CESNET vyvinul technologii k detekci vibrací na vláknové infrastruktuře, úspěšné zkoušky proběhly na síti ČD – Telematiky

Praha 17. ledna 2022. Sdružení CESNET v rámci svých výzkumných aktivit vyvinulo senzorický systém k detekci možných poškození na vláknové infrastruktuře a experimentálně jeho koncept ověřilo na reálné trase ve spolupráci s ČD – Telematikou.

„Ochrana vláknové infrastruktury před možným poškozením, ať už náhodným, nebo záměrným, je naprosto zásadní pro bezpečnost datových přenosů. Vyvinutý systém může být vhodným zesílením bezpečnosti metod zaručeného přenosu klíče, jako je například QKD (Quantum Key Distribution). Z tohoto důvodu pracujeme na vývoji metod, postupů a hardwarových senzorických zařízení ke včasné detekci projevů nežádoucích anomálií ve vláknové infrastruktuře, která umožní rychlou adekvátní reakci provozovatelů sítí,“ uvádí Josef Vojtěch, vedoucí Oddělení optických sítí sdružení CESNET.

 

obr. 1: Mapa pronajaté trasy Žďár nad Sázavou-Křižanov-Tišnov včetně vyznačených měřících úseků

 

„Pro takovéto projekty je optická síť ČD – Telematiky vhodná především svou velikostí a robustností. A nasazení našich vysoce kvalifikovaných pracovníků zaručilo jak dokončení projektu v termínu, tak i průkaznost výsledků tolik důležitou pro následné komerční využití zkoušené technologie,“ zdůrazňuje Jan Bartoš, vedoucí oddělení Obchod ČD – Telematiky. „Výzkumu v této oblasti pomáháme již přes dvacet let a podporujeme českou vědu ať již spoluprací na konkrétních projektech nebo sdílením zkušeností našeho telekomunikačního týmu,“ dodává Jan Bartoš.

V roce 2020 ve spolupráci s ČD – Telematikou nasadil CESNET senzorický systém v rámci projektu DOBI (Detekce Ohrožení Bezpečnosti Infrastruktur) na dlouhodobé měření na reálné trase mezi Tišnovem a Žďárem nad Sázavou. Měření probíhalo ve dvou úsecích: mezi Tišnovem a Řikonínem (výskyt několika těžebních lomů) a mezi Křižanovem a Žďárem podél železniční trati, kde probíhala rekonstrukce trati a okolních budov (viz obrázek 1). To umožňovalo detekci silných vibrací v terénu a jejich následnou analýzu.

Měření probíhalo prostřednictvím prototypu senzorického systému. Systém je mechanicky odolný a má nízkou spotřebu elektrické energie. Měření pomocí snímání změn polarizace je také nenáročné na parametry zdroje světla a s výhodou lze použít i zcela běžné a levné Small Form-Factor Pluggable (SFP) transceivery. Navíc je možné jako zdroj měření využít i signál běžného datového přenosu. Z něj stačí odbočit pomocí optické odbočnice pouze cca 2 % optického výkonu.

Senzorické zařízení umožnilo kontinuálně monitorovat stav polarizace světla v optické trase. Měřená data mohou být zpracovávaná jak průběžně pro rychlou detekci významných anomálií, tak později dávkově v rámci pokročilé analýzy včetně zapojení algoritmů a metod umělé inteligence.
Ukázkový náměr s výskytem nežádoucí anomálie v podobě manipulace s vláknem je vidět na obrázku číslo 2.

 

obr. 2: Měřené hodnoty změn polarizace světla v optické trase s výskytem rušivé události přibližně v čase 15:22:30

 

Nasazený prototyp senzorického systému ověřil v praxi použitelnost zvolené technologie a postupů. Na základě poznatků získaných při vývoji a testování prototypu senzorického systému proběhl vývoj zařízení Polarilog. Jde o malé a skladné zařízení, které je možné nasadit na každou linku, kde jsou obavy z manipulace a o bezpečnost přeposílaných dat. Mezi hlavní výhody patří možnost využít stávající infrastrukturu s minimálními nároky na další hardware včetně možnosti využít pro měření existující datový provoz. Navíc při vhodné konfiguraci systému je možné detekovat místo vzniku události, kde probíhá manipulace s vláknem nebo v jeho blízkosti dochází k akusticko-mechanickým vibracím. Mezi detekovatelné události lze řadit například přímou manipulaci se samotným vláknem nebo patchcordem na trase, průjezd vlaku, výkopové práce a podobně. Použité řešení má při nasazení automatizovaného zpracování a umělé inteligence značný potenciál, který umožní například samostatně identifikovat určité kategorie kritických událostí, a umožní tak operátorům lépe reagovat na bezpečnostní hrozby.

Video demonstruje možnost detekce manipulace s vláknem pomocí snímání změn stavu polarizace v optickém vlákně:

 

  

 

 

 

Sdružení CESNET bylo založeno v roce 1996 vysokými školami a Akademií věd ČR. Zabývá se výzkumem a vývojem informačních a komunikačních technologií, buduje a rozvíjí národní e-infrastrukturu CESNET určenou pro výzkum a vzdělávání. Díky svým výzkumným aktivitám a dosaženým výsledkům reprezentuje Českou republiku v důležitých mezinárodních projektech, zejména v budování panevropské sítě GÉANT či gridových projektech (EGI.eu), a podílí se aktivně na jejich realizaci. Sdružení pracuje i na využití vysokorychlostních sítí pro sdílení multimediálních dat, a to jak synchronně formou videokonferencí a sdílených aplikací, tak asynchronně formou streamingu.Více na: www.cesnet.cz

ČD – Telematika a.s. je významným poskytovatelem v oblasti drážních technologií pro zabezpečení a komunikace a dodavatelem velkoobchodních telekomunikačních služeb a služeb v oblasti správy, údržby i výstavby optických infrastruktur. Provozuje vlastní optickou síť v ČR, která je součástí klíčové infrastruktury státu. Portfolio svých činností doplňuje službami s přidanou hodnotou v oblastech, jako je silniční telematika. Více na: www.cdt.cz