WO2024026548A1 - Sistema de monitoramento de redes de distribuição de fibras ópticas - Google Patents

Sistema de monitoramento de redes de distribuição de fibras ópticas Download PDF

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WO2024026548A1
WO2024026548A1 PCT/BR2023/050242 BR2023050242W WO2024026548A1 WO 2024026548 A1 WO2024026548 A1 WO 2024026548A1 BR 2023050242 W BR2023050242 W BR 2023050242W WO 2024026548 A1 WO2024026548 A1 WO 2024026548A1
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WO
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sensors
sensor
operating conditions
server
fact
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Application number
PCT/BR2023/050242
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English (en)
French (fr)
Inventor
Mariana Pauli BALAN
Mateus MAYER
Daniel Alexandre OLEINIK
Original Assignee
Furukawa Electric Latam S.A.
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Filing date
Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G—PHYSICS
    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16Y—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY SPECIALLY ADAPTED FOR THE INTERNET OF THINGS [IoT]
    • G16Y40/00—IoT characterised by the purpose of the information processing
    • G16Y40/10—Detection; Monitoring
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/03—Arrangements for fault recovery
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/07—Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems
    • H04B10/071—Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems using a reflected signal, e.g. using optical time domain reflectometers [OTDR]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]

Definitions

  • the present invention refers to a system for allowing the monitoring of passive elements of optical fiber distribution networks, such as optical splice boxes, optical derivation boxes or optical termination boxes and the optical fibers themselves, aiming to facilitate and automate the management of preventive and corrective field activities in said networks, through the sensing of at least part of their elements, enabling agility and precision in the geographic location of problems or operational anomalies of these elements and considerably reducing operational costs not only for carrying out corrective actions but also for preventive maintenance operations in these fiber optic networks, in accordance with stricter SLAs (Service Level Agreement).
  • SLAs Service Level Agreement
  • IoT Internet of Things
  • platforms are also known for processing data received from a plurality of sensors from a facility monitoring system or data distribution networks.
  • these platforms are not developed to solve the problems of monitoring the passive elements of an optical fiber distribution network and allow, through simple construction and low energy consumption sensors, to carry out checks and records at regular intervals. and predetermined, operational conditions, such as acceleration of movement, variation in temperature and internal luminosity and also power in the fibers, passive elements to be individually monitored and also emit alarms, in real time, on the occurrence of any operational anomaly detected by one or more sensors operatively associated with a passive element to be individually monitored.
  • the known solutions for the problem considered in the present invention do not present management of an installation, such as an optical fiber distribution network, that promotes the integration of sensors with a platform capable of generating, manually and automatically, in real time, for field technicians, emergency corrective repair service orders and periodic manual maintenance service orders for the passive elements of the installation, maintaining records of data representing the conditions monitored by the different sensors.
  • the present invention has the objective of providing a monitoring system for an optical fiber distribution network, using sensors capable of detecting operational conditions of luminosity and of temperature inside the passive elements of the network, sudden movements of the latter and also possible anomalous variations in optical power at points of the network's optical fibers, producing data representative of said operational conditions and making this data available to a remote platform, on which said data is associated with the respective sensors, stored, made available to a network administrator, in the form of periodic reports, representing monitored normal operating conditions, or real-time alarms, representing abnormal conditions, said data being manually or automatically sent to a field technician, via a mobile computing device, in the form of instructing a preventive maintenance activity or corrective maintenance of an anomaly detected by a sensor.
  • Figure 1 represents a diagram illustrating, in a simplified way, the components of the monitoring system object of the invention, when operating with data packets processed periodically, representing conditions operational references and which may result in maintenance instructions to a field technician, when authorized by an administrator of the optical fiber distribution network;
  • Figure 2 represents a diagram illustrating, in a simplified way, the components of the monitoring system object of the invention, when operating with data packets processed in real time, representing anomalous operational conditions and which automatically promote instructions corrective maintenance operations to a field technician, whose corrective operations are verified, once completed, by the administrator of the optical fiber distribution network.
  • the monitoring system in question is applied to optical fiber distribution networks provided with passive EP elements generally defined by optical splice boxes, optical junction boxes or boxes of optical termination, provided with the usual covers for access to its interior and which are not illustrated here in detail, due to the fact that its construction is not the object of the invention and can be carried out in different ways.
  • a LoRaWAN type S sensor is suitably mounted, with long range and low power consumption, so that its power battery (not illustrated) has a long life useful life of at least 5 years.
