Destaques

• - Foi concebida e construída uma configuração que combina APN e fiber sensing de fibra ótica, e verificou-se que esta configuração pode realizar a monitorização do fluxo de tráfego rodoviário em estradas abertas, numa área de grande dimensão.
• - Em cooperação com a IOWN APN, estabeleceu-se uma tecnologia que permite a monitorização urbana a baixo custo, de forma rápida e flexível.

Lisboa, 08 de outubro, 2024 – A NTT Corporation (Sede: Chiyoda Ward, Tóquio; Membro representante do Conselho de Administração e Presidente: Akira Shimada; a seguir designada “NTT”), a NTT EAST Corporation (Sede: Shinjuku Ward, Tóquio; Presidente: Naoki Shibutani; a seguir designada “NTT EAST”), a NTT WEST Corporation (Sede: Cidade de Osaka, Prefeitura de Osaka; Presidente e Diretor Executivo: Ryota Kitamura; seguidamente designada “NTT WEST”) e a NEC Corporation (sede: Minato-ku, Tóquio; Membro do Conselho de Administração, Presidente e Diretor Executivo: Takayuki Morita; a seguir designada “NEC”) desenvolveram em conjunto uma configuração de ligação para acrescentar funções de fiber sensing de fibra ótica à rede totalmente fotónica (All-Photonics Network - APN) da IOWN¹. Ao aplicar esta configuração a várias rotas de fibra ótica de comunicações já instalada no subsolo (na área de serviço da NTT WEST na cidade de Osaka), foi demonstrado que é possível captar as tendências de tráfego rodoviário numa área de grande dimensão, utilizando o fiber sensing de fibra ótica, bem como visualizar e analisar as condições de circulação em tempo real.

O fiber sensing de fibra ótica na APN IOWN permite uma expansão flexível, rápida e de baixo custo da monitorização urbana numa área de grande dimensão. No futuro, serão promovidas atividades de I&D e de cocriação para o estabelecimento de um fiber sensing mais avançado que contribua para a resolução de problemas sociais e regionais através da implementação do fiber sensing na sociedade e da exploração de cenários de utilização com base nestes resultados.

1. Contextualização

Espera-se que o fiber sensing de fibra ótica, que permite a utilização de fibra ótica de telecomunicações também como sensor, crie um novo valor social como a introdução de tecnologias para a deteção de vibrações na construção [1], o apoio a decisões de remoção de neve em estradas [2] e a melhoria da eficiência da manutenção de instalações de comunicações e do progresso das operações [3]. A combinação da IOWN e do fiber sensing permite uma análise avançada dos dados, tirando partido da transferência pela APN de grandes quantidades de dados a alta velocidade, acreditando-se também que promoverá a utilização dos dados resultantes da sensorização.

Adicionalmente, ao utilizar a função de seleção de caminho ótico da APN-Gateway (APN-G) ², que compõe a APN, um único dispositivo de fiber sensing pode medir múltiplas fibras óticas de comunicação ligadas à APN-G. Assim, o fiber sensing em conjunto com a APN da IOWN tem o potencial de realizar uma monitorização urbana de baixo custo, rápida e flexível numa área de grande dimensão (Figura 1), sendo estas vantagens descritas na publicação do Fórum Global da IOWN [4].

Com o objetivo de implementar socialmente o fiber sensing de fibra ótica utilizando IOWNs, as quatro empresas construíram uma configuração de ligação que permite fiber sensing através da APN-G e realizaram a monitorização do fluxo de tráfego rodoviário em estradas abertas. Têm sido reportados vários exemplos de monitorização do fluxo de tráfego utilizando o fiber sensing de fibra ótica [5], mas este é o primeiro caso de monitorização de uma área alargada ao longo de várias estradas abertas.

2. Objetivos da tecnologia

 
- Construção de uma configuração de ligação que possa acrescentar funções de fiber sensing à APN-G
Uma vez que o fiber sensing de fibra ótica é medido através da propagação da luz em ida e volta, é necessário ligar o dispositivo de fiber sensing  numa configuração que evite outros dispositivos (como amplificadores óticos) colocados no caminho ótico da APN e que transmitem luz apenas numa direção. Por esta razão, foi concebida e construída uma configuração de ligação entre a APN-G e um dispositivo de fiber sensing que utiliza um acoplador direcional (circulador ótico) para evitar um dispositivo (amplificador ótico) que transmite luz apenas numa direção da APN-G e para extrair a luz de ida e volta que é objeto de deteção (Figura 2).

- Utilização de fibra ótica para comunicações que está instalada em condutas subterrâneas

Visto que a medição é possível sem qualquer modificação do cabo de fibra ótica de comunicações ou da conduta subterrânea, é possível obter dados de sensorização de uma vasta área utilizando eficazmente as instalações existentes.

- Análise otimizada da velocidade de um veículo em estradas abertas

Ao contrário das estradas longas e retas, como as autoestradas, realizámos uma análise para que a velocidade e o número de veículos possam ser detetados em estradas curtas e retas, como as estradas abertas com muitos cruzamentos.

3. Resultados da experiência conjunta

Cinco dispositivos de sensorização de vibrações foram ligados à APN-G para medir simultaneamente a vibração da superfície em cinco rotas (Cablagem com um total de 37 km, que cobrem 8 km em quatro direções) de cabos de comunicação de fibra ótica já existentes (colocados no subsolo das estradas da cidade de Osaka).

Ao analisar esta vibração do tráfego com um algoritmo de análise da velocidade dos veículos, foi possível visualizar em tempo real a velocidade média dos veículos em estradas abertas, a quantidade de tráfego na via e as suas alterações ao longo do tempo numa granularidade de malha de 200 m (Figura 3).

Além disso, confirmou-se que os resultados da análise da velocidade dos veículos e do número de carros tendiam a concordar com os dados corretos medidos em cinco locais. (Período de demonstração: dezembro de 2023 a janeiro de 2024; Medição de dados: fevereiro a julho de 2024; Análise e verificação de concordância).

Os medidores de fluxo de tráfego em estradas normais são instalados em intervalos de vários quilómetros apenas nos percursos principais, exigindo a instalação e operação permanentes de um grande número de sensores. No entanto, o fiber sensing de fibra ótica ligado à APN-G pode monitorizar de forma flexível pontos arbitrários em rotas de fibra ótica que se estendem a todos os cantos de uma cidade. Espera-se que seja utilizado como uma nova infraestrutura social, como a deteção e previsão de congestionamentos de tráfego com recurso a informações de trânsito recolhidas numa vasta área e a aplicação ao planeamento do tráfego urbano.

A configuração da ligação do dispositivo de fiber sensing à APN-G utilizada neste estudo foi adotada na publicação do Fórum Global da IOWN [6].

4. Função de cada empresa

NTT: Conceção e construção de uma configuração de ligação para fornecer funções de sensorização às APNs IOWN

NTT EAST: Calibração da velocidade dos veículos e da posição de contagem dos mesmos

NTT WEST: Seleção de locais de monitorização das vibrações do tráfego e seleção e fornecimento de instalações para testes de demonstração

NEC: Fornecimento da APN-G e implementação da medição de vibrações na fibra ótica e análise da velocidade dos veículos

5. Perspetivas

Com base nestas realizações, prosseguirá o desenvolvimento do mercado de fiber sensing de fibra ótica utilizando APNs, em colaboração com outras empresas, incluindo discussões no Fórum Global IOWN. Além disso, juntamente com a expansão da APN a nível nacional no Japão, pretende-se realizar uma monitorização urbana de baixo custo e de área alargada, que permita uma sensorização flexível em locais arbitrários, desde que esteja ligada por fibra ótica, e que não exija a instalação e construção de dispositivos exteriores permanentes.

No futuro, serão promovidas atividades de I&D e de cocriação com o objetivo de resolver problemas sociais e regionais através da implementação social de fiber sensing de fibra ótica, com uma perspetiva de várias aplicações através da monitorização urbana, tais como a monitorização de infraestruturas, a prevenção de catástrofes e a realização de projetos de infraestruturas que incorporem a natureza no planeamento urbano.

