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1、目录目录 IMT-2020(5G)推进组于2013年2月由中国工业和信息化部、国家发展和改革委员会、科学技术部联合推动成立，组织架构基于原IMT-Advanced推进组，成员包括中国主要的运营商、制造商、高校和研究机构。推进组是聚合中国产学研用力量、推动中国第五代移动通信技术研究和开展国际交流与合作的主要平台。引言技术方案与关键器件典型应用场景产品化能力总结与展望主要贡献单位P1P2P16P24P26P27IMT-2020(5G)推进组面向通感算一体化光网络的光纤传感技术白皮书1IMT-2020(5G)推进组面向通感算一体化光网络的光纤传感技术白皮书引言5G/5G-A的快速发展催生各种新应用不

2、断涌现，未来6G还将提供更加丰富的业务体验，仅具备光通信属性的承载网络已不能满足应用需求，通信、感知与算力等多系统的深度融合成为技术发展新趋势。光纤是光通信网络信息传输的关键介质，铺设区域和密集度快速增长，根据工信部统计，截至2023年6月底我国光缆线路总长度已达6196万公里。光纤除构建通信网络外，同时具备温度、应力、折射率、振动、磁场和电场等多参量的状态感知能力，将光纤传感与光通信相结合，可实现大规模、高密度的通感一体化光网络。同时，基于本地计算独立感知的传感系统已逐渐无法支撑各类新型应用对感知的极致需求，光通信网络具有高带宽、长距离、低时延和高可靠的数据传输能力，可有效辅助实现多节点协作

3、感知，拓宽感知广度。另一方面，光通信网络也是算力基础设施的承载底座，海量感知数据可通过光通信网络传输至广泛分布的多级算力节点，结合人工智能等技术进行定制化特征抽取、深度计算、智能识别与信息融合，从而形成大带宽低时延通信、实时状态感知、按需调度算力的通感算一体化高效协同、互惠增强的光网络架构体系。光纤传感作为感知层核心技术，是实现通感算一体化光网络的基础与关键，逐步成为业界关注的焦点。本白皮书聚焦面向通感算一体化的光纤传感技术方案、核心器件、应用场景和产品化能力等基础共性问题开展研究，并针对性提出后续发展建议，推动面向通感算一体化光网络的光纤传感技术产业有序演进，支撑我国信息通信基础设施高质量发

4、展。2IMT-2020(5G)推进组面向通感算一体化光网络的光纤传感技术白皮书技术方案与关键器件2.1 技术原理（1）基于光纤散射基于光纤散射的传感技术利用光纤中散射光的物理特征，如振幅、相位、偏振、频率等进行分布式事件的感知。根据原理的不同，光纤散射可分为瑞利散射（弹性散射）、布里渊散射和拉曼散射（非弹性散射）。基于光纤瑞利散射的传感技术称为光时域反射（OTDR）。由于光纤局部密度和成分的随机起伏，光在传播时受到沿途光纤的瑞利散射系数、损耗特性等影响发生功率变化，因此可通过接收到的瑞利散射光功率来判断光纤的衰减特性，同时根据接收到散射光的时间来确定光纤损耗或断点位置，其系统结构如图1（A）所

5、示。OTDR结构简单、技术成熟，但存在测量距离和空间分辨率之间的矛盾，需根据实际需求选择合适的脉宽进行取舍。目前OTDR商用产品已较为成熟，高精度、大动态范围方面仍在持续探索。除传统OTDR之外，还衍生出相位型OTDR（-OTDR）和偏振型OTDR（POTDR）。-OTDR使用超窄线宽激光器调制的脉冲光进行探测，利用瑞利散射光之间的多径干涉效应，通过解调散射信号的强度和相位实现分布式振动定位，其系统结构如图1（B）所示。-OTDR的灵敏度较高，能够监测微弱振动信号，还可解调准确恢复外界振动信号波形，但在实际应用中容易受到外界环境干扰，存在误报率高的问题，需结合模式识别等算法提升准确率。POTD

6、R在光源后和接收端分别放置起偏器和检偏器，如图1（C）所示，利用光纤双折射效应引起的偏振变化获取外界对光纤链路的扰动，对温度、振动、应变、弯曲和扭转等变化均较为敏感。3IMT-2020(5G)推进组面向通感算一体化光网络的光纤传感技术白皮书图1 基于瑞利散射原理的分布式传感系统结构示意图OTDR技术类似于脉冲激光雷达，其空间分辨率受限于激光器脉宽，较窄的脉宽可以提高光纤事件的空间分辨率，但同时降低了回波信号信噪比，限制检测距离。为解决上述矛盾，业界提出光频域反射（OFDR）技术，如图1（D）所示，将一束高相干的线性扫频光分为两路，一路作为探测光注入待测光纤，另一路为本地光，用于相干接收。利用光