Вишежилно влакно (МЦФ) је оптичко влакно које носи два или више независних језгара унутар једне заједничке облоге. Циљ је једноставан, али моћан: скалирати капацитет преноса дуж просторне димензије без повећања самог влакна. Како саобраћај из кластера 5Г, облака и вештачке интелигенције наставља да расте, МЦФ се преселио из лабораторије у прве праве подморнице и пробне примене. Овај водич објашњава шта је вишејезгарно влакно, како функционише, како се упоређује са обичним једножилним-влакном, где се користи и шта треба одмерити када га бирате.
Шта је Мултицоре Фибер?
Конвенционаланједномодно-оптичко влакноима само једно језгро које пролази кроз облогу. Вишежилна влакна задржавају исту општу конструкцију, али постављају неколико језгара једно поред другог унутар једне облоге. Језгра су направљена од силицијум диоксида високе{2}}чистоће и окружена су материјалом за облагање са нижим индексом преламања, тако да свако језгро ограничава и води сопствену светлост тоталном унутрашњом рефлексијом. У ствари, свако језгро се понаша као независни пут преноса.
Користан детаљ за примену: многи МЦФ дизајни одржавају (спољни) пречник омотача на стандардних 125 микрометара (0,125 мм) који се користе за данашње једно-модно влакно. Одржавање тог стандардног спољашњег пречника је оно што чини МЦФ широко компатибилним са постојећом геометријом каблова, мада, као што ћемо објаснити у наставку, интерфејси на сваком крају нису идентични једнојезгреним-влакнима.
Како функционише вишејезгарно влакно: Мултиплексирање са просторном поделом
Принцип иза вишејезгреног влакна је мултиплексирање са поделом простора (СДМ). Једнојезгарни-системи повећавају капацитет углавном додавањем канала таласне дужине (ВДМ) и коришћењем модулације вишег-реда дуж једне физичке путање. СДМ додаје нову осу: умножава број просторних путања. Свако језгро може истовремено да носи сопствени скуп канала таласне дужине, тако да један МЦФ може да обавља посао неколико конвенционалних влакана повезаних заједно. Ово је једна од технологијаотвара нову еру{0}}преноса великог капацитета.
Помаже да се свако језгро замисли као засебна трака. Једно-влакно са једним језгром је пут са једном-путем у просторном смислу - и даље може да помера много канала таласних дужина низ ту траку, али постоји само једна просторна трака. Вишејезгрено влакно поставља неколико паралелних трака унутар истог коловоза (оплата), тако да више независних токова сигнала путује одједном. Компромис-је у томе што траке постављене близу једна другој могу да ометају једна другу, што нас доводи до главног инжењерског изазова.
Вишејезгрено влакно наспрам једнојезгреног{0}}влакна
Њих двоје нису толико конкуренти колико различити алати. Једнојезгро{1}}влакна остаје практичан избор за огромну већину веза. МЦФ је усмерен на руте где капацитет или физички простор представљају обавезујуће ограничење. Табела у наставку сумира кључне разлике.
| Атрибут | Једнојезгрено{0}}Влакно | Вишејезгарно влакно (МЦФ) |
|---|---|---|
| Језгра по влакну | Једно језгро у облогу | Два или више језгара у заједничкој облоги (демонстрације истраживања достижу 19 и више) |
| Облога / спољни пречник | Стандардни 125 микрометара | Често исти стандардни 125 микрометара, тако да геометрија кабла остаје позната |
| Како се капацитет скала | Више таласних дужина (ВДМ) и модулација вишег{0}}реда на једној просторној путањи | Додаје просторне путање на ВДМ, скалирајући капацитет дуж просторне димензије |
| Влакна / просторна густина | Једна просторна путања по влакну | Много просторних путања по влакну, повећање густине по каблу и по каналу |
| Међу{0}}преслушавање | Није применљиво | Кључни параметар дизајна, којим се управља кроз размак језгра, индексни профил и дизајн рова |
| Завршетак и интерфејс | Стандардни конектори и фузионо спајање | Потребни су-у/венти{1}}уређаји и специјализовани конектори са више-усклађивањем |
| Зрелост екосистема | Зрели и масовни{0}}распрострањени широм света | У настајању, са раним теренским испитивањима и прототипима подморских каблова |
| Најбоље{0}}прилагођени сценарији | Већина приступних, метро и дугих{0}}линкова данас | Руте са ограниченим капацитетом- или простором- као што су подморнице, густе кичме и АИ центар података |
Кључне предности мултицоре влакана
Предности МЦФ-а се групишу око скалирања густине и капацитета уместо сирове брзине на једној путањи. Главне предности су:
- Већи капацитет у истом попречном{0}} пресеку.Додавање језгара умножава употребљиве просторне канале без повећања пречника омотача, тако да рута може да носи више саобраћаја по влакну.
