Zināšanas

Daudzkodolu šķiedra (MCF) ir optiskās šķiedras veids, kas integrē vairākus neatkarīgus gaismas -pārraides serdeņus vienā apšuvuma daļā, izmantojot principu, ko sauc par kosmosa dalīšanas multipleksēšanu (SDM), lai vienlaikus pārraidītu paralēlas datu plūsmas. Mūsdienu AI skaitļošanas jaudas un 6G tehnoloģiju paātrinātās attīstības laikmetā optiskā komunikācija - digitālās ekonomikas "informācijas artērija" - saskaras ar nepieredzētām jaudas problēmām. Šajā rakstā ir apskatīts, kas ir daudzkodolu šķiedra, pētniecības un izstrādes pamats, tās galvenās priekšrocības un pielietojuma scenāriji, pašreizējās tehniskās problēmas, kā arī Hengtong izkārtojums un nākotnes perspektīvas šajā jomā, palīdzot jums izprast šo galveno tehnoloģiju, kas atbloķē nākamās-paaudzes optisko komunikāciju.
 

Kas ir daudzkodolu šķiedras{0}}un kāpēc tas ir svarīgi tagad?

Daudzkodolu šķiedra{0}} attiecas uz optisko šķiedru, kurā ir divi vai vairāki atsevišķi serdeņi vienā stikla apšuvumā -, parasti ar tādu pašu standarta ārējo diametru 125 µm, ko izmanto parastās šķiedras.viena{0}}moda šķiedra. Katrs kodols darbojas kā neatkarīgs pārraides kanāls, ļaujot vairākiem optiskajiem signāliem pārvietoties pa vienu šķiedru vienlaikus. Piemēram, četru-kodolu MCF var pārvadāt aptuveni četras reizes vairāk datu nekā vienas-kodolu šķiedras vienā un tajā pašā fiziskajā nospiedumā.

Līdz ar mākslīgā intelekta, lielo datu un mākoņdatošanas padziļināto-popularizāciju, kā arī paātrināto 6G tehnoloģijas pirms-izpēti, pieprasījums pēc datu pārraides ir uzrādījis eksponenciālu pieaugumu, un tradicionālās viena-režīma šķiedras trūkumi ir kļuvuši arvien pamanāmāki. Tradicionālo vienmoda{5}}šķiedru ierobežo nelineārais Šenonas ierobežojums, un tās pārraides jauda ir pietuvojusies fiziskajai augšējai robežai, apgrūtinot 6G ēras EB-līmeņa datu pārraides un triljonu{7}}līmeņa ierīču savienojuma vajadzību apmierināšanu, kā arī tā nevar apmierināt stingro pieprasījumu pēc liela-blīvuma starpsavienojumiem īpaši lielā mērogā{0}}{1}datu centri. Kā apstiprinājuši pētnieki no institūcijām, tostarp NICT un Eindhovenas Tehnoloģiju universitātes, paredzams, ka datu pārraides ātrums optiskajos tīklos pieaugs, pārsniedzot pašreizējo standarta viena -režīmu šķiedru tīklu pamata robežas.Dabas sakari, 2025).

Ņemot to vērā, daudzkodolu šķiedra{0} ir kļuvusi par galveno risinājumu, lai pārvarētu jaudas sašaurinājumu. Pievienojot jaunu dimensiju - atstarpi - MCF rada paralēlus optiskos ceļus vienā šķiedrā, ko bieži raksturo kā jaunināšanu no "vienas-joslas" uz "vairāku{5}}joslu".

Priekšrocības un funkcijas: vairāk nekā jauda, ​​visaptveroša konkurētspēja

Salīdzinot ar tradicionālo vienmoda{0}}šķiedru, Hengtong MCF galvenās priekšrocības ir atspoguļotas trīs aspektos.

