tuntemus

Moniytiminen kuitu (MCF) on eräänlainen optinen kuitu, joka integroi useita riippumattomia valoa{1}}lähettäviä ytimiä yhteen suojakuoreen käyttämällä periaatetta, jota kutsutaan avaruusjakomultipleksoinniksi (SDM) rinnakkaisten tietovirtojen lähettämiseen samanaikaisesti. Tämän päivän räjähdysmäisen tekoälyn laskentatehon ja 6G-teknologian kiihtyneen kehityksen aikakaudella optinen viestintä - digitaalitalouden "tietovaltimo" - kohtaa ennennäkemättömiä kapasiteettihaasteita. Tässä artikkelissa tutkitaan, mitä moniytiminen kuitu on, sen taustalla olevaa T&K-taustaa, sen ydinetuja ja sovellusskenaarioita, tämänhetkisiä teknisiä haasteita sekä Hengtongin ulkoasua ja tulevaisuudennäkymiä tällä alalla. Se auttaa sinua ymmärtämään tätä avainteknologiaa, joka avaa seuraavan-sukupolven optisen viestinnän.
 

Mikä on moniytiminen kuitu{0}} ja miksi sillä on nyt merkitystä?

Moniytiminen kuitu viittaa optiseen kuituun, joka sisältää kaksi tai useampia erillistä ydintä yhdessä lasikuoressa -, joiden ulkohalkaisija on tyypillisesti sama 125 µm:n tavallisissayksimuotokuitu-. Jokainen ydin toimii itsenäisenä siirtokanavana, mikä mahdollistaa useiden optisten signaalien kulkemisen yhden kuidun läpi samanaikaisesti. Esimerkiksi neliytiminen MCF voi kuljettaa noin neljä kertaa enemmän dataa kuin yksi-ydinkuitu samalla fyysisellä jalanjäljellä.

Tekoälyn, big datan ja pilvitekniikan perusteellisen-popularoinnin sekä kiihtyneen 6G-teknologian{1}}esitutkimuksen myötä tiedonsiirron kysyntä on kasvanut räjähdysmäisesti, ja perinteisen yksimuotokuitu-puutteet ovat tulleet yhä selvemmiksi. Perinteistä yksimuotokuitua rajoittaa epälineaarinen Shannon-raja, ja sen siirtokapasiteetti on lähestynyt fyysistä ylärajaa, mikä vaikeuttaa 6G-aikakauden EB-tason tiedonsiirto- ja biljoona-tason laiteyhteystarpeita, eikä se pysty vastaamaan tiukkaa-tiheyksisten yhteyksien tiukkaa kysyntää äärimmäisen mittakaavassa{1}}}{{0}datakeskukset. Kuten NICT:n ja Eindhovenin teknillisen yliopiston tutkijat ovat vahvistaneet, optisten verkkojen datanopeuksien odotetaan kasvavan nykyisten standardien yksimuotoisten kuituverkkojen perusrajat yli.Luontoviestintä, 2025).

Tätä taustaa vasten moniytiminen kuitu on noussut ydinratkaisuksi kapasiteetin pullonkaulan katkaisemiseen. Lisäämällä uuden ulottuvuuden - tila - MCF luo rinnakkaisia ​​optisia polkuja yhden kuidun sisään, mitä usein kuvataan "yksi-kaistasta" "moni{5}}kaistaksi".

Edut ja ominaisuudet: enemmän kuin kapasiteetti, kattava kilpailukyky

Perinteiseen yksimuotokuituun{0}} verrattuna Hengtongin MCF:n keskeiset edut näkyvät kolmella tavalla.