  • Each sensor S contains an accelerometer, a lux meter, a thermometer and also, optionally, an optical power meter (not illustrated) to detect, respectively, sudden movements in the EP passive element being monitored, opening the lid of the latter, the temperature inside said EP passive element and undue power variations in the optical fibers associated with said EP passive elements being monitored, producing data packages representative of normal reference conditions or anomalous conditions related to the different parameters under monitoring.
  • S sensors are class A of the LoRaWAN protocol, according to which only sensors can initiate communication or open a channel for communication.
  • the sensors S of a group of EP passive elements are designed to allow their wireless communication with a respective PE gateway, preferably of the LoRa standard, using the LoRaWAN protocol.
  • the PE gateway receives the data packets produced by sensors S from the respective group of EP passive elements, encrypting said data packets with a key, said data packets being forwarded, via the internet, to an SE server to be described later .
  • the period in which the S sensors are activated, to detect the parameters being monitored is configurable via downlink in the communication windows opened by the S sensors themselves. However, in order to save battery, the activation of the S sensors can occur, for example , every 12 or 24 hour period.
  • the S sensors send a data packet, called “keep alive”, which consists of transferring, to the respective PE input portal, minimal information regarding the sensor's operating regime, such as, for example, the battery level.
  • the size of this “keep alive” data packet must be as lean as possible, since the larger the data packet, the longer it will take for it to be transmitted.
  • the communication window must be a maximum of 400ms.
  • the information contained in these alert packages is related to the parameters being analyzed and which, in the present case, is information about the axes of the accelerometer (x, y and z in m/s2), the lux meter (in lux), the temperature meter in °C and optical power meter in Decibels.
  • the PE gateways of the LoRa standard have “packet brokers” specific to the LoRaWAN protocol, which have the role of receiving packets from a number of S sensors, queuing these packets and forwarding them to the SE server that operates in the LoRa standard.
  • the SE server comprises an SR network server that receives data packets from the PE input portals and has the function of routing and authenticating communication between the hardware, defined by a group of sensors S and through the respective PE entry portal, and a AS application server, which complements the SE server.
  • market tools are used (TTN, TTI, Everynet, among others) whose development is not the object of the present invention.
  • the SE server is integrated, via the internet, with an IoT platform using HTTP hooks, which consist of configuring URLs/endpoints on the SA application server so that it knows where to forward the packets received from the groups of sensors S , through the respective PE entry portals.
  • These URLs/endpoints reference APIs (Application Programming Interface) on the IoT platform, which will receive and process data for storage, display and sending of alerts, depending on the result of the monitored data and the AR network administrator's programming.
  • IoT platform operates for AR network administrator 100% cloud-based and accessible from any location via web browser, with Multitenant features to support multiple organizations/companies/administrators within the same infrastructure.
  • the IoT platform receives, stores and displays information about the S sensors previously registered on it and associated with the geographic location of the active element to which they are associated, in table, “dashboard” and geographic map formats, and in the case of alerts arising from the S sensors, the IoT platform is capable of sending notifications via SMS, email or “push”, to the AR network administrator.
  • the IoT platform also includes O&M administrator resources, which enable the manual and automatic generation of field activities, respectively, preventive maintenance and corrective maintenance, generally emergency, with the generation of reports to be analyzed by the AR network administrator .
  • the system also includes the use of an application to be downloaded on DCM mobile computing devices, such as cell phones or tablets, to be carried by TC field technicians and which have functionalities for registering EP passive elements and the respective S sensors and also maintenance management.
  • the application also captures the geolocation of the DCM mobile computing device, preferably a cell phone, for registration and authentication directly on the basis of the IoT platform, with which field technicians are created on the IoT platform, to that can access the application and carry out their activities.
  • the registration process for EP passive elements consists of scanning (“scanning”) a QR Code, to be added to sensor S or printed on the EP passive element itself, or manually fill in the Dev EUI information for sensor S, its description and its serial code for registration on the IoT platform.
  • scanning a QR Code
  • the latitude and longitude of the sensor S are also packaged, together with the information mentioned above, which are then sent to the IoT platform, for registration of the passive element EP and the respective sensor S, responsible for managing the optical fiber distribution network.
  • the network maintenance management process can be worked in two ways: manual or automatic.
