبكات الاتصالات البصرية لاتخاذ قرارات إزالة الثلوج على الطرق في المناطق التي تتساقط فيها الثلوج بكثافة

2023/03/08

بيانات صحفيةفيريزون وNEC تُظهر استشعار الألياف الضوئية الذكي عبر OFCnet

2021/06/30

بيانات صحفيةتطلق NEC حل استشعار الألياف البصرية باستخدام الذكاء الاصطناعي

2019/10/08

بيانات صحفيةفيريزون و NEC جعلت استشعار الألياف أسهل بكثيرI

Contact