Ensinnäkin kapasiteetti saavuttaa eksponentiaalisen kasvun.Integroimalla useita itsenäisiä ytimiä yhteen kuituun, MCF vastaa "yhden{0}}kaistan" päivittämistä "moni-kaistaksi". Siirtokapasiteettia voidaan kasvattaa useita kertoja tai jopa kymmeniä kertoja ilman kuitujen määrää lisäämättä tai jopa kymmeniä kertoja, ja yksittäisen kuidun siirtonopeus voi saavuttaa Tbps-tason, mikä rikkoo täydellisesti perinteisen kuidun kapasiteetin pullonkaulan. Viimeaikaiset tutkimukset ovat entisestään vahvistaneet tämän potentiaalin - kansainvälisten tutkijoiden ryhmä osoitti petabitti-per-sekunnissa-luokan tiedonsiirtoa käyttämällä 19-ytimistä MCF:ää, jolla on vakiokuoren halkaisija.

Toiseksi pieni häviö, korkea vakaus ja sopeutuminen monimutkaisiin skenaarioihin.Hengtongin itsenäisesti kehittämässä MCF:ssä on puhdas piidioksidiydinrakenne ja suuri tehollinen pintarakenne. Vaimennusta 1550 nm:ssä voidaan säätää 0,17 dB/km sisällä ja ylikuuluminen on pienempi tai yhtä suuri kuin -50 dB. Häviö pienenee yli 20 % verrattuna perinteiseen MCF:ään. Samalla sillä on erinomainen korkeiden ja alhaisten lämpötilojen ja tärinänkestävyys, ja se voi mukautua erilaisiin monimutkaisiin sovellusympäristöihin, kuten ulkotiloihin, merenpohjaan ja datakeskuksiin.

Kolmanneksi korkea integraatio, korkea sopeutumiskyky ja pienemmät käyttöönottokustannukset.MCF:n tilavuus vastaa perinteistä yksimuotokuitua, mutta sillä voidaan saavuttaa korkeampi lähetystiheys, mikä voi vähentää huomattavasti tilaa ja kustannuksia.kuidun asettaminenja laitteiden käyttöönotto, sopii erityisesti skenaarioihin, joissa on tiukat tilavaatimukset, kuten datakeskukset ja runkoverkot. Samalla se on yhteensopiva olemassa olevien optisten viestintäjärjestelmien kanssa, koska se toteuttaa "plug-and-"-toiminnon ja pienentää asiakkaiden verkkopäivitysten kustannuksia sekä käyttö- ja ylläpitokynnystä. MCF:n liittämiseen standardin yhden-ydinlaitteiston kanssa käytetään erikoistuneita fan-in/fan-out (FIFO) -laitteita, jotka yhdistävät valon yksittäisistä yksittäisistä -ydinkuiduista MCF:n jokaiseen ytimeen ja päinvastoin.

Moniydinkuitu vs. yksimuotokuitu-: keskeiset erot

Yllä kuvatut edut tulevat selvemmiksi, kun MCF:ää verrataan suoraan perinteiseen yksimuotokuituun avainparametreilla:

On tärkeää huomata, että MCF ei korvaa yksimuotokuitua kaikissa skenaarioissa. Moniin olemassa oleviin liityntä- ja metroverkkoihin perinteinenoptinen kuitupysyy täysin riittävänä. MCF on houkuttelevin, kun kapasiteettitiheys - datamäärä fyysisen tilan yksikköä kohti - on ensisijainen rajoitus.
 

Tärkeimmät sovellusskenaariot Multi{0}}Core Fiberille

MCF:n - eksponentiaalinen kapasiteetin kasvu, alhainen häviö, ympäristöön sopeutumiskyky ja pienemmät käyttöönottokustannukset - tekevät siitä erityisen hyvän-skenaarion, jossa suuri kapasiteettitiheys ja rajallinen fyysinen tila kohtaavat.