  • manual management process an AR network administrator, with access to the IoT platform, creates maintenance activities and relates them to a time window, passive EP elements or the respective sensor S of interest and also to a technician field TC who will be responsible for the inspection, maintenance and, if necessary, correction of one or more EP passive elements determined by the AR network administrator.
  • automatic management process a packet of alert data, produced by a sensor S, automatically creates an immediate corrective activity instruction, so that the TC field technician, closest to the EP passive element of which If the alert originated, carry out the corrective activity.
  • the TC field technician will have access to the activity instruction on your DCM mobile computing device, which already contains the information necessary to carry out the instructed activity.
  • the TC field technician Upon arriving at each EP passive element, the TC field technician will carry out a check-in process (manual or via QR Code), filling out a questionnaire, uploading photos and check-out (manual or via QR Code).
  • a check-in process manual or via QR Code
  • the maintenance operation is considered complete and a report about it can be accessed on the IoT platform.
  • a maintenance operation may have, for example, the following statuses: “Open”, “In progress”, “Under approval” and “Completed”.
  • the report is analyzed by the AR network administrator, via the O&M administrator means of the IoT platform, approving or reopening the activity previously instructed and carried out by the TC field technician.
  • scheduled maintenance activities present a relevant functional advantage, as they tend to reduce or even eliminate corrective operations in response to alarms about network anomalies of distribution. This way, when an EP passive element is tampered with and/or moved and is undergoing maintenance, the AR network administrator with access to the IoT platform will not receive unwanted alerts.
  • the system has artificial intelligence responsible for interpreting received data packets of sensors S and crossing these data packets with a history of behavior of sensors S. This way, it is possible to characterize false alarms and avoid sending service orders, as well as verification teams, in historically unnecessary situations.
  • the artificial intelligence responsible for this type of interpretation is adaptive, that is, it learns over time what the alarm behavior is in each of the sensors. In other words, it can be used in any scenario as it has the ability to adapt independently of a specific model or standard.
  • the system in question reduces the need for preventive actions, resulting in greater efficiency in its operation, improving the quality of service delivered to network customers, and greater productivity for maintenance teams, reducing the operational costs of the network. network.

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Abstract

O sistema compreende um sensor (S) e montado em um elemento passivo (EP) da rede, definido por caixas ópticas ou por fibras ópticas, para detectar parâmetros operacionais do elemento passivo (EP) e produzir, periodicamente, pacotes de dados representativos de condições operacionais de referência e, em tempo real, pacotes de dados representativos de condições operacionais anômalas detectadas pelo sensor (S); um portal de entrada (PE) mantido em comunicação um grupo de sensores (S); um servidor (SE) que recebe os pacotes de dados dos portais de entrada (PE), decodificando-os e autenticando- os; e uma plataforma (IoT) recebendo, do servidor (SE) os pacotes de dados das condições operacionais de referência e das condições operacionais anômalas, armazenando-os e disponibilizando-os a um administrador de rede (AR), para serem seletivamente ou automaticamente enviados a um técnico de campo (TC), via um dispositivo computacional móvel (DCM).

Description

