Viden

Multi-core fiber (MCF) er en type optisk fiber, der integrerer flere uafhængige lystransmitterende-kerner i en enkelt kappestreng, ved at bruge et princip kaldet space division multiplexing (SDM) til at transmittere parallelle datastrømme samtidigt. I nutidens æra med eksplosiv AI-computerkraft og accelereret udvikling af 6G-teknologi, står optisk kommunikation - "informationsarterien" i den digitale økonomi - over for hidtil usete kapacitetsudfordringer. Denne artikel undersøger, hvad multi-kernefiber er, F&U-baggrunden bag den, dens kernefordele og applikationsscenarier, aktuelle tekniske udfordringer samt Hengtongs layout og fremtidsudsigter på dette område, hvilket hjælper dig med at forstå denne nøgleteknologi, der låser op for næste-generations optiske kommunikation.
 

Hvad er multi-kernefiber, og hvorfor betyder det noget nu?

Fler-kernefiber refererer til en optisk fiber, der indeholder to eller flere separate kerner i en enkelt glasbeklædning -, typisk med den samme standard 125 µm ydre diameter, som bruges af konventionelleenkelt-mode fiber. Hver kerne fungerer som en uafhængig transmissionskanal, der tillader flere optiske signaler at rejse gennem en fiber samtidigt. En MCF med fire-kerner kan f.eks. bære omkring fire gange dataene fra en enkelt-kernefiber inden for det samme fysiske fodaftryk.

Med den-dybdegående popularisering af kunstig intelligens, big data og cloud computing samt den accelererede for-forforskning af 6G-teknologi har efterspørgslen efter datatransmission vist eksponentiel vækst, og manglerne ved traditionel single-mode fiber er blevet stadig mere fremtrædende. Traditionel enkelt-mode fiber er begrænset af den ikke-lineære Shannon-grænse, og dens transmissionskapacitet har nærmet sig den fysiske øvre grænse, hvilket gør det vanskeligt at understøtte EB--datatransmission og billioner-enhedsforbindelsesbehov i 6G-æraen, og den kan heller ikke imødekomme den stive efterspørgsel efter høj-tæthed{1}ultra{1}}tæthed{1}datacentre. Som forskere ved institutioner, herunder NICT og Eindhoven University of Technology har bekræftet, forventes datahastigheder i optiske netværk at vokse ud over de grundlæggende grænser for nuværende standard single{1}mode fibernetværk (Naturkommunikation, 2025).

På denne baggrund er multi-kernefiber dukket op som en kerneløsning til at bryde flaskehalsen i kapaciteten. Ved at tilføje en ny dimension - rum - skaber MCF parallelle optiske stier inden for en fiber, ofte beskrevet som en opgradering fra en "enkelt-bane" til en "multi-bane."

Fordele og funktioner: Mere end kapacitet, omfattende konkurrenceevne

Sammenlignet med traditionel single-mode fiber afspejles kernefordelene ved Hengtongs MCF i tre aspekter.

For det første opnår kapaciteten eksponentiel vækst.Ved at integrere flere uafhængige kerner i en enkelt fiber svarer MCF til at opgradere en "enkelt-bane" til en "multi-bane." Uden at øge antallet af fibre eller lægge yderligere rørledninger kan transmissionskapaciteten øges adskillige gange eller endda snesevis af gange, og enkelt-fibertransmissionshastigheden kan nå Tbps-niveauet, hvilket perfekt bryde kapacitetsflaskehalsen for traditionel fiber. Nyere forskning har yderligere bekræftet dette potentiale - et team af internationale forskere demonstrerede petabit-per-sekund-klasse datatransmission ved hjælp af en 19-kerne MCF med en standard beklædningsdiameter.