Merenalaiset kaapelijärjestelmätedustavat edistyneintä kaupallista käyttötapaa, jossa MCF:n pieni-hävikki ja merenpohjan-mukautuvat ominaisuudet ovat erityisen arvokkaita. Vuonna 2023 Google ja NEC ilmoittivat MCF:n ensimmäisestä kaupallisesta käyttöönotosta Taiwanin-Filippiinit-USA:n (TPU) merenalaisen kaapelin järjestelmässä, jossa käytetään kahta-ydinkuitua, joka kaksinkertaistaa kapasiteetin kuitunauhaa kohti (Google Cloud -blogi). Samanaikaisesti NEC ja NTT esittelivät OFC 2024 -tapahtumassa valtameren -luokan 7 280 km:n siirtokokeen 12-ytimisellä MCF:llä maaliskuussa 2024 (NEC:n lehdistötiedote). Nämä virstanpylväät vahvistavat MCF:n käytännön kannattavuuden pitkillä-matkoilla, suurella{2}}kapasiteetillavedenalainen valokuitukaapelisovelluksia.

Palvelinkeskukset kytkeytyvät toisiinsaovat toinen tärkeä{0}}sovellus, jossa MCF:n korkeat integraatio- ja{1}}tilaa säästävät edut vastaavat suoraan todellisiin-rajoitteisiin. Tekoälykoulutusklusterien skaalautuessa ja itä--länsi-telineiden välisen liikenteen kasvaessa operaattoreiden on sovitettava enemmän kaistanleveyttä olemassa olevaan kanava- ja lokerotilaan. Koska MCF saavuttaa suuremman tiheyden siirron samassa kuitutilavuudessa kuin perinteinen yksimuotokuitu{6}}, se voi vähentää huomattavasti tilaa ja laitteiden käyttöönottokustannuksia näissä tilarajoitteisissa ympäristöissä. NTT on kehittänyt rakennus- ja ylläpitoteknologioita erityisesti neljää -ydintä MCF:ää varten palvelinkeskusten välisissä{10}}linkeissä (NTT, marraskuu 2024).

Runkoverkot ja pitkän matkan{0}}maanpäälliset verkotedustaa seuraavaa rajaa. Kun liikenteen kysyntä lähestyy käytössä olevan yksimuotokuitu-kapasiteetin ylärajaa, operaattorit tarvitsevat SDM-pohjaisia ​​päivityksiävoimansiirtoinfrastruktuuria. MCF:n kyky lisätä kapasiteettia ilman lisäputkistoja tekee siitä tehokkaan päivityspolun olemassa oleville runkokäyville.
 

Multi{0}}ydinkuidun nykyiset tekniset haasteet

Selkeistä kapasiteetti- ja kustannusetuistaan ​​huolimatta MCF ei ole vielä universaali{0}}perinteisen kuidun korvaaja. Laajempi käyttöönotto edellyttää useita teknisiä haasteita.

Inter-ydin ylikuuluminenon suunnittelun perustavanlaatuisin huolenaihe. Koska useilla ytimillä on sama pinnoite, valo voi kytkeytyä vierekkäisten ytimien väliin, etenkin pitkien etäisyyksien päässä. Kuitusuunnittelijat hallitsevat tämän ydinvälin, kaivannon{2}}avusteisten taitekerroinprofiilien ja optimoidun päällystegeometrian avulla. Kuten yllä todettiin, Hengtongin MCF saavuttaa ylikuulumisen enintään −50 dB:n puhtaan piidioksidiydinrakenteen ja suuren tehollisen alueensa ansiosta - taso, joka riittää moniin käytännön sovelluksiin. Tällaisen alhaisen ylikuulumissuorituskyvyn ylläpitäminen jatkuvasti mittakaavassa ja tuhansien kilometrien yli on kuitenkin edelleen aktiivinen tutkimusalue koko alalla.

Fan-in/fan out (FIFO)tarvitaan MCF:n liittämiseen vakio{0}}ydinlaitteistoon. Vaikka merkittävää edistystä on tapahtunut - laitteita, joiden liitosvaimennus on alle 1 dB kanavaa kohden ja ylikuuluminen alle −40 dB, on saatavilla -, mutta jatkuvan, edullisen-FIFO-suorituskyvyn saavuttaminen suurilla ydinmäärillä on edelleen parannusta. Tämä on avaintekijä "plug{8}}and-"-yhteensopivuuden toteuttamisessa, mikä tekee MCF:stä käytännöllisen verkkopäivityksissä.

Jatkoliitos ja liitoslisää monimutkaisuutta. Toisin kuin yksiytiminen kuitu-, MCF-liitos vaatii kaikkien ytimien tarkan pyörityskohdistuksen samanaikaisesti. Erityisiä fuusioliittimiä on kehitetty, mutta prosessi on monimutkaisempi kuin perinteinenkuitujen liittäminen ja testaus.

Vahvistusasettaa toisen haasteen. Moniytimisessä erbium-seostettujen kuituvahvistimien (MC-EDFA) on vahvistettava kaikki ytimet tasaisesti, mikä on monimutkaisempaa kuin yhden ytimen vahvistaminen. Pumpputoimitus ja vahvistuksen tasaus ytimien välillä ovat aktiivisia tutkimusaiheita.

Standardointion käynnissä, mutta ei vielä valmis. ITU-T Study Group 15 on julkaissut teknisiä lisäyksiä SDM-kuidusta, mukaan lukien ITU-T G.Sup.87 (maaliskuu 2025), jossa käsitellään SDM-kuitujen luokittelua, testausmenetelmiä ja käyttöönottoon liittyviä näkökohtia. MCF-liittimiä, kaapeleita ja asennusmenetelmiä koskevia yhtenäisiä standardeja kehitetään kuitenkin edelleen.
 

Hengtongin MCF T&K ja tulevaisuuden näkymät

Hengtong Optoelectronics on vanginnut tarkasti alan trendit ja laatinut MCF-tutkimuksen ja -kehityksen etukäteen. Luotamme siihen, että yhtiön syvällinen tekninen kertyminenvalokuitu- ja kaapelimateriaalitalalla, se on voittanut keskeiset tekniset vaikeudet, kuten alhainen häviö ja alhainen ylikuuluminen, ja onnistuneesti saavuttanut keskeisen läpimurron suuren tehokkaan alueen ultra-alhaisen häviöllisen neljän ytimen-kuidussa, mikä on luonut vankan perustan MCF:n teollistumiselle.

Hengtong aikoo jatkossakin keskittyä 6G-avaruusjaon multipleksointiteknologiaan ja erittäin-pienhäviömateriaalien tuotekehitykseen, optimoida edelleen MCF:n suorituskykyindikaattoreita, murtaa tekninen pullonkaula, jonka vuoksi ydinmäärä on suurempi kuin neljä ydintä, ja edistää tuotteen päivittämistä kohti suurempaa kapasiteettia, pienempää häviötä ja laajempaa sopeutumiskykyä. Yhtiön tavoitteena on myös vahvistaa yhteistyötä maailmanlaajuisten viestintälaitteiden valmistajien, pilvipalveluntarjoajien ja operaattoreiden kanssa edistääkseen MCF:n laajamittaista-sovellusta maailmanlaajuisesti.

MCF-markkinoiden odotetaan kasvavan merkittävästi tulevina vuosina. Market Growth Reportsin markkinatutkimuksen mukaan maailmanlaajuisten MCF-markkinoiden arvoksi arvioitiin noin 16,9 miljoonaa Yhdysvaltain dollaria vuonna 2025, ja sen ennustetaan kasvavan yli 34 %:n vuotuisella kasvuvauhdilla seuraavan vuosikymmenen ajan, mikä johtuu suuren -kapasiteetin optisen lähetyksen kasvavasta kysynnästä merenalaisissa kaapeleissa, datakeskuksissa ja seuraavassa-verkoissa. Jatkuvalla tutkimus- ja kehityspanostuksella Hengtong pyrkii olemaan avaintekijä tällä nopeasti kehittyvällä alalla. Hengtongin laajemmista ominaisuuksista kiinnostuneet lukijat voivat tutustua yrityksen ominaisuuksiinoptisten kaapelien tuotevalikoimajaonnistuneita projektitapauksia.