"SISTEMA DE MONITORAMENTO DE REDES DE DISTRIBUIÇÃO DE FIBRAS ÓPTICAS" Campo da invenção [001] Refere-se a presente invenção a um sistema para permitir o monitoramento dos elementos passivos de redes de distribuição de fibras ópticas, tais como caixas de emendas ópticas, caixas de derivação óptica ou caixas de terminação óptica e as próprias fibras ópticas, visando facilitar e automatizar o gerenciamento das atividades de campo, preventivas e corretivas, em referidas redes, por meio do sensoriamento de pelo menos parte de seus elementos, possibilitando agilidade e precisão na localização geográfica dos problemas ou anomalias operacionais desses elementos e reduzindo consideravelmente os custos operacionais não só para a realização de ações corretivas como também de operações preventivas de manutenção nessas redes de fibras ópticas, de acordo com SLAs (Service Level Agreement) mais rígidos. Técnica anterior [002] São conhecidos da técnica os sistemas de monitoramento da operação de equipamentos diversos, utilizando sensores capazes de detectar uma determinada anomalia operacional de interesse, como ocorre com os sensores da Smart Mosaic, os quais são sensores de padrão LoRa (Long Range) capazes de detectar e medir variações de temperatura e de aceleração nos elementos ativos de uma instalação ou rede de distribuição de fibras ópticas a ser monitorada, possibilitando apenas a detecção de movimentos abruptos nos referidos elementos ativos, mas não sendo capazes, nas soluções conhecidas, de operar em regime de reduzido consumo de energia e de detectar e mensurar variações de luminosidade que ocorrem, por exemplo, no interior de um elemento passivo, tal como uma caixa de emendas, de derivação ou de terminação, quando da abertura de sua tampa, ou ainda, de mensurar variações de potência óptica que possam ocorrer na fibra óptica usada para comunicação em tal rede. [003] São também conhecidas as plataformas IoT (“Internet of Things”), para processar dados recebidos de uma pluralidade de sensores de um sistema de monitoramento de instalações ou redes de distribuição de dados. Entretanto, essas plataformas não são desenvolvidas para resolver os problemas de monitoramento dos elementos passivos de uma rede de distribuição de fibras ópticas e permitir, através de sensores de construção simples e de baixo consumo de energia, a realização de verificações e registros, a intervalos regulares e predeterminados, das condições operacionais, tais como aceleração de movimentação, variação de temperatura e de luminosidade interna e ainda de potência nas fibras, de elementos passivos a serem individualmente monitorados e ainda emitir alarmes, em tempo real, sobre a ocorrência de alguma anomalia operacional detectada por um ou mais sensores operativamente associados a um elemento passivo a ser individualmente monitorado. [004] As soluções conhecidas definem ferramentas genéricas e que não são capazes de permitir o fácil e seguro gerenciamento, por parte de um administrador da rede, de operações de manutenção preventiva e de reparos corretivos emergenciais dos elementos passivos monitorados. [005] Os conhecidos sistemas de gerenciamento de planta externa da MKSolutions, da CircuitVision e da Paessler, por exemplo, apresentam capacidade operacional de realizar o cadastro dos elementos passivos e instruções de operação e de manutenção. Entretanto, nenhum deles provê o sensoriamento como fonte para realização, manual e automática, de processos de manutenção preventiva e de reparos emergenciais ou manutenções corretivas. Apesar de o sistema da Paessler prover integração com sensores (usando tecnologia Sigfox), esses sensores apenas promovem o envio de alertas via e-mail, e não a automação de processos de manutenção preventiva e de reparos corretivos emergenciais. [006] Pode ser ainda mencionada a deficiência das soluções conhecidas, particularmente aquela que utiliza o sensor desenvolvido pela SmartMosaic, como a vida operacional indesejavelmente curta da bateria que alimenta o regime de operação dos sensores. [007] Em resumo, as soluções conhecidas, para o problema considerado na presente invenção, não apresentam um gerenciamento de uma instalação, como uma rede de distribuição de fibras ópticas, que promova a integração dos sensores com uma plataforma capaz de gerar, manual e automaticamente, em tempo real, para técnicos de campo, ordens de serviço de reparos corretivos emergenciais e ordens manuais periódicas de serviço de manutenção dos elementos passivos da instalação, mantendo registros dos dados representativos das condições monitoradas pelos diferentes sensores. As soluções conhecidas não permitem ainda monitorar, por meio de sensores, a operação dos dispositivos passivos de instalação ou rede, como indevidas variações de potência nas fibras ópticas da rede, alertando o administrador dessa última sobre possíveis furtos e depredações. Sumário da invenção [008] Em razão das limitações das conhecidas soluções, conforme acima comentado, a presente invenção tem o objetivo de prover um sistema de monitoramento de uma rede de distribuição de fibras ópticas, utilizando sensores capazes de detectar as condições operacionais de luminosidade e de temperatura no interior dos elementos passivos da rede, de movimentos bruscos desses últimos e ainda de eventuais variações anômalas de potência óptica