La fibra ottica può funzionare anche da sensore ambientale e fornire un sistema di rilevamento precoce per i guasti di rete. Lo dimostra un recente studio sul campo del ricercatore Mikael Mazur dei Nokia Bell Labs. Mazur ha realizzato un prototipo di ricetrasmettitore coerente in tempo reale distribuito in Svezia, suo Paese natale, che può rilevare vibrazioni e distorsioni nella fibra. Può essere utilizzato per il rilevamento continuo su una fibra aerea in una rete live di 524 km – un risultato che sembra inaugurare una nuova era per reti più versatili e robuste.
La tecnologia potrebbe anche avere implicazioni potenzialmente di vasta portata al di là dell’ambito delle telecomunicazioni, per esempio fornendo un monitoraggio dell’ambiente utile per misurare il cambiamento climatico in termini di cambiamenti di temperatura e variazioni delle correnti oceaniche, e potrebbe persino aiutare a rilevare i terremoti.
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La fibra ottica usata per il sensing della rete
Questi risultati, come si legge nel blog di Nokia, sono stati presentati da Mazur a San Diego, in California, alla Optical Fiber communication conference, il principale convegno che riunisce i ricercatori nell’ambito della fibra ottica.
“Quello che faccio è capire come estrarre le informazioni ambientali dal motore di elaborazione del segnale digitale in tempo reale”, ha spiegato Mazur. “Il modo migliore per percepire cosa sta succedendo nella rete è usare la rete stessa”.
In altre parole, Mazur sta cercando di “sposare” le due funzioni primarie della fibra ottica che sono state generalmente distinte l’una dall’altra: comunicazione e rilevamento.
Un nuovo sistema di auto-monitoraggio
Le fibre sono sensori di vibrazione incredibilmente efficaci, quindi incorporare questa capacità nei cavi di comunicazione esistenti offre il potenziale per un sistema di auto-monitoraggio, come possono fare le fibre nei ponti, negli edifici e nelle altre infrastrutture critiche. Queste fibre offrono quello che viene chiamato “sensing distribuito”, capace di allertare su problemi legati a condizioni meteorologiche estreme e altri fattori esterni. Quando le fibre si allungano gli ingegneri sanno di dover agire in anticipo per prevenire un’interruzione. Nel caso della fibra ottica potrebbe essere un avviso che permette in modo proattivo di reindirizzare il traffico dati ed evitare uno stop.
Parte di questa tecnologia esiste già nel vasto sistema di cavi sottomarini. Ma il cavo aereo di 524 km di Mazur dispiegato in condizioni estreme tra le città svedesi di Göteborg e Karlstad è, a detta dei ricercatori, il primo ad essere avvolto intorno a cavi di alimentazione ad alta tensione sospesi a pali esterni.
“Stiamo cercando di progettare funzionalità di rilevamento compatibili con architetture di trasmettitori ottici coerenti”, ha detto Mazur. “Questo è molto importante perché mettiamo così tanta fibra ottica nella rete. Quindi, se si sa in anticipo che un collegamento sta cedendo, ci si può permettere che si interrompa senza che questo influenzi l’intera rete”.
Meno guasti, risparmi sui dispositivi di rilevamento
Questo sistema di sensing innovativo rappresenta una potenziale alternativa all’acquisto di dispositivi di monitoraggio della fibra ottica appositamente progettati, ma estremamente costosi, e potrebbe offrire ai fornitori di attrezzature per il networking un vantaggio competitivo in un momento in cui migliorare le prestazioni in termini di velocità è diventato sempre più difficile.
Va, infatti, ricordato che esiste un limite fondamentale alla quantità di informazioni prive di errori che possono essere trasmesse su qualsiasi canale di comunicazione. Si tratta del cosiddetto Shannon Limit, che prende il nome dal famoso ricercatore dei Bell Labs e padre della teoria dell’informazione Claude Shannon. Nelle fibre ottiche, ci stiamo rapidamente avvicinando a quel confine teorico.
Dal momento che aumentare la velocità per canale è diventato così impegnativo, Mazur sostiene che c’è bisogno di migliorare la fibra ottica in altri modi e il sensing è uno di questi.
“L’utilizzo di più canali spaziali con una fibra potrebbe portare sia a capacità più elevate che a nuovi approcci di rilevamento”, ha spiegato Mazur.
Oltre le Tlc, un ruolo cruciale per le reti in fibra ottica
Oltre a proteggere la rete da danni o sabotaggi, questa nuova funzione offre vantaggi che vanno al di là delle telecomunicazioni, in particolare nel monitoraggio ambientale.
“Dal punto di vista di Nokia, il nostro primo interesse è proteggere la rete e garantire affidabilità e robustezza”, ha detto Mazur. “Ma c’è anche questo caso d’uso secondario e, se potessimo abilitare tutte queste funzionalità, la rete di telecomunicazioni ottiche potrebbe svolgere un ruolo ancora più importante nella nostra società“.