For det andet lavt tab, høj stabilitet og tilpasning til komplekse scenarier.Hengtongs uafhængigt udviklede MCF vedtager en ren silica kernestruktur og et stort effektivt områdedesign. Dæmpningen ved 1550 nm kan styres inden for 0,17 dB/km, og krydstalen er mindre end eller lig med -50 dB. Tabet er reduceret med mere end 20 % sammenlignet med traditionel MCF. Samtidig har den fremragende høj- og lavtemperaturmodstand og vibrationsmodstand og kan tilpasse sig forskellige komplekse applikationsmiljøer såsom udendørs, havbunde og datacentre.

For det tredje høj integration, høj tilpasningsevne og reducerede implementeringsomkostninger.Mængden af ​​MCF svarer til mængden af ​​traditionel enkelt-mode fiber, men den kan opnå højere tæthedstransmission, hvilket i høj grad kan reducere pladsen og omkostningerne vedfiberlægningog udrulning af udstyr, især velegnet til scenarier med strenge pladskrav, såsom datacentre og backbone-netværk. Samtidig er det kompatibelt med eksisterende optiske kommunikationssystemer, der realiserer "plug-and-play" og reducerer omkostningerne og drift- og vedligeholdelsestærsklen for kundenetværksopgraderinger. For at forbinde MCF med standard enkelt-kerneudstyr bruges der specialiserede fan-in/fan--enheder (FIFO), som kobler lys fra individuelle enkelt-kernefibre ind i hver kerne af MCF'en og omvendt.

Multi-Core Fiber vs. Single-Mode Fiber: Nøgleforskelle

Fordelene beskrevet ovenfor bliver tydeligere, når man sammenligner MCF direkte med konventionel enkelt-mode fiber på tværs af nøgleparametre:

Det er vigtigt at bemærke, at MCF ikke erstatter single-mode fiber i alle scenarier. For mange eksisterende adgangs- og metronetværk, konventioneloptisk fiberforbliver helt passende. MCF er mest overbevisende, hvor kapacitetstæthed - mængden af ​​data pr. enhed fysisk rum - er den primære begrænsning.
 

Nøgleapplikationsscenarier for multi-kernefiber

Fordelene ved MCF - eksponentiel kapacitetsvækst, lavt tab, miljøtilpasningsevne og reducerede implementeringsomkostninger - gør det særligt velegnet til scenarier, hvor høj kapacitetstæthed og begrænset fysisk plads krydser hinanden.

Undersøiske kabelsystemerrepræsenterer den mest avancerede kommercielle anvendelse, hvor MCFs lave-tab og-tilpasningsegenskaber ved havbunden er særligt værdifulde. I 2023 annoncerede Google og NEC den første kommercielle udrulning af MCF i Taiwan-Filippinerne-USA (TPU) undersøiske kabelsystem, der bruger to-kernefibre for at fordoble kapaciteten pr. fiberstreng (Google Cloud-blog). Sideløbende demonstrerede NEC og NTT et transoceanisk-klasse 7.280 km transmissionseksperiment ved hjælp af 12-core MCF i marts 2024, præsenteret på OFC 2024 (NEC pressemeddelelse). Disse milepæle bekræfter den praktiske levedygtighed af MCF til lang-distance, høj-kapacitetundervands fiberoptisk kabelapplikationer.

Datacenter forbinder hinandener en anden høj-prioriteret applikation, hvor den høje integration og pladsbesparende-fordele ved MCF direkte adresserer den virkelige-verdens begrænsninger. Efterhånden som AI-træningsklynger skaleres og øst-vesttrafik mellem racks vokser, skal operatører tilpasse mere båndbredde til eksisterende kanal- og bakkeplads. Fordi MCF opnår transmission med højere tæthed i samme fibervolumen som traditionel enkelt-mode fiber, kan det i høj grad reducere pladsen og omkostningerne ved installation af udstyr i disse rum-begrænsede miljøer. NTT har udviklet konstruktions- og vedligeholdelsesteknologier specifikt til fire-kerne MCF i inter-datacenterlinks (NTT, november 2024).