em pontos das fibras ópticas da rede, produzindo dados representativos de referidas condições operacionais e disponibilizando esses dados a uma plataforma remota, na qual os referidos dados são associados aos respectivos sensores, armazenados, disponibilizados a um administrador de rede, na forma de relatórios periódicos, representativos de condições operacionais normais monitoradas, ou de alarmes em tempo real, representativos de condições anormais, ditos dados sendo manual ou automaticamente enviados a um técnico de campo, via um dispositivo computacional móvel, na forma de instrução de uma atividade de manutenção preventiva ou de manutenção corretiva de uma anomalia detectada por um sensor. Breve descrição do desenho [009] O sistema em questão será descrito a seguir, fazendo-se referências aos desenhos anexos, dados apenas a título exemplificativo e nos quais: [0010] A figura 1 representa um diagrama ilustrando, de modo simplificado, os componentes do sistema de monitoramento objeto da invenção, quando operando com pacotes de dados processados periodicamente, representando condições operacionais de referência e que podem resultar em instruções de manutenção a um técnico de campo, quando autorizadas por um administrador da rede de distribuição de fibras ópticas; e [0011] A figura 2 representa um diagrama ilustrando, de modo simplificado, os componentes do sistema de monitoramento objeto da invenção, quando operando com pacotes de dados processados em tempo real, representando condições operacionais anômalas e que promovem, de modo automático, instruções de manutenção corretivas a um técnico de campo, cujas operações corretivas são verificadas, após concluídas, pelo administrador da rede de distribuição de fibras ópticas. Descrição da invenção [0012] Conforme já anteriormente mencionado e ilustrado nos desenho anexos, o sistema de monitoramento em questão é aplicado a redes de distribuição de fibras ópticas providas de elementos passivos EP geralmente definidos por caixas de emendas ópticas, caixas de derivação óptica ou caixas de terminação óptica, providas das usuais tampas para acesso ao seu interior e que não são aqui ilustradas, em detalhe, pelo fato de sua construção não ser objeto da invenção e poder ser realizada de diferentes maneiras. [0013] No interior de cada elemento passivo EP de uma rede de distribuição de fibras ópticas é adequadamente montado um sensor S do tipo LoRaWAN, com longo alcance e baixo consumo de energia, para que sua bateria de alimentação (não ilustrada) tenha uma vida útil de pelo menos 5 anos. [0014] Cada sensor S contém um acelerômetro, um luxímetro, um termômetro e ainda, opcionalmente, um medidor de potência óptica (não ilustrados) para detectarem, respectivamente, movimentos bruscos no elemento passivo EP sendo monitorado, abertura da tampa desse último, a temperatura no interior do referido elemento passivo EP e indevidas variações de potência nas fibras ópticas associadas ao referidos elementos passivos EP sendo monitorados, produzindo pacotes de dados representativos de condições normais de referência ou de condições anômalas relacionadas aos diferentes parâmetros sob monitoramento. Como forma de poupar bateria e apresentar uma maior vida útil, os sensores S são da classe A do protocolo LoRaWAN, segundo o qual apenas os sensores podem iniciar uma comunicação ou abrir um canal para comunicação. [0015] Os sensores S de um grupo de elementos passivos EP, dispostos em uma determinada região da rede, são projetados para permitir sua comunicação sem fio (wireless) com um respectivo portal de entrada PE (gateway), preferivelmente do padrão LoRa, utilizando o protocolo LoRaWAN. O portal de entrada PE recebe os pacotes de dados produzidos pelos sensores S do respectivo grupo de elementos passivos EP, encriptando referidos pacotes de dados com uma chave, sendo referidos pacotes de dados encaminhados, via internet, para um servidor SE a ser descrito mais adiante. [0016] O período em que os sensores S são ativados, para detectarem os parâmetros sendo monitorados, é configurável via downlink nas janelas de comunicação abertas pelos próprios sensores S. Entretanto, visando poupar bateria, a ativação dos sensores S pode ocorrer, por exemplo, a cada período de 12 ou 24 horas. Em cada ativação, os sensores S enviam um pacote de dados, chamado “keep alive”, que consiste na transferência, para o respectivo portal de entrada PE, de informações mínimas a respeito do regime de funcionamento do sensor, como, por exemplo, o nível de bateria. O tamanho desse pacote de dados “keep alive” deve ser o mais enxuto possível, visto que quanto maior o pacote de dados, mais tempo