Usein kysyttyjä kysymyksiä moni{0}}ydinkuidusta

Mikä on moniytiminen kuitu?

Moniytiminen kuitu on optinen kuitu, joka sisältää vähintään kaksi itsenäistä valoa-läpäisevää ydintä yhdessä lasikuoressa. Jokainen ydin voi kuljettaa erillisen tietovirran, jolloin kuitu voi lähettää useita signaaleja rinnakkain käyttämällä avaruusjakoista multipleksointia (SDM). Tämä mahdollistaa yksittäisen-kuidun siirtonopeudet Tbps-tasolla.

Miten MCF eroaa monimuotokuidusta?

Nämä ovat erilaisia ​​käsitteitä. Monimuotokuidussa on yksi, halkaisijaltaan suurempi sydän, joka tukee useita valon etenemismuotoja. Moniytiminen kuitu sisältää useita erillisiä ytimiä, joista jokainen toimii tyypillisesti yksi-tilassa. MCF moninkertaistaa kapasiteetin lisäämällä spatiaalisia kanavia (ytimiä), kun taas monimuotokuitu käyttää erilaisia ​​valotiloja yhdessä ytimessä. Katso tästä kuitutyyppien yksityiskohtainen vertailuopas yksimuotoiseen{0}}vs. monimuotokuituun.

Onko moniytiminen kuitu yhteensopiva olemassa olevien optisten verkkojen kanssa?

MCF voi liittää olemassa olevien yksi{0}}muotokuitulaitteiden kanssa fan-in/fan-out (FIFO) -laitteiden kautta. Hengtongin MCF on suunniteltu yhteensopivaksi olemassa olevien optisten viestintäjärjestelmien kanssa, mikä vähentää asiakkaiden verkkopäivitysten kynnystä. Täysi integrointi voi kuitenkin vaatia myös erikoistuneita liitoslaitteita ja modifioituja vahvistusjärjestelmiä tietystä verkkoarkkitehtuurista riippuen.

Missä MCF:ää otetaan kaupallisesti käyttöön?

Merkittävin kaupallinen käyttöönotto on Google/NEC Taiwan-Philippines-US merenalainen kaapelijärjestelmä, joka käyttää kahta-ydintä MCF:ää. Palvelinkeskusten yhteenliittämistä ja runkoverkkojen päivityksiä odotetaan tapahtuvan. MCF:n kyky saavuttaa korkeampi siirtotiheys samassa kuituvolyymissa tekee siitä erityisen houkuttelevan -tilarajoitteisissa konesaleissa ja sukellusveneissä.

Mitkä ovat suurimmat esteet laajalle levinneelle MCF:lle?

Ensisijaisia ​​esteitä ovat jatkosten ja liittimien monimutkaisuus ja kustannukset, erikoisvahvistimien tarve, epätäydellinen standardointi ja MCF-komponenttien nykyinen korkeampi hinta verrattuna perinteiseen kuituun. Näiden esteiden odotetaan vähenevän, kun tuotantomäärät ja standardit jähmettyvät.

Kuinka monta ydintä moniytimisessä{0}}kuidussa voi olla?

Tutkijat ovat osoittaneet kuituja, joissa on jopa 19 ydintä standardin 125 µm:n suojakuoren halkaisijan sisällä, ja kokeellisia malleja, joissa on vielä suurempi ydinluku, on olemassa. Kaupallisesti saatavilla oleva MCF käyttää yleensä kahdesta neljään ydintä, ja seitsemän -ydintä ja sitä korkeampi malli on aktiivisessa kehitysvaiheessa. Hengtongin nykyinen etenemissuunnitelma sisältää etenemisen neljän-ydinsuunnittelun ulkopuolelle kohti entistä suurempia ydinmääriä.