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Glossário

1 - IOWN APN (Rede totalmente fotónica)

A IOWN é constituída por três componentes: a Rede Totalmente Fotónica (APN), que introduz a tecnologia baseada na fotónica (ótica) em todos os aspetos, desde a rede aos terminais; a Computação Gémea Digital, que permite a interação avançada em tempo real entre objetos e pessoas no ciberespaço; e a Fundação Cognitiva, que utiliza eficientemente vários recursos TIC, incluindo estes.

Ao introduzir novas tecnologias óticas na rede, nos terminais e nos chips, a APN consegue um consumo de energia ultrabaixo e um processamento de velocidade ultra-alta, que anteriormente eram difíceis de alcançar. Ao atribuir comprimentos de onda para cada função numa única fibra ótica, é possível fornecer múltiplas funções que apoiam a infraestrutura social, tais como funções de comunicação de informação, como a Internet e funções de sensorização, sem que umas interfiram com as outras.

https://www.rd.ntt/e/iown/

2- APN-G (APN-Gateway)

A APN-G é um dos dispositivos que compõem a APN e tem funções como o controlo da atribuição do comprimento de onda, a concentração de linhas e a seleção do caminho ótico.

Referências

[1] Comunicado de imprensa da NTT EAST, “NEC, Kashima e NTT EAST conseguiram detetar a vibração de uma construção utilizando pela primeira vez a nível mundial,  fibra ótica de comunicações”, agosto de 2023

https://www.ntt-east.co.jp/release/detail/20230824_01.html

[2] Comunicado de imprensa da NTT, “A primeira tecnologia de sensorização de vibrações a nível mundial utilizando redes óticas de telecomunicações para tomar decisões sobre a remoção de neve nas estradas em zonas de forte queda de neve”, novembro de 2023

https://group.ntt/en/newsrelease/2023/11/09/pdf/231109aa.pdf

[3] Comunicado de imprensa da NTT EAST, “Início da operação de manutenção de instalações de comunicações utilizando tecnologia de sensorização ótica em direção à era IOWN,” maio de 2022

https://www.ntt-east.co.jp/release/detail/20220516_01.html

[4] Arquiteturas funcionais do Fórum Mundial IOWN “Fiber sensing para Open APN 1.0”

https://iowngf.org/wp-content/uploads/2023/04/IOWN-GF-RD-FS_for_Open_APN-1.0.pdf

[5] Comunicado de imprensa da NEC, “NEC fornece à NEXCO CENTRAL um sistema de monitorização de tráfego baseado em IA com tecnologia de fiber sensing”

https://pt.nec.com/pt_PT/press/202206/20220601_01.html

[6] Arquiteturas funcionais do Fórum Global da IOWN “Fiber sensing para a APN 2.0 aberta”

https://iowngf.org/wp-content/uploads/2023/06/IOWN-GF-RD-Fiber_Sensing_for_Open_APN-2.0.pdf

Sobre a NTT
A NTT contribui para uma sociedade sustentável através do poder da inovação. Somos uma empresa líder mundial em tecnologia que presta serviços a consumidores e empresas como operador móvel, infraestrutura, redes, aplicações e fornecedor de consultoria. As nossas ofertas incluem consultoria de negócios digitais, serviços de aplicações geridas, soluções de local de trabalho e de nuvem, centros de dados e edge computing, tudo isto apoiado pela nossa profunda experiência global no sector. A empresa tem mais de 97 mil milhões de dólares em receitas e 330.000 funcionários, com 3,6 mil milhões de dólares em investimentos anuais em I&D. As nossas operações abrangem mais de 80 países e regiões, o que nos permite servir clientes em mais de 190 países. Servimos mais de 75% das empresas da Fortune Global 100, milhares de outras empresas e clientes governamentais e milhões de consumidores.

Sobre a NEC Corporation
A NEC Corporation estabeleceu-se como líder na integração de tecnologias TI e de rede, promovendo a declaração de marca “Orquestrando um Mundo melhor.” A NEC permite que empresas e comunidades se adaptem às rápidas mudanças que estão a ter lugar na sociedade e no mercado, facultando os valores sociais de segurança, proteção, equidade e eficiência para promover um mundo mais sustentável onde todos tenham a possibilidade de atingir todo o seu potencial.
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