Rygrads- og langdistance--jordbaserede netværkrepræsentere den næste grænse. Efterhånden som trafikefterspørgslen nærmer sig kapacitetsloftet for implementeret single-mode fiber, skal operatørerne have SDM-baserede opgraderinger tilrygrad transmissioninfrastruktur. MCF's evne til at øge kapaciteten uden at lægge yderligere rørledninger gør det til en effektiv opgraderingsvej for eksisterende backbone-korridorer.
 

Aktuelle tekniske udfordringer ved multi-kernefiber

På trods af dens klare kapacitet og omkostningsfordele er MCF endnu ikke et universelt fald-i erstatning for konventionel fiber. Adskillige tekniske udfordringer skal løses for en bredere anvendelse.

Inter-kerne krydstaleer det mest grundlæggende designproblem. Fordi flere kerner deler den samme beklædning, kan lys kobles mellem tilstødende kerner, især over lange afstande. Fiberdesignere klarer dette gennem kerneafstand, rende-assisterede brydningsindeksprofiler og optimeret beklædningsgeometri. Som nævnt ovenfor opnår Hengtongs MCF crosstalk på mindre end eller lig med -50 dB gennem sin rene silica-kernestruktur og store effektive arealdesign - et niveau, der er tilstrækkeligt til mange praktiske anvendelser. At opretholde en så lav crosstalk-ydelse konsekvent i skala og over tusinder af kilometer er dog fortsat et aktivt forskningsområde på tværs af industrien.

Ventilator-ind/vifte-enheder (FIFO).er nødvendige for at forbinde MCF med standard enkelt-kerneudstyr. Selvom der er gjort betydelige fremskridt, er - enheder med indsættelsestab under 1 dB pr. kanal og krydstale under -40 dB tilgængelige, -, der opnår ensartet, lav-pris FIFO-ydeevne på tværs af høje kernetal, bliver stadig raffineret. Dette er en nøglekomponent i realiseringen af ​​"plug-and-play"-kompatibiliteten, der gør MCF praktisk til netværksopgraderinger.

Splejsning og forbindelsetilføje kompleksitet. I modsætning til enkelt-kernefiber kræver MCF-splejsning præcis rotationsjustering af alle kerner samtidigt. Der er udviklet specialiserede fusionssplejsere, men processen er mere kompleks end konventionelfibersplejsning og testning.

Forstærkninggiver en anden udfordring. Multi-erbium-doterede fiberforstærkere (MC-EDFA) skal forstærke alle kerner ensartet, hvilket er mere komplekst end at forstærke en enkelt kerne. Pumpelevering og gevinstudligning på tværs af kerner er aktive forskningsemner.

Standardiseringer i gang, men endnu ikke afsluttet. ITU-T Study Group 15 har udgivet tekniske tillæg om SDM-fiber, herunder ITU-T G.Sup.87 (marts 2025), som omhandler SDM-fiberklassificering, testmetoder og implementeringsovervejelser. Samlede standarder for MCF-stik, kabler og installationsprocedurer er dog stadig under udvikling.
 

Hengtongs MCF R&D og Future Outlook

Hengtong Optoelectronics har skarpt fanget industritrends og lagt MCF R&D på forhånd. Stole på virksomhedens dybtgående tekniske akkumulering ioptisk fiber og kabelmaterialerfelt, har den overvundet kernetekniske vanskeligheder såsom lavt tab og lav krydstale og med succes opnået et vigtigt gennembrud inden for ultra-lavt tab fire-kernefiber med et stort effektivt område, hvilket lægger et solidt grundlag for industrialiseringen af ​​MCF.

Når vi ser fremad, planlægger Hengtong fortsat at fokusere på 6G-space division multiplexing-teknologi og ultra-materiale-F&U med lavt tab, yderligere optimering af ydeevneindikatorerne for MCF, bryde gennem den tekniske flaskehals med højere kerneantal ud over fire kerner og promovere produktet til at opgradere mod højere kapacitet, lavere tab og bredere tilpasningsevne. Virksomheden sigter også mod at styrke samarbejdet med globale producenter af kommunikationsudstyr, cloud-tjenesteudbydere og operatører for at fremme den store-anvendelse af MCF på verdensplan.