Pirmkārt, jauda sasniedz eksponenciālu pieaugumu.Integrējot vairākus neatkarīgus kodolus vienā šķiedrā, MCF ir līdzvērtīga "vienas{0}}joslas" jaunināšanai uz "vairāku{1}} joslu". Nepalielinot šķiedru skaitu un neliekot papildu cauruļvadus, pārraides jaudu var palielināt vairākas reizes vai pat desmitiem reižu, un vienas -šķiedras pārraides ātrums var sasniegt Tbps līmeni, lieliski pārtraucot tradicionālās šķiedras jaudas sašaurinājumu. Nesenie pētījumi ir vēl vairāk apstiprinājuši šo potenciālu - starptautisku pētnieku komanda demonstrēja petabita-par-sekundē-klases datu pārraidi, izmantojot 19 kodolu MCF ar standarta apvalka diametru.

Otrkārt, mazi zaudējumi, augsta stabilitāte un pielāgošanās sarežģītiem scenārijiem.Hengtong neatkarīgi izstrādātais MCF izmanto tīra silīcija dioksīda kodola struktūru un lielu efektīvu laukuma dizainu. Vājināšanos pie 1550 nm var kontrolēt 0,17 dB/km robežās, un šķērsruna ir mazāka vai vienāda ar –50 dB. Zaudējumi ir samazināti par vairāk nekā 20%, salīdzinot ar tradicionālo MCF. Tajā pašā laikā tam ir lieliska augstas un zemas temperatūras izturība un vibrācijas izturība, un to var pielāgot dažādām sarežģītām lietošanas vidēm, piemēram, ārā, jūras gultnē un datu centros.

Treškārt, augsta integrācija, augsta pielāgošanās spēja un samazinātas izvietošanas izmaksas.MCF apjoms ir līdzvērtīgs tradicionālās vienmoda{0}}šķiedras apjomam, taču ar to var panākt lielāku blīvuma pārraidi, kas var ievērojami samazināt vietu un izmaksasšķiedru ieklāšanaun aprīkojuma izvietošana, īpaši piemērota scenārijiem ar stingrām telpas prasībām, piemēram, datu centriem un mugurkaula tīkliem. Tajā pašā laikā tas ir saderīgs ar esošajām optisko sakaru sistēmām, realizējot "plug{1}}and-play" un samazinot klientu tīkla jauninājumu izmaksas un darbības un uzturēšanas slieksni. Lai savienotu MCF ar standarta viena-kodola aprīkojumu, tiek izmantotas specializētas ventilatora-ieejas/izejas (FIFO) ierīces, kas savieno gaismu no atsevišķām viena-kodola šķiedrām katrā MCF kodolā un otrādi.

Vairāku-kodolu šķiedru un viena veida-režīmu šķiedra: galvenās atšķirības

Iepriekš aprakstītās priekšrocības kļūst skaidrākas, salīdzinot MCF tieši ar parasto vienmoda{0}}šķiedru pēc galvenajiem parametriem:

Ir svarīgi ņemt vērā, ka daudzfunkcionāls šķiedru savienojums neaizstāj vienmoda šķiedru{0}} visos scenārijos. Daudziem esošajiem piekļuves un metro tīkliem, parastieoptiskā šķiedrajoprojām ir pilnīgi adekvāta. MCF ir vispievilcīgākais, ja jaudas blīvums - datu apjoms uz fiziskās telpas vienību - ir galvenais ierobežojums.
 

Galvenie lietojumprogrammu scenāriji daudzkodolu šķiedrai{0}}

MCF - eksponenciālas jaudas pieauguma, zemu zudumu, pielāgošanās spējas videi un samazinātu izvietošanas izmaksu - priekšrocības padara to īpaši labi-piemērotu scenārijiem, kuros krustojas liels jaudas blīvums un ierobežota fiziskā telpa.