demorará para ele ser transmitido. Para a homologação Anatel, é necessário que a janela de comunicação seja de, no máximo, 400ms. [0017] Quando detectada uma alteração (condição anômala) no acelerômetro e/ou no luxímetro em um sensor S ou ainda na temperatura interna do elemento passivo ou ainda uma indevida queda de potência óptica nas fibras, o respectivo sensor S entra em estado de alerta e envia pacotes de dados a cada 20 segundos, durante 2 minutos, por exemplo, pois, dessa forma, é garantido que pelo menos um pacote de dados, contendo as informações do alerta, será transmitido para um nível ou estágio subsequente do sistema de monitoramento. As informações contidas nesses pacotes de alerta estão relacionadas aos parâmetros objeto de análise e que, no presente caso, são as informações dos eixos do acelerômetro (x, y e z em m/s²), do luxímetro (em lux), do medidor de temperatura em °C e do medidor de potência óptica em Decibels. [0018] Os portais de entrada PE do padrão LoRa possuem “packet brokers” específicos para o protocolo LoRaWAN, o qual tem o papel de receber pacotes de um número de sensores S, enfileirar esses pacotes e encaminhá-los para o servidor SE que opera no padrão LoRa. [0019] Em linhas gerais, o servidor SE compreende um servidor de rede SR que recebe os pacotes de dados dos portais de entrada PE e que tem a função de roteamento e autenticação da comunicação entre o hardware, definido por um grupo de sensores S e pelo respectivo portal de entrada PE, e um servidor de aplicação AS, que complementa o servidor SE. Nesse processo, são utilizadas ferramentas de mercado (TTN, TTI, Everynet, entre outras) e cujo desenvolvimento não é objeto da presente invenção. Para a referida autenticação, no firmware do próprio sensor S, são descritas informações (Dev- EUI, App-EUI, App-Key, Dev-Addr, Ntw-Session-Key e App- Seesion-Key), as quais, através de um processo de join/negociação (OTAA) ou manual (ABP), autenticam cada sensor S no servidor de aplicação AS, para que o canal de comunicação seja estabelecido. [0020] Em ativações Over-The-Air (OTAA), apenas o Dev-EUI e o App-EUI são necessários para cadastrar um sensor no servidor de aplicação SA, pois o processo de join é feito pelo servidor de rede SR e o restante das chaves são negociadas com os sensores S. Já na ativação por personalização (ABP), todas as informações são necessárias em ambas as pontas (sensor S e servidor de aplicação SA) visto que as etapas negociação de chaves de comunicação não existem. [0021] O servidor SE é integrado, via internet, com uma plataforma IoT com a utilização de hooks HTTP, que consistem em configurar URLs/endpoints no servidor de aplicação SA para que ele saiba para onde encaminhar os pacotes recebidos dos grupos de sensores S, através dos respectivos portais de entrada PE. Essas URLs/endpoints fazem referência a APIs (Application Programming Interface) na plataforma IoT, as quais irão receber e tratar os dados para armazenamento, exibição e envio de alertas, dependendo do resultado dos dados monitorados e da programação do administrador de rede AR. [0022] A plataforma IoT opera para o administrador de rede AR com 100% em nuvem e acessível de qualquer localidade via web browser, tendo características Multitenant para suportar múltiplas organizações/empresas/administradores dentro de uma mesma infraestrutura. A plataforma IoT recebe, armazena e exibe informações, sobre os sensores S nela previamente cadastrados e associados à localização geográfica do elemento ativo ao qual estão associados, nos formatos tabela, “dashboard” e mapa geográfico, sendo que, em caso de alertas advindos dos sensores S, a plataforma IoT é capaz de enviar notificações via SMS, e-mail ou “push”, para o administrador de rede AR. A plataforma IoT inclui ainda meios administradores de O&M, os quais possibilitam a geração manual e automática, de atividades de campo, respectivamente, de manutenção preventiva e de manutenção corretiva, geralmente emergencial, com a geração de relatórios a serem analisados pelo administrador de rede AR. [0023] O sistema inclui ainda o uso de um aplicativo a ser baixado em dispositivos computacionais móveis DCM, tais como celulares ou tablets, a serem portados por técnicos de campo TC e que possuem funcionalidades de cadastro de elementos passivos EP e dos respectivos sensores S e ainda de gerência de manutenções. Além das informações sobre os elementos passivos EP, o aplicativo também captura a geolocalização do dispositivo computacional móvel DCM, preferivelmente um celular, para cadastro e autenticação diretamente na base da plataforma IoT, com o que os técnicos de campo são criados na