MCF-markedet forventes at vokse betydeligt i de kommende år. Ifølge markedsundersøgelser fra Market Growth Reports blev det globale MCF-marked vurderet til ca. USD 16,9 mio. i 2025 og forventes at vokse med en sammensat årlig vækstrate på over 34 % gennem det næste årti, drevet af stigende efterspørgsel efter høj-optisk transmission med høj kapacitet i undersøiske kabler, datacentre og næste generations netværk- Med fortsatte investeringer i R&D og industrialisering sigter Hengtong efter at være en nøglebidragyder til dette hastigt udviklende felt. Læsere, der er interesseret i Hengtongs bredere kapaciteter, kan udforske virksomhedensproduktsortiment af optiske kablerogvellykkede projektcases.

Ofte stillede spørgsmål om multi-kernefiber

Hvad er multi-fibre?

Multi-kernefiber er en optisk fiber, der indeholder to eller flere uafhængige lys-transmitterende kerner i en enkelt glasbeklædning. Hver kerne kan bære en separat datastrøm, hvilket gør det muligt for fiberen at transmittere flere signaler parallelt ved hjælp af space division multiplexing (SDM). Dette muliggør enkelt-fibertransmissionshastigheder på Tbps-niveau.

Hvordan adskiller MCF sig fra multimode fiber?

Det er forskellige begreber. Multimode fiber har en enkelt kerne med en større diameter, der understøtter flere lysudbredelsesformer. Multi-fibre har flere separate kerner, som hver typisk fungerer i enkelt-tilstand. MCF multiplicerer kapaciteten ved at tilføje rumlige kanaler (kerner), mens multimode fiber bruger forskellige lystilstande inden for en kerne. For en detaljeret sammenligning af fibertyper, se detteguide til enkelt-mode vs. multimode fiber.

Er multi-fibre kompatibel med eksisterende optiske netværk?

MCF kan interface med eksisterende single-mode fiberudstyr gennem fan-in/fan-enheder (FIFO). Hengtongs MCF er designet til at være kompatibel med eksisterende optiske kommunikationssystemer, hvilket reducerer tærsklen for kundenetværksopgraderinger. Fuld integration kan dog også kræve specialiseret splejsningsudstyr og modificerede forstærkningssystemer afhængigt af den specifikke netværksarkitektur.

Hvor bliver MCF indsat kommercielt?

Den mest bemærkelsesværdige kommercielle implementering er det amerikanske undersøiske kabelsystem Google/NEC Taiwan-Filippinerne-, som bruger MCF med to-kerner. Datacenterforbindelser og opgraderinger af backbone-netværk forventes at følge. MCF's evne til at opnå transmission med højere tæthed i samme fibervolumen gør det særligt attraktivt for plads-datacenter og ubådsmiljøer.

Hvad er de vigtigste barrierer for udbredt MCF-adoption?

De primære barrierer omfatter kompleksiteten og omkostningerne ved splejsning og konnektorisering, behovet for specialiserede forstærkere, ufuldstændig standardisering og den nuværende prispræmie for MCF-komponenter sammenlignet med konventionel fiber. Disse barrierer forventes at falde, efterhånden som produktionsskalaer og standarder størkner.

Hvor mange kerner kan en fiber med flere-kerner have?

Forskere har demonstreret fibre med op til 19 kerner inden for en standard beklædningsdiameter på 125 µm, og eksperimentelle designs med endnu højere kernetal findes. Kommercielt tilgængelig MCF bruger typisk to til fire kerner, med syv-kerne og højere designs i aktiv udvikling. Hengtongs nuværende køreplan inkluderer progression ud over fire-kernedesigns mod endnu højere kernetal.