قامت نوكيا بتحويل مسار ألياف إنتاجية يبلغ طوله 2000 كيلومتر إلى شبكة مستشعرات موزعة نشطة باستخدام التصوير المقطعي البصري.
يدير مشغلو الشبكات مساحات شاسعة من كابلات الألياف الضوئية عبر المسارات الأرضية وقاع البحار، ويواجهون قلقًا مستمرًا فيما يتعلق بسلامة البنية التحتية. تظل رؤية الصحة البدنية لتلك الألياف أمرًا صعبًا، مما يترك للمسؤولين معرفة ما إذا كان الاتصال نشطًا أم معطلاً.
تعمل شبكات الألياف عالية السرعة بمثابة الشرايين غير المرئية للمجتمع، ومع ذلك تعتمد المؤسسات في كثير من الأحيان على ألياف مخزونة لا تمتلكها بشكل صريح. تظل هذه الأجزاء الخارجية عبارة عن صندوق أسود، يخفي التهديدات الخفية مثل التنصت على الألياف الذي يعرض بروتوكولات الأمن السيبراني للخطر بشكل مباشر.
إن المخاطر غير المرئية – مثل قيام السفينة بسحب المرساة، أو أعمال البناء، أو إجهاد الكابل – تؤدي في النهاية إلى قطع التوصيلات وتؤدي إلى تدافع باهظ الثمن لإصلاح الخلل. أثبتت الصيانة التفاعلية أنها مكلفة وقديمة.
تنفيذ شبكات الاستشعار النشطة
عالجت Nokia Bell Labs المشكلة من خلال التصوير المقطعي للشبكة الضوئية، حيث قامت بتحويل خيوط الزجاج السلبي إلى شبكة مستشعرات موزعة نشطة. أثبت الفريق الهندسي هذا المفهوم على شبكة إنتاج حية بطول 2000 كيلومتر بالتعاون مع مشغلي شبكات البحث والتعليم في بلدان الشمال الأوروبي CSC وSikt وSUNET.
سيلفان ألموناسيل، مهندس أبحاث في Nokia Bell Labs. قال: “نحن لا نضيف أجهزة استشعار جديدة. نحن نحول جهاز الإرسال والاستقبال نفسه إلى جهاز استشعار لرؤية الشبكة من الداخل.”
تتجاوز البنية اختبارات الاستمرارية الأساسية من خلال تحليل جودة الضوء المنقول بدقة عالية، واستنتاج ما يحدث للكابل أثناء رحلته. تكتشف التقنية الأساسية التغيرات الدقيقة في حالة استقطاب الضوء. تعمل الاهتزازات أو التغيرات في درجات الحرارة أو الضغط الميكانيكي على تغيير هذا الاستقطاب عن طريق إجبار اتجاه الضوء على الانحراف.
تستخدم التجربة محرك السيليكون Nokia PSC 6S لاكتشاف هذه الاختلافات الدقيقة. يتميز هذا الجهاز بخوارزميات متقدمة مصممة لتحسين سعة الشبكة، وأتمتة العمليات باستخدام الذكاء الاصطناعي، واكتشاف الأخطاء بشكل استباقي. تعمل المحركات ككاشفات حساسة، وتقوم بمراقبة حالات الاستقطاب بشكل مستمر لرسم خريطة للضغوط المادية على الكابل في الوقت الفعلي تقريبًا دون التأثير على سرعات نقل البيانات.
الحوسبة المتطورة والتحليلات متعددة المجالات
تعمل أجهزة الإرسال والاستقبال المتماسكة الموجودة في نهايات الوصلة الليفية بمثابة مستشعرات الحافة الأساسية، حيث تقوم بتنفيذ قياسات عالية التردد لجمع بيانات الاستقطاب الأولية مباشرة من تيار الضوء. يؤدي دمج هذه الإمكانية مباشرة في البنية التحتية للشبكة الحالية إلى تقديم القدرة على تقييم القطاعات التي تغطي عدة مجالات تشغيلية مختلفة.
تقوم أجهزة الحافة بتغذية البيانات الأولية إلى خوارزميات معالجة مركزية تعمل بشكل مشابه للتصوير المقطعي الطبي. تربط هذه الخوارزميات التغييرات الصغيرة المسجلة على طرفي الوصلة الليفية لتحديد الموقع الدقيق للاضطراب الجسدي وشدته.
| المقياس التشغيلي | مراقبة الشبكة القديمة | نهج التصوير المقطعي البصري |
| كشف الخطأ | استكشاف الأخطاء وإصلاحها على رد الفعل بعد الكسر. | تنبيهات تنبؤية قبل حدوث الضرر الجسدي. |
| دقة الموقع | تقديرات تمتد لمئات الكيلومترات. | يحدد القطاعات الجغرافية الدقيقة. |
| رؤية المجال | يقتصر على المجالات الداخلية المملوكة. | تتبع شامل للنطاقات المتعددة. |
| الموقف الأمني | أعمى للتنصت الجسدي السلبي. | يكتشف التدخل الجسدي الشاذ على الفور. |
يحل التصوير المقطعي للشبكة الضوئية مشكلة تأمين البنية التحتية التي لا يملكها المشغل فعليًا. يقوم المهندسون بتحويل جهاز الإرسال والاستقبال القياسي إلى جهاز استشعار لمراقبة النظام بأكمله من الداخل، مما يسمح لجهاز الإرسال والاستقبال برؤية الألياف نفسها بشكل فعال.