- Већа густина влакана по каблу и по каналу.Тамо где је простор канала, пречник кабла или број влакана ограничен, МЦФ концентрише више путева преноса у исти физички отисак.
- Јасан пут до скалирања капацитета.Комбиновањем СДМ са ВДМ, МЦФ нуди простор за руте које су под највећим притиском - подводних система, велике-кичмене мреже велике густине и интерконекције АИ кластера. Можете прочитати више о практичномпредности и случајеви будуће употребе влакана са више{0}} језгараза ова оптерећења.
- Познавање инфраструктуре.Стандардни{0}}дизајни омотача поново користе већи део постојеће структуре каблова и пракси руковања, смањујући једну баријеру за усвајање.
Технички изазови и ограничења
МЦФ није само питање додавања више језгара. Неколико питања обликују његов дизајн и тренутну комерцијалну спремност:
- Међу{0}}преслушавање.Пошто су језгра удаљена само десетине микрометара, светлост у једном језгру може да се споји са суседним, деградирајући квалитет сигнала. Дизајнери потискују преслушавање подешавањем размака језгара, профила индекса преламања, структура језгра са{1}}потпомогнутим рововима и радне таласне дужине. Контрола преслушавања је главни инжењерски проблем МЦФ-а.
- Вентилатор{0}}укључујући/{1}}одвештавајте уређаје.Да бисте повезали МЦФ језгра са конвенционалном опремом са једним-језгром, на сваком крају су потребни уређаји-улаз/вентилатор-излаз (ФИФО). Ови додају компоненте, губитак уметања и цену са којом се не суочавају-језгрене везе.
- Сложеност повезивања и спајања.Прекид МЦФ-а значи поравнавање више језгара одједном, што је теже од прекидања једног језгра. За паралелне везе велике -једностране{2}}језгрене везе, многе мреже данас се и даље ослањају наМПО/МТП склопови велике -густинеа не МЦФ, јер је тај екосистем зрео и доказан{0}}на терену.
-
- Тестирање и праћење.Карактеризација по-губитку, преслушавању и локацији квара по-језгри у многим језграма је више сложена од тестирања једног-влакна за језгро, што има импликације на пуштање у рад и одржавање.
- Комерцијална зрелост.МЦФ се још увек појављује. Већина досадашњих резултата су лабораторијске демонстрације и рана испитивања, са подморничким системима који су предводили прве кораке у правом{1}}свету.
Еволуција вишејезгрених влакана
Истраживања влакана са више{0}}језгара и спрегнутих{1}}језгара датирају из 1980-их, када су рани радови истраживали понашање у спрегнутом{3}}моду и сенсинг влакана. Интересовање је порасло 2010-их када се једномодни-пренос приближио свом практичном капацитету и индустрија се окренула мултиплексирању свемирске поделе.
Прекретница је наступила 2011. године, када јепрва демонстрација преноса која прелази 100 Тбит/сје постигнут коришћењем хомогеног влакна са седам-језгара - укључујући широко цитирани резултат од 109 Тбит/с на 16,8 км. До краја 2012. лабораторијске демонстрације су већ прешле 1 Пбит/с користећи влакно са 12 језгара.
Рекорди капацитета су наставили да расту. 2023. године, кинески истраживачки тим у ЦИЦТ-у (група која укључује ФиберХоме)подигао рекорд са једном-мрежом са више језгара{1}}на нето 3,61 Пбит/спреко влакна са 19 језгара које обухвата С, Ц и Л опсеге, надовезујући се на резултат од 3,03 Пбит/с из претходне године. НИЦТ и Сумитомо Елецтриц су известили 20251,02 петабита у секунди на 1,808 кмкористећи влакно са 19 језгара са стандардним пречником омотача од 0,125 мм, наглашавајући фокус на дизајну компатибилном са постојећом инфраструктуром.
Најконкретнији знак практичног напретка је у подморским системима. У марту 2024. НЕЦ и НТТ су објавили први--те-трансокеанска-класа 7.280 км пренос преко спојеног влакна са 12 језгарауграђен у стандардни спољни пречник од 0,125 мм, усмерен директно на будуће подморске каблове. НЕЦ је раније направио прототип првог светског подморског кабла са четири{2}} језгра 2022. Ови резултати заједно обележавају прелазак МЦФ-а са чистог истраживања на системе који се могу применити.
Вишејезгарне апликације за влакна
Главни{0}}каблови великог капацитета и подморски каблови.-Кчме за велике удаљености и подморски системи су капацитети- и простор-ограничени по природи, што их чини водећим кандидатима за МЦФ. Концентрисање више просторних путања у свако влакно подиже укупан капацитет система без пропорционалног повећања кабла - што је велика предност заподморски и подводни оптички каблруте где је сваки милиметар попречног{0}}пресека кабла битан.