plataforma IoT, para que possam acessar o aplicativo e realizar suas atividades. [0024] O processo de cadastro dos elementos passivos EP consiste em digitalizar (“escanear”) um QR Code, a ser agregado ao sensor S ou impresso no próprio elemento passivo EP, ou preencher manualmente as informações de Dev EUI do sensor S, sua descrição e seu código serial para cadastramento na plataforma IoT. [0025] Através do GPS do dispositivo computacional móvel DCM também são empacotadas, junto às informações citadas anteriormente, a latitude e longitude do sensor S, que são então enviadas à plataforma IoT, para cadastro do elemento passivo EP e do respectivo sensor S, responsável pelo gerenciamento da rede de distribuição de fibras ópticas. [0026] É assim ainda possível gerenciar as atividades que o técnico de campo TC deverá realizar, contendo mecanismo de check-in/check-out nos elementos passivos EP, através de QR Code. [0027] O processo de gerência de manutenção da rede pode ser trabalhado de duas maneiras: manual ou automático. [0028] No processo de gerência manual, um administrador de rede AR, com acesso à plataforma IoT, cria atividades de manutenção e as relaciona a uma janela de tempo, a elementos passivos EP ou ao respectivo sensor S de interesse e ainda a um técnico de campo TC que será responsável pela atividade de inspeção, manutenção e, se necessário, correção de um ou mais elementos passivos EP determinados pelo administrador de rede AR. [0029] No processo automático de gerência, um pacote de dados de alerta, produzidos por um sensor S, cria, automaticamente, uma instrução de atividade corretiva e imediata, para que o técnico de campo TC, mais próximo do elemento passivo EP do qual se originou o alerta, realize a atividade corretiva. [0030] Em tempo real, o técnico de campo TC irá ter acesso à instrução de atividade em seu dispositivo computacional móvel DCM, no qual já estão contidas as informações necessárias para a execução da atividade instruída. Ao chegar em cada elemento passivo EP, o técnico de campo TC irá realizar um processo de check-in (manual ou via QR Code), o preenchimento de um questionário, upload de fotos e check-out (manual ou via QR Code). Após finalizada a operação de manutenção de um elemento passivo EP, a operação de manutenção é dada como concluída e é possível acessar um relatório sobre ela na plataforma IoT. [0031] Uma operação de manutenção pode possuir, por exemplo, os seguintes status: “Aberta”, “Em andamento”, “Sob aprovação” e “Concluída”. Assim, a medida que o técnico de campo TC finaliza seu relatório sobre a atividade a ele instruída, enviando-o à plataforma IoT, o relatório é analisado pelo administrador de rede AR, via os meios administradores de O&M da plataforma IoT, aprovando ou reabrindo a atividade previamente instruída e realizada pelo técnico de campo TC. [0032] Além de contexto de persistência e descrição de histórico quanto às atividades realizadas na rede, as atividades de manutenção programadas apresentam uma relevante vantagem funcional, pois elas tendem a reduzir ou mesmo a eliminar as operações corretivas em resposta a alarmes sobre anomalias na rede de distribuição. Dessa forma, quando um elemento passivo EP for violado e/ou movimentado e estiver em manutenção, o administrador de rede AR com acesso à plataforma IoT não receberá alertas indesejados. [0033] O sistema conta com uma inteligência artificial responsável pela interpretação dos pacotes de dados recebidos dos sensores S e o cruzamento desses pacotes de dados com um histórico de comportamento dos sensores S. Dessa forma, é possível caracterizar alarmes falsos e evitar o envio de ordens de serviço, assim como equipes de verificação, em situações historicamente desnecessárias. [0034] A inteligência artificial responsável por este tipo de interpretação é adaptativa, ou seja, aprende com o passar do tempo qual o comportamento de alarme em cada um dos sensores. Ou seja, ela pode ser utilizada em qualquer cenário já que tem a capacidade de adaptar-se independentemente de um modelo ou padrão específico. [0035] O sistema em questão reduz a necessidade de ações preventivas, resultando em uma maior eficiência em sua operação, melhorando a qualidade do serviço entregue aos clientes da rede, e em uma maior produtividade para as equipes de manutenção, reduzindo os custos operacionais da rede. [0036] Apesar de ter sido aqui apresentada apenas uma concretização do sistema em questão, deve ser entendido que poderão ser feitas alterações de forma e de disposição de seus elementos constitutivos, sem que se fuja do escopo definido no quadro reivindicatório que acompanha o presente relatório descritivo.

