Fiber Sensing in the 6G Era: Vision Transformers for φ-OTDR-Based Road-Traffic Monitoring

Autor(es)

Colares, Robson A. ; Rittner, Leticia ; Conforti, Evandro ; Mello, Darli A. A.

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: APPLIED SCIENCES-BASEL; v. 15, n. 6, p. 15-pg., 2025-03-14.

Resumo

This article adds to the emergent body of research that examines the potential of 6G as a platform that can combine wired and wireless sensing modalities. We apply vision transformers (ViTs) in a distributed fiber-optic sensing system to evaluate road traffic parameters in smart cities. Convolutional neural networks (CNNs) are also assessed for benchmarking. The experimental setup is based on a direct-detection phase-sensitive optical time-domain reflectometer (phi-OTDR) implemented using a narrow linewidth source. The monitored fibers are buried on the university campus, creating a smart city environment. Backscattered traces are consolidated into space-time matrices, illustrating traffic patterns and enabling analysis through image processing algorithms. The ground truth is established by traffic parameters obtained by processing video camera images monitoring the same street using the YOLOv8 model. The results indicate that ViTs outperform CNNs for estimating the number of vehicles and the mean vehicle speed. While a ViT necessitates a significantly larger number of parameters, its complexity is similar to that of a CNN when considering multiply-accumulate operations and random access memory usage. The processed dataset has been made publicly available for benchmarking. (AU)

• Processo FAPESP: 21/00199-8 - Redes e serviços inteligentes rumo 2030 (SMARTNESS)
• Beneficiário: Christian Rodolfo Esteve Rothenberg
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa Centros de Pesquisa em Engenharia
• Processo FAPESP: 22/07488-8 - Aplicações de machine learning para redes ópticas avançadas
• Beneficiário: Darli Augusto de Arruda Mello
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 21/11380-5 - CPTEn - Centro Paulista de Estudos da Transição Energética
• Beneficiário: Luiz Carlos Pereira da Silva
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Centros de Ciência para o Desenvolvimento
• Processo FAPESP: 22/11596-0 - EMU científico: aquisição de equipamentos de transmissão e caracterização para enlaces de dados em altíssima velocidade
• Beneficiário: Darli Augusto de Arruda Mello
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa Infraestrutura - Científico
• Processo FAPESP: 22/12917-5 - Sensoriamento distribuído com OTDR sensível à fase para cidades inteligentes
• Beneficiário: Robson Assis Colares
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Programa Capacitação - Treinamento Técnico
• Processo FAPESP: 21/06569-1 - Tecnologias estratégicas para internet de alta velocidade
• Beneficiário: Evandro Conforti
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático