Znanje

Више-Влакна са више језгара (МЦФ) је тип оптичког влакна који интегрише више независних језгара{1}}за пренос светлости унутар једне ламеле омотача, користећи принцип који се зове мултиплексирање са просторном поделом (СДМ) за пренос паралелних токова података истовремено. У данашњој ери експлозивне рачунарске снаге вештачке интелигенције и убрзане еволуције 6Г технологије, оптичка комуникација - „информациона артерија“ дигиталне економије - суочава се са изазовима капацитета без преседана. Овај чланак истражује шта је влакно са више- језгара, позадину истраживања и развоја која стоји иза тога, његове основне предности и сценарије примене, тренутне техничке изазове, као и Хенгтонгов изглед и будуће изгледе у овој области, помажући вам да разумете ову кључну технологију која откључава следећу-генерацију оптичке комуникације.
 

Шта је више{0}} влакна са више језгара и зашто је то сада важно?

Више-влакна са више језгара се односи на оптичко влакно које садржи два или више одвојених језгара унутар једне стаклене облоге - обично са истим стандардним спољним пречником од 125 µм који користе конвенционалниједномодно{0}}оптично влакно. Свако језгро функционише као независни канал за пренос, омогућавајући да више оптичких сигнала путује кроз једно влакно истовремено. МЦФ са четири{2}}језгра, на пример, може да носи отприлике четири пута више података од једног-влакна са једним језгром у оквиру истог физичког отиска.

Уз-дубинску популаризацију вештачке интелигенције, великих података и рачунарства у облаку, као и убрзаног пре{1}}истраживања 6Г технологије, потражња за преносом података је показала експоненцијални раст, а недостаци традиционалног једномодног-модног влакна постали су све израженији. Традиционално једномодно влакно-ограничено је нелинеарном Шеноновом границом, а његов капацитет преноса се приближио физичкој горњој граници, што отежава подршку ЕБ-преносу података на нивоу трилиона-потреба за повезивање уређаја у ери 6Г, нити може да задовољи ригидну потражњу за високо-10{1} густином{1} интерконекциједата центри. Као што су потврдили истраживачи у институцијама укључујући НИЦТ и Технолошки универзитет у Ајндховену, очекује се да ће брзине преноса података у оптичким мрежама порасти изнад основних граница тренутних стандардних једномодних мрежа са влакнима ({1}}Натуре Цоммуницатионс, 2025).

У том контексту, више{0}}влакна су се појавила као основно решење за разбијање уског грла капацитета. Додавањем нове димензије - простора - МЦФ креира паралелне оптичке путање унутар једног влакна, што се често описује као надоградња са „једне- траке“ на „више- траке“.

Предности и карактеристике: Више од капацитета, свеобухватна конкурентност

У поређењу са традиционалним једним{0}}модним влакном, кључне предности Хенгтонговог МЦФ-а се огледају у три аспекта.

Прво, капацитет постиже експоненцијални раст.Интеграцијом више независних језгара у једно влакно, МЦФ је еквивалентан надоградњи „једне- траке“ у „више- траке“. Без повећања броја влакана или полагања додатних цевовода, капацитет преноса се може повећати неколико пута или чак десетине пута, а брзина преноса са једним-оптиком може да достигне ниво Тбпс, ​​савршено разбијајући уско грло капацитета традиционалног влакна. Недавна истраживања су додатно потврдила овај потенцијал - тим међународних истраживача је демонстрирао петабит-по-секунди-класи преноса података користећи 19-језгарни МЦФ са стандардним пречником облоге.

Друго, мали губитак, висока стабилност и прилагођавање сложеним сценаријима.Хенгтонг-ов независно развијен МЦФ усваја структуру језгра од чистог силицијум диоксида и дизајн велике ефективне површине. Слабљење на 1550 нм се може контролисати унутар 0,17 дБ/км, а преслушавање је мање или једнако -50 дБ. Губитак је смањен за више од 20% у поређењу са традиционалним МКФ. Истовремено, има одличну отпорност на високе и ниске температуре и отпорност на вибрације, и може се прилагодити разним сложеним окружењима примене као што су на отвореном, морско дно и центри података.

Треће, висока интеграција, висока прилагодљивост и смањени трошкови примене.Запремина МЦФ-а је еквивалентна оној код традиционалних једномодних-модних влакана, али може постићи пренос веће густине, што може значајно да смањи простор и трошковеполагање влаканаи распоређивање опреме, посебно погодно за сценарије са строгим захтевима за простором, као што су центри података и мреже окосница. Истовремено, компатибилан је са постојећим оптичким комуникационим системима, остварујући „прикључи-и-ради“ и смањујући цену и праг рада и одржавања надоградње корисничке мреже. За повезивање МЦФ-а са стандардном опремом са једним-језгром, користе се специјализовани-улаз/вентилатор-излаз (ФИФО) уређаји, који спајају светлост из појединачних једнојезгрених- влакана у свако језгро МЦФ-а и обрнуто.