Zemūdens kabeļu sistēmasir vismodernākais komerciālās izmantošanas gadījums, kur īpaši vērtīgas ir MCF mazie-zudumi un jūras gultnes-pielāgojamās īpašības. 2023. gadā Google un NEC paziņoja par pirmo MCF komerciālo ieviešanu Taivānā-Filipīnas-ASV (TPU) zemūdens kabeļu sistēmā, izmantojot divu-kodolu šķiedru, lai dubultotu jaudu katrā šķiedras daļā (Google mākoņa emuārs). Paralēli NEC un NTT 2024. gada martā demonstrēja transokeāna-klases 7280 km pārraides eksperimentu, izmantojot 12 kodolu MCF, kas tika prezentēts OFC 2024 (NEC preses relīze). Šie pagrieziena punkti apstiprina MCF praktisko dzīvotspēju tālsatiksmes,-lielas{2}} jaudaszemūdens optiskās šķiedras kabelislietojumprogrammas.

Datu centru starpsavienojumiir vēl viena augstas{0}}prioritāra lietojumprogramma, kurā daudzfunkcionālā video{1}}augstā integrācija un vietas taupīšanas priekšrocības tieši novērš reālās pasaules-ierobežojumus. Tā kā mākslīgā intelekta apmācības klasteru mērogs un austrumu-rietumu satiksme starp plauktiem pieaug, operatoriem ir jāiekļauj lielāks joslas platums esošajos kanālos un paplātes telpā. Tā kā MCF nodrošina lielāka blīvuma pārraidi tajā pašā šķiedru apjomā kā tradicionālā vienmoda{6}}šķiedra, tas var ievērojami samazināt vietu un aprīkojuma izvietošanas izmaksas šajās ierobežotās telpās. NTT ir izstrādājusi būvniecības un uzturēšanas tehnoloģijas, kas īpaši paredzētas četriem-datu centru starp{10}}datu centru saitēm.NTT, 2024. gada novembris).

Pamattīkli un tālsatiksmes{0}}virszemes tīklipārstāv nākamo robežu. Tā kā satiksmes pieprasījums tuvojas izvietotās vienmoda{1}}šķiedras kapacitātes griestiem, mobilo sakaru operatoriem būs nepieciešami SDM{2}}jauninājumi, laimugurkaula transmisijainfrastruktūra. MCF spēja palielināt jaudu, neieguldot papildu cauruļvadus, padara to par efektīvu modernizācijas ceļu esošajiem mugurkaula koridoriem.
 

Pašreizējie daudzkodolu šķiedras{0}}tehniskie izaicinājumi

Neraugoties uz skaidrām jaudas un izmaksu priekšrocībām, MCF vēl nav universāls{0}}parasto šķiedru aizstāšanas līdzeklis. Plašākai ieviešanai ir jārisina vairāki inženiertehniskie izaicinājumi.

Starp-kodolu šķērsrunair vissvarīgākā dizaina problēma. Tā kā vairākiem serdeņiem ir viens un tas pats apšuvums, gaisma var savienoties starp blakus esošajiem serdeņiem, īpaši lielos attālumos. Šķiedru dizaineri to pārvalda, izmantojot serdeņu atstatumu, tranšeju{2}}atbalstītus refrakcijas indeksa profilus un optimizētu apšuvuma ģeometriju. Kā minēts iepriekš, Hengtong MCF nodrošina šķērsrunu, kas ir mazāka par vai vienāda ar –50 dB, pateicoties tā tīrā silīcija kodola struktūrai un lielai efektīvās zonas konstrukcijai -, kas ir pietiekams daudzām praktiskām vajadzībām. Tomēr šādas zemas šķērsrunas veiktspējas saglabāšana konsekventi mērogā un tūkstošiem kilometru garumā joprojām ir aktīva pētniecības joma visā nozarē.