Повезивање центара података и кластери вештачке интелигенције.Унутар центара података, густина везе између сервера, комутатора и складишта нагло расте, као и саобраћај између објеката. Пораст оптерећења АИ појачава и једно и друго. МЦФ је једна опција за паковање више просторних канала у ограничене путеве, поред приступа конектора велике густине{2}}о којима се расправља у нашем прегледуМПО и вишејезгарно влакно за АИ дата центре.
Оптички сенсинг.Пошто свако језгро може другачије да реагује на савијање, напрезање или температуру, вишежилна влакна подржавају високо{0}}прецизно, више-тачкасто и дистрибуирано детекцију. Примене обухватају детекцију облика, праћење стања конструкција мостова и цевовода, и истраживање нафте и гаса.
Како одабрати вишежилне оптичке каблове
За већину данашњих мрежа, практичан избор и даље остају практичан избор-фибер-броја једномодних-каблова и-конектора велике густине, док се МЦФ најбоље процењује у погледу капацитета- или простора-ограничених рута. Када је МЦФ на столу, процените га на основу параметара који заправо покрећу примену, а не само по броју језгара:
- Број језгара и распоредусклађен са вашим циљним капацитетом, а не максимизиран због самог себе.
- Потребан капацитет и даљина преноса, пошто дуге{0}}путеве и подморске руте намећу другачија ограничења дизајна од кратких веза.
- Перформансе међу{0}}унакрсних преслушавањана вашим радним таласним дужинама, што је често важније од броја језгара.
- Компатибилност{0}}улаз/вентилатор{1}}излаз и конекторса терминалном опремом коју намеравате да користите.
- Пречник облоге и инфраструктурна компатибилност, фаворизујући стандардне дизајне од 0,125 мм где је драгоцена поновна употреба постојећих пракси.
- Захтеви за спајање и поравнање, укључујући алате и стручност која ће бити потребна вашем тиму или инсталатеру.
- Структура кабла и окружење за постављање- подморница, канал, директно-закопан или ваздушни - сваки са сопственим механичким захтевима.
- Подршка за тестирање и праћењеза-карактеризацију језгра и локацију квара.
- Инжењерска подршка добављача и прилагођавање, пошто пројекти МЦФ-а често захтевају прилагођени дизајн и практичан{0}}технички допринос.
ФАК
П: Шта је Мултицоре Фибер?
О: Вишежилно влакно је оптичко влакно са два или више независних језгара унутар једне облоге. Свако језгро води сопствену светлост и ради као засебан пут преноса, повећавајући капацитет дуж просторне димензије.
П: Колико језгара може имати вишејезгарно влакно?
О: Разликује се у зависности од сврхе. Рани комерцијални и подморнички дизајни користе два или четири језгра, док су истраживачке демонстрације користиле седам, дванаест и деветнаест језгара. Већи број језгара повећава капацитет, али и отежава контролу преслушавања и повезивање.
П: Да ли је вишејезгарна влакна компатибилна са постојећим системима влакана?
О: Делимично. Дизајни који задржавају стандардну облогу од 125 микрометара деле већи део постојеће геометрије кабла и руковања. Међутим, повезивање МЦФ-а са једном-опремом са једним језгром захтева уређаје-улаз/вентилатор-излаз, а конектори, спајање и тестирање се разликују од једнојезгреног-влакна.
П: Шта је преслушавање у вишејезгреном влакну?
О: Преслушавање је нежељено спајање светлости из једног језгра у суседно језгро, што омета сигнал. То је главни изазов дизајна МЦФ-а и њиме се управља кроз размак језгра, профил индекса преламања, структуре рова и избор радне таласне дужине.
П: Где се користи вишејезгарно влакно?
О: Водеће употребе су главни{0}}каблови великог капацитета и подморски каблови, међусобно повезивање центара података и умрежавање кластера вештачке интелигенције и апликације оптичког сенсинга, као што је праћење стања структуре.
П: Да ли је Мултицоре Фибер комерцијално доступан?
О: То је више у настајању него у мејнстриму. Већина достигнућа су лабораторијски или пробни резултати, са подморничким системима - укључујући прекоокеански-класе 12-експеримента из 2024. године и ранија четири-прототипа језгра - који воде прве кораке у стварном свету.
Избор партнера за вишејезгрена влакна
Вишејезгарно влакно награђује пажљив избор и снажну инжењерску подршку, јер контрола преслушавања, компатибилност{0}}улаз/вентилатор-, прецизност спајања и окружење за примену обично су важнији од броја главних језгара. Са коренима у производњи оптичких влакана и каблова који датирају још од 1991. године, Хенгтонг подржава купце управо у овим димензијама - прилагођеном броју језгара и структури каблова, циљном капацитету и удаљености, перформансама преслушавања, компатибилности конектора и вентилатора-у/вентилатор-излаза и подршке за примену подморница и центара података у окружењима за тестирање{7}. Да бисте разговарали о вашим захтевима или истражили ширепортфељ оптичких влакана и каблова, ступите у контакт са нашим инжењерским тимом.