Више-Влакна са више језгара у односу на једно-Влакно са једним модом: кључне разлике

Предности описане изнад постају јасније када се МЦФ директно упореди са конвенционалним једномодним{0}}оптичним влакном по кључним параметрима:

Важно је напоменути да МЦФ не замењује једно-модно влакно у свим сценаријима. За многе постојеће приступне и метро мреже, конвенционалнеоптичко влакноостаје савршено адекватна. МЦФ је најупечатљивији где је густина капацитета - количина података по јединици физичког простора - примарно ограничење.
 

Кључни сценарији примене за влакна са више{0}} језгара

Предности експоненцијалног раста капацитета МЦФ -, мали губици, прилагодљивост животне средине и смањени трошкови примене - чине га посебно добрим-прикладним за сценарије где се укрштају велика густина капацитета и ограничен физички простор.

Подморски кабловски системипредстављају најнапреднији случај комерцијалне употребе, где су особине МЦФ-а које се могу прилагодити малим-губицима и морском дну{1}}нарочито вредне. 2023. године, Гоогле и НЕЦ су најавили прву комерцијалну примену МЦФ-а у систему подморских каблова на Тајвану-Филипина-САД (ТПУ), користећи двојезгрено влакно за удвостручење капацитета по влакну (Гоогле Цлоуд блог). Паралелно, НЕЦ и НТТ су демонстрирали експеримент трансокеанске-класе од 7.280 км користећи МЦФ са 12 језгара у марту 2024., представљен на ОФЦ 2024. (НЕЦ Саопштење за јавност). Ове прекретнице потврђују практичну одрживост МЦФ-а за дуге-релације, великог-капацитетаподводни оптички каблапликације.

Повезивање центара податакасу још једна апликација високог{0}}приоритета у којој се предности високе интеграције и{1}}штеде простора МЦФ-а директно решавају стварних-светских ограничења. Како се кластери за обуку вештачке интелигенције повећавају, а саобраћај на истоку{4}}западу између рекова расте, оператери морају да уклопе више пропусног опсега у постојећи простор проводника и лежишта. Пошто МЦФ постиже већу густину преноса у истој запремини влакана као традиционална једномодна-модна влакна, може у великој мери да смањи простор и цену примене опреме у овим окружењима{7}}ограниченим простором. НТТ је развио технологије изградње и одржавања посебно за четири-језгра МЦФ-а у међу-везама центара података (НТТ, новембар 2024).

Главне и земаљске{0}}мреже на даљинупредстављају следећу границу. Како се потражња за саобраћајем приближава горњој граници капацитета за примењено једно-модно влакно, оператерима ће бити потребне надоградње засноване на СДМ{2}пренос кроз кичмуинфраструктуре. Способност МЦФ-а да повећа капацитет без постављања додатних цевовода чини га ефикасним путем за надоградњу постојећих магистралних коридора.
 

Тренутни технички изазови влакана са више{0}} језгара

Упркос јасним предностима у погледу капацитета и трошкова, МЦФ још увек није универзална{0}}замена за конвенционална влакна. Неколико инжењерских изазова мора се решити ради ширег усвајања.

Међу{0}}преслушавањеје најосновнија брига дизајна. Пошто више језгара деле исту облогу, светлост се може спојити између суседних језгара, посебно на великим удаљеностима. Дизајнери влакана управљају овим путем размака између језгара, профила индекса преламања са-потпомогнутим каналима и оптимизоване геометрије облоге. Као што је горе наведено, Хенгтонг-ов МЦФ постиже преслушавање мање од или једнако -50 дБ кроз своју структуру језгра од чистог силицијум диоксида и дизајн велике ефективне површине - ниво довољан за многе практичне примене. Међутим, одржавање тако ниске перформансе унакрсних преслушавања доследно на скали и преко хиљада километара остаје активна област истраживања у целој индустрији.

Вентилатор{0}}улаз/{1}}улаз (ФИФО) уређајаморају да повезују МЦФ са стандардном једном{0}}језгром опремом. Иако је постигнут значајан напредак, - уређаји са губитком уметања испод 1 дБ по каналу и преслушавањем испод −40 дБ су доступни - постижући конзистентне, ниске{6}} перформансе ФИФО са ниским трошковима у великом броју језгара и даље се усавршавају. Ово је кључна компонента у реализацији компатибилности „прикључи-и-ради“ која чини МЦФ практичним за надоградњу мреже.

Спајање и повезивањедодати сложеност. За разлику од влакана са једним-језгром, МЦФ спајање захтева прецизно ротационо поравнање свих језгара истовремено. Развијени су специјализовани уређаји за спајање, али је процес сложенији од конвенционалнихспајање и испитивање влакана.

Амплифицатионпредставља још један изазов. Више-појачала са ербијумом-допираним влакнима (МЦ-ЕДФА) морају равномерно да појачавају сва језгра, што је сложеније од појачавања једног језгра. Испорука пумпе и изједначавање појачања између језгара су активне теме истраживања.