Claims

1/4 REIVINDICAÇÕES 1. Sistema de monitoramento de redes de distribuição de fibras ópticas, sendo ditas redes providas de elementos passivos (EP) definidos por caixas de emendas ópticas, caixas de derivação óptica, caixas de terminação óptica ou fibras ópticas, caracterizado pelo fato de compreender: - um sensor (S) do tipo LoRaWAN, alimentado por bateria e provido de um acelerômetro, um luxímetro, um termômetro e, opcionalmente, um medidor de potência óptica e montado no interior de um respectivo elemento passivo (EP), de modo a detectar movimentos bruscos desse último, variações de condições operacionais de luminosidade e de temperatura em seu interior e ainda, opcionalmente, de variações indevidas de potência nas fibras ópticas associadas ao referido elemento passivo (EP) e produzir, periodicamente, pacotes de dados representativos de condições operacionais de referência e, em tempo real, pacotes de dados representativos de condições operacionais anômalas detectadas pelo sensor (S); - um portal de entrada (PE) do padrão LoRa, mantido em comunicação sem fio com os sensores (S) de uma pluralidade de elementos passivos (EP), para receber, de ditos sensores (S), os pacotes de dados representativos das condições operacionais de referência e das condições operacionais anômalas, codificando referidos pacotes de dados com uma chave; - um servidor (SE) em padrão LoRa que e que recebe, dos portais de entrada (PE), via internet, os pacotes de dados, promovendo sua decodificação e sua autenticação; e - uma plataforma (IoT) recebendo, do servidor (SE)(LoRa), via internet, os pacotes de dados representativos das condições 2/4 operacionais de referência e das condições operacionais anômalas, associando os referidos dados aos respectivos sensores (S) dos quais se originaram, armazenando referidos dados e disponibilizando-os a um administrador de rede (AR), na forma de relatórios representativos das condições operacionais de referência e que são seletivamente enviados a um técnico de campo (TC), via um dispositivo computacional móvel (DCM), e de alarmes representativos de condições operacionais anômalas e que são automaticamente enviados a um técnico de campo (TC), via um dispositivo computacional móvel (DCM) e na forma de uma instrução de atividade corretiva da anomalia detectada por um sensor (S). 2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o servidor (SE) compreender um servidor de rede (SR) e um servidor de aplicação (AS), sendo que o servidor de rede (SR) recebe os pacotes de dados dos portais de entrada (PE) e provê o roteamento e a autenticação da comunicação entre cada grupo de sensores (S), com o respectivo portal de entrada (PE), e o servidor de aplicação (AS). 3. Sistema, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de a autenticação da comunicação entre cada grupo de sensores (S), com os respectivos portais de entrada (PE), e o servidor de aplicação (AS), é feita no firmware dos sensores (S), no qual são descritas informações (Dev-EUI, App-EUI, App-Key, Dev-Addr, Ntw-Session-Key e App-Seesion- Key), as quais, através de um processo de join/negociação (OTAA) ou manual (ABP), autenticam cada sensor (S) no servidor de aplicação (AS), estabelecendo o canal de comunicação. 4. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3/4 3, caracterizado pelo fato de o período em que os sensores (S) são ativados, para detectarem os parâmetros sendo monitorados, ser configurável via downlink em janelas de comunicação abertas pelos próprios sensores (S), sendo que em cada ativação, os sensores S enviam um pacote de dados “keep alive”, transferindo, para o respectivo portal de entrada (PE), informações mínimas sobre o regime de funcionamento de cada sensor (S). 5. Sistema, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de cada sensor (S), detectando uma condição anômala nos parâmetros monitorados, entrar em estado de alerta, transmitindo, em intervalos de segundos e durante minutos, pacotes de dados para um nível subsequente do sistema de monitoramento. 6. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de a plataforma (IoT) operar 100% em nuvem, acessível via web browser, apresentando características Multitenant e recebendo, armazenando e exibindo informações, nos formatos tabela, “dashboard” e mapa geográfico, sobre os sensores (S) nela previamente cadastrados e associados à localização geográfica do elemento passivo (EP) ao qual estão associados. 7. Sistema, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de a plataforma (IoT), ao receber alertas dos sensores (S), enviar notificações, via SMS, e-mail ou “push”, para o administrador de rede (AR), sendo a plataforma (IoT) provida de meios administradores de O&M capazes de gerar, manual e automaticamente, atividades de campo, respectivamente, de manutenção preventiva e de manutenção corretiva de uma anomalia, com a geração de relatórios a 4/4 serem analisados pelo administrador de rede (AR). 8. Sistema, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de incluir um aplicativo a ser baixado em dispositivos computacionais móveis (DCM), portados por técnicos de campo (TC) e que possuem funcionalidades de cadastro, na plataforma (IoT), dos elementos ativos (EA) e dos respectivos sensores (S), de gerência de manutenções e de geolocalização do dispositivo computacional móvel DCM.
PCT/BR2023/050242 2022-08-04 2023-07-25 Sistema de monitoramento de redes de distribuição de fibras ópticas WO2024026548A1 (pt)

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