كانت العمليات السابقة تقيد المسؤولين بالتحقق فقط من سلوك المقاطع التي قاموا بتكوينها بأنفسهم. يضمن بروتوكول الاتصال الشامل الجديد أن يعمل المسار تمامًا كما هو مقصود بغض النظر عن الملكية.
يتتبع مسؤولو الشبكات أطوال موجية محددة عبر مناطق بصرية مختلفة، بما في ذلك القطاعات التي تتم إدارتها بالكامل بواسطة مشغلي اتصالات خارجيين. يقفز الوعي الظرفي بشكل كبير عندما يتلقى المشغل تحذيرات بشأن اهتزازات بيئية محددة ومواقع جغرافية محددة.
نتائج تجربة الإنتاج
استخدمت الشبكة التجريبية 2000 كيلومتر من البنية التحتية للألياف الخاصة بشركة SUNET، حيث تعمل كبيئة إنتاج حقيقية تحمل حركة المرور الفعلية للجامعات والمؤسسات البحثية عبر منطقة الشمال. أدى ذلك إلى تعريض المعدات البصرية للضوضاء البيئية الواقعية والمتغيرات المعقدة. ومن المثير للإعجاب أن التنفيذ لم يتطلب أي أجهزة استشعار مخصصة جديدة ولم يتسبب في أي تداخل مع بيانات العميل الأساسية.
ومن خلال معالجة البيانات التشغيلية على مدى ثلاثة أسابيع، أكد فريق Nokia Bell Labs أن تقديرات التصوير المقطعي الرقمي تطابقت تمامًا مع القياسات المادية الفعلية المأخوذة من الشبكة المعقدة متعددة المجالات. حددت التجربة جميع أنواع الألياف وأطوال الامتداد الدقيقة عبر المسار بأكمله.
يغير النشر كيفية عمل البنية التحتية للاتصالات. عادةً ما يستغرق تحديد مكان قطع الألياف أيامًا ويتطلب نفقات رأسمالية باهظة، لكن التصوير المقطعي البصري يضيق منطقة البحث من مئات الكيلومترات وصولاً إلى جزء معين. تسمح تنبيهات النظام المتعلقة بنشاط الحفر القريب للمشغلين بالتدخل قبل أن يتعرض الكابل لأضرار مادية.
ويكتسب المسؤولون أيضًا رؤية أعمق لبنية الشبكة لتحديد الأنشطة الشاذة مثل التنصت على الألياف مبكرًا، ومعالجة هذه الخروقات الأمنية قبل أن تتطور إلى انقطاعات كبيرة. تحمي مكونات الشبكة نفسها حيث يكتشف جهاز الإرسال والاستقبال اللحظة الدقيقة التي ينحرف فيها اتجاه الضوء عن خط الأساس للذكاء الاصطناعي.
تصبح شبكات الألياف على مستوى الدولة بشكل أساسي شبكات استشعار صوتية وزلزالية موزعة، وتقوم باستمرار برسم خرائط للضغوط المادية المطبقة على الكابل في الوقت الفعلي تقريبًا. تثبت هذه المعلومات قيمتها فيما يتعلق بمراقبة البنية التحتية مثل خطوط الأنابيب أو إصدار تحذيرات مبكرة بشأن الأحداث الجيولوجية.
يتم استخراج البيانات البيئية بشكل مستمر عند نقاط النهاية، مما يؤدي إلى تغذية منصة برمجية مركزية تعالج خرطوم المعلومات الناتجة عن تغييرات الاستقطاب المستمرة. تتعلم المنصة الاهتزازات الأساسية الطبيعية من الطرق والسكك الحديدية والطقس، مما يسمح للذكاء الاصطناعي بتحديد الحالات الشاذة التي تمثل تهديدات مادية حقيقية.
ويتوج كل هذا بتمكين التغيير في كيفية رؤية المشغلين لأصولهم المادية، وتحويل خطوط البيانات القياسية إلى أجهزة استشعار ذاتية الحماية.
أنظر أيضا: تعمل تقنية Broadcom silicon على ربط مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي والحافة
هل تريد معرفة المزيد عن الذكاء الاصطناعي والبيانات الضخمة من قادة الصناعة؟ اطلع على معرض الذكاء الاصطناعي والبيانات الضخمة الذي يقام في أمستردام وكاليفورنيا ولندن. يعد هذا الحدث الشامل جزءًا من TechEx ويقام في مكان مشترك مع الأحداث التكنولوجية الرائدة الأخرى بما في ذلك معرض IoT Tech Expo وCyber Security & Cloud Expo. انقر هنا لمزيد من المعلومات.
يتم تشغيل الاتصالات بواسطة TechForge Media. استكشف الأحداث والندوات عبر الإنترنت الأخرى المتعلقة بتكنولوجيا المؤسسات هنا.