Стандардизацијаје у току, али још није завршено. ИТУ-Т студијска група 15 објавила је техничке додатке о СДМ влакнима, укључујући ИТУ-Т Г.Суп.87 (март 2025.), који се бави класификацијом СДМ влакана, методама тестирања и разматрањима о примени. Међутим, јединствени стандарди за МЦФ конекторе, каблове и процедуре инсталације су још увек у развоју.
 

Хенгтонгов МЦФ истраживање и развој и будући изгледи

Хенгтонг Оптоелецтроницс је пажљиво ухватио индустријске трендове и унапред поставио МЦФ истраживање и развој. Ослањајући се на дубоку техничку акумулацију компаније уоптичка влакна и материјали за кабловепољу, превазишао је основне техничке потешкоће као што су мали губици и ниско преслушавање и успешно је постигао кључни продор у области ултра-четворојезгреног влакна са малим губицима-, постављајући чврсту основу за индустријализацију МЦФ-а.

Гледајући унапред, Хенгтонг планира да настави да се фокусира на технологију мултиплексирања 6Г свемирске поделе и истраживање и развој материјала са ултра-материјал са малим губицима, даљу оптимизацију индикатора перформанси МЦФ-а, пробијање техничког уског грла већег броја језгара изнад четири језгра и промовисање производа за надоградњу ка већем капацитету, мањим губицима и широј прилагодљивости. Компанија такође има за циљ да ојача сарадњу са глобалним произвођачима комуникационе опреме, добављачима услуга у облаку и оператерима како би промовисала -примену МЦФ-а широм света.

Очекује се да ће тржиште МЦФ-а значајно расти у наредним годинама. Према истраживању тржишта из Маркет Гровтх Репортс-а, глобално МЦФ тржиште је процењено на приближно 16,9 милиона УСД у 2025. и предвиђа се да ће расти по заједничкој годишњој стопи раста од преко 34% у наредној деценији, подстакнуто растућом потражњом за оптичким преносом великог-капацитета у подморским кабловима, центрима података и мрежама следећег{{5}. Уз континуирано улагање у истраживање и развој и индустријализацију, Хенгтонг има за циљ да буде кључни допринос овој области која се брзо развија. Читаоци заинтересовани за шире могућности Хенгтонга могу истражити компанијеасортиман оптичких кабловаиуспешни пројектни случајеви.

Често постављана питања о влакнима са више{0}} језгара

Шта је више{0}}језгра влакна?

Влакно са{0}}више језгара је оптичко влакно које садржи два или више независних{1}}језгра која преносе светлост унутар једне стаклене облоге. Свако језгро може да носи посебан ток података, омогућавајући влакну да преноси више сигнала паралелно коришћењем мултиплексирања са поделом простора (СДМ). Ово омогућава брзину преноса са једним{4}}оптиком на нивоу Тбпс.

Како се МЦФ разликује од мултимодног влакна?

То су различити концепти. Вишемодно влакно има једно језгро већег пречника које подржава вишеструке начине ширења светлости. Влакно са више-језгара има више одвојених језгара, од којих свако обично ради у једном-режију. МЦФ умножава капацитет додавањем просторних канала (језгра), док мултимодно влакно користи различите светлосне модове унутар једног језгра. За детаљно поређење типова влакана, погледајте ововодич за једно-модно у односу на вишемодно влакно.

Да ли је више{0}}оптичка влакна компатибилна са постојећим оптичким мрежама?

МЦФ може да се повеже са постојећом опремом са једним-модним влакном преко уређаја-улаз/вентилатор-(ФИФО). Хенгтонгов МЦФ је дизајниран да буде компатибилан са постојећим оптичким комуникационим системима, смањујући праг за надоградњу мреже корисника. Међутим, пуна интеграција може такође захтевати специјализовану опрему за спајање и модификоване системе за појачавање у зависности од специфичне архитектуре мреже.

Где се МЦФ комерцијално примењује?

Најзначајнија комерцијална примена је Гоогле/НЕЦ Тајван-Филипини-амерички подморски кабловски систем, који користи два{4}}језгра МЦФ. Очекује се да ће уследити интерконекције центара података и надоградња окосне мреже. Способност МЦФ-а да постигне већу густину преноса у истој запремини влакана чини га посебно атрактивним за-центре података са ограниченим простором и подморска окружења.

Које су главне препреке широком усвајању МКФ?

Примарне препреке укључују сложеност и цену спајања и повезивања, потребу за специјализованим појачалима, непотпуну стандардизацију и тренутну премију цена МЦФ компоненти у поређењу са конвенционалним влакнима. Очекује се да ће се ове баријере смањити како се обим производње и стандарди учвршћују.

Колико језгара може да има-више језгро влакно?

Истраживачи су демонстрирали влакна са до 19 језгара унутар стандардног пречника омотача од 125 µм, а постоје експериментални дизајни са још већим бројем језгара. Комерцијално доступан МЦФ обично користи два до четири језгра, са седам-језгара и више дизајна у активном развоју. Тренутни Хенгтонг-ов план пута укључује напредовање преко дизајна са четири-језгра ка још већем броју језгара.