Fan-ievadīšanas/izpūtēja-ierīces (FIFO).ir nepieciešams, lai savienotu MCF ar standarta viena{0}}kodola aprīkojumu. Lai gan ir panākts ievērojams progress - ir pieejamas ierīces ar ievietošanas zudumu zem 1 dB vienā kanālā un šķērsrunu zem –40 dB, -, lai sasniegtu nemainīgu, zemu{6}}maksas FIFO veiktspēju lielos kodolu skaitļos, joprojām tiek pilnveidota. Tas ir galvenais komponents, lai īstenotu saderību “plug{8}}and-play”, kas padara MCF praktisku tīkla jaunināšanai.

Savienošana un savienošanapievienot sarežģītību. Atšķirībā no viena-kodola šķiedras, MCF savienošanai ir nepieciešama precīza visu serdeņu rotācijas izlīdzināšana vienlaikus. Ir izstrādāti specializēti kodolsintēzes savienotāji, taču process ir sarežģītāks nekā parastaisšķiedru savienošana un testēšana.

Pastiprināšanarada vēl vienu izaicinājumu. Vairāku-kodolu erbija-šķiedru pastiprinātājiem (MC-EDFA) vienmērīgi jāpastiprina visi serdeņi, kas ir sarežģītāk nekā viena kodola pastiprināšana. Sūkņu piegāde un pastiprinājuma izlīdzināšana starp serdeņiem ir aktīvas pētniecības tēmas.

Standartizācijanotiek, bet vēl nav pabeigts. ITU-T 15. pētījumu grupa ir publicējusi tehniskos papildinājumus par SDM šķiedru, tostarp ITU-T G.Sup.87 (2025. gada marts), kurā aplūkota SDM šķiedras klasifikācija, testēšanas metodes un izvietošanas apsvērumi. Tomēr vienoti standarti MCF savienotājiem, kabeļiem un uzstādīšanas procedūrām joprojām tiek izstrādāti.
 

Hengtongas MCF pētniecība un attīstība un nākotnes perspektīvas

Hengtong Optoelectronics ir rūpīgi tvēris nozares tendences un iepriekš izstrādājis MCF pētniecību un izstrādi. Paļaujoties uz uzņēmuma dziļo tehnisko uzkrāšanosoptisko šķiedru un kabeļu materiālijomā, tas ir pārvarējis galvenās tehniskās grūtības, piemēram, zemu zudumu un zemu šķērsrunu, un veiksmīgi panācis galveno izrāvienu lielas efektīvas zonas ultra{0}}zemu zudumu četru kodolu-šķiedru jomā, ieliekot stabilu pamatu MCF industrializācijai.

Raugoties nākotnē, Hengtong plāno turpināt koncentrēties uz 6G kosmosa dalīšanas multipleksēšanas tehnoloģiju un īpaši-zemu zudumu materiālu pētniecību un izstrādi, turpināt optimizēt MCF veiktspējas rādītājus, izjaukt tehnisko sašaurinājumu, kas saistīts ar lielāku kodolu skaitu, kas pārsniedz četrus kodolus, un veicināt produkta jaunināšanu uz lielāku jaudu, mazākiem zudumiem un plašāku pielāgošanās spēju. Uzņēmuma mērķis ir arī stiprināt sadarbību ar globālajiem sakaru iekārtu ražotājiem, mākoņpakalpojumu sniedzējiem un operatoriem, lai veicinātu MCF plaša mēroga-pielietojumu visā pasaulē.

Paredzams, ka turpmākajos gados MCF tirgus ievērojami pieaugs. Saskaņā ar Market Growth Reports veikto tirgus izpēti 2025. gadā pasaules MCF tirgus vērtība bija aptuveni USD 16,9 miljoni, un tiek prognozēts, ka nākamajā desmitgadē tas pieaugs ar saliktu ikgadējā pieauguma tempu, kas pārsniedz 34%, ko veicinās pieaugošais pieprasījums pēc lielas -jaudas optiskās pārraides zemūdens kabeļos, datu centros un nākamajos tīklos.{5} Turpinot investīcijas pētniecībā un attīstībā un industrializācijā, Hengtongas mērķis ir būt par galveno ieguldījumu šajā strauji mainīgajā jomā. Lasītāji, kurus interesē Hengtong plašākas iespējas, var izpētīt uzņēmuma iespējasoptisko kabeļu produktu klāstsunveiksmīgas projektu lietas.

Bieži uzdotie jautājumi par vairāku{0}}kodolu šķiedru

Kas ir daudzkodolu šķiedra?

Daudzkodolu šķiedra ir optiskā šķiedra, kas satur divus vai vairākus neatkarīgus gaismu{1}}pārvadošus serdeņus vienā stikla apšuvumā. Katrs kodols var pārvadāt atsevišķu datu plūsmu, ļaujot šķiedrai paralēli pārraidīt vairākus signālus, izmantojot kosmosa dalīšanas multipleksēšanu (SDM). Tas nodrošina vienas-šķiedras pārraides ātrumu Tbps līmenī.

Kā MCF atšķiras no daudzmodu šķiedras?

Tie ir dažādi jēdzieni. Daudzmodu šķiedrai ir viens kodols ar lielāku diametru, kas atbalsta vairākus gaismas izplatīšanās režīmus. Daudzkodolu šķiedrai ir vairāki atsevišķi serdeņi, no kuriem katrs parasti darbojas viena-režīmā. MCF reizina jaudu, pievienojot telpiskos kanālus (serdeņus), savukārt daudzmodu šķiedra vienā kodolā izmanto dažādus gaismas režīmus. Lai iegūtu detalizētu šķiedru veidu salīdzinājumu, skatiet šoceļvedis viena{0}}režīmu salīdzinājumā ar daudzmodu šķiedru.

Vai vairāku{0}}kodolu šķiedra ir saderīga ar esošajiem optiskajiem tīkliem?

MCF var saskarties ar esošajām viena{0}}režīmu šķiedras iekārtām, izmantojot ventilatora-ieejas/izejas (FIFO) ierīces. Hengtong MCF ir izstrādāts tā, lai tas būtu savietojams ar esošajām optisko sakaru sistēmām, samazinot klientu tīkla jaunināšanas slieksni. Tomēr pilnīgai integrācijai var būt nepieciešamas arī specializētas savienošanas iekārtas un modificētas pastiprināšanas sistēmas atkarībā no konkrētās tīkla arhitektūras.

Kur tiek komerciāli izvietots MCF?

Ievērojamākā komerciālā izvēršana ir Google/NEC Taiwan-Filipīnas-ASV zemūdens kabeļu sistēma, kas izmanto divu-kodolu MCF. Paredzams, ka sekos datu centru starpsavienojumi un mugurkaula tīkla jauninājumi. MCF spēja nodrošināt lielāka blīvuma pārraidi tajā pašā šķiedras apjomā padara to īpaši pievilcīgu datu centru un zemūdens vidēs, kurās ir ierobežota telpa.

Kādi ir galvenie šķēršļi MCF plašai ieviešanai?

Galvenie šķēršļi ir savienošanas un savienojumu sarežģītība un izmaksas, nepieciešamība pēc specializētiem pastiprinātājiem, nepilnīga standartizācija un pašreizējās MCF komponentu cenas, salīdzinot ar parasto šķiedru. Paredzams, ka šie šķēršļi samazināsies, ražošanas apjomiem un standartiem nostiprinājoties.

Cik kodolu var būt daudzkodolu šķiedrai{0}?

Pētnieki ir pierādījuši šķiedras ar līdz pat 19 serdeņiem standarta 125 µm apšuvuma diametrā, un pastāv eksperimentāli modeļi ar vēl lielāku serdeņu skaitu. Komerciāli pieejamie MCF parasti izmanto divus līdz četrus kodolus, un aktīvi tiek izstrādāti septiņi-kodolu un augstāki modeļi. Pašreizējais Hengtong ceļvedis ietver progresu, kas pārsniedz četrus{5}}pamatprojektus, lai sasniegtu vēl lielāku galveno skaitu.