Cunoştinţe

Fibra multi-core (MCF) este un tip de fibră optică care integrează mai multe nuclee-independente de transmitere a luminii într-un singur fir de placare, folosind un principiu numit multiplexare prin diviziune spațială (SDM) pentru a transmite fluxuri de date paralele simultan. În epoca actuală a puterii de calcul explozive AI și a evoluției accelerate a tehnologiei 6G, comunicarea optică - „artera informațională” a economiei digitale - se confruntă cu provocări de capacitate fără precedent. Acest articol explorează ce este fibra multi-core, fundalul cercetării și dezvoltării din spatele acesteia, avantajele sale principale și scenariile de aplicare, provocările tehnice actuale, precum și aspectul Hengtong și perspectivele de viitor în acest domeniu, ajutându-vă să înțelegeți această tehnologie cheie care deblochează comunicația optică de-generație următoare.
 

Ce este fibra multi-core și de ce contează acum?

Fibră multi-nucleu se referă la o fibră optică care conține două sau mai multe miezuri separate într-o singură placare de sticlă -, de obicei, cu același diametru exterior standard de 125 µm utilizatfibră mono{0}mod. Fiecare nucleu funcționează ca un canal de transmisie independent, permițând mai multor semnale optice să circule printr-o fibră simultan. Un MCF cu patru-nuclee, de exemplu, poate transporta aproximativ de patru ori mai mult decât datele unei fibre cu un singur-nucleu în aceeași amprentă fizică.

Odată cu-popularizarea în profunzime a inteligenței artificiale, a datelor mari și a cloud computingului, precum și a cercetării pre-accelerate a tehnologiei 6G, cererea pentru transmisia de date a înregistrat o creștere exponențială, iar deficiențele fibrelor tradiționale cu un singur-mod au devenit din ce în ce mai importante. Fibra tradițională unic-mod este limitată de limita Shannon neliniară, iar capacitatea sa de transmisie s-a apropiat de limita superioară fizică, ceea ce face dificilă suportarea nevoilor de transmisie de date la nivel EB{-și nivel de trilioane-de conexiune a dispozitivelor din era 6G și nici nu poate satisface cererea rigidă de interconectare de-densitate înaltă în {{1}{1}{1}{1}{1}{1}{1}{1}{1}{1}{1} {1}{1}{1}{1}{1}{1}{1}{1}{1}{1}{1}{1}{1}{1}{1}{1}{1}{1}{1}{1{1} mai dificilăcentre de date. După cum au confirmat cercetătorii de la instituții precum NICT și Universitatea de Tehnologie Eindhoven, se așteaptă ca ratele de date din rețelele optice să crească dincolo de limitele fundamentale ale rețelelor standard de fibră cu un singur-mod actual (Nature Communications, 2025).

În acest context, fibra multi-core a apărut ca soluție de bază pentru a elimina blocajul capacității. Prin adăugarea unei noi dimensiuni - spațiu -, MCF creează căi optice paralele într-o singură fibră, adesea descrisă ca trecerea de la o „bandă unică-” la o „bandă multi-”.

Avantaje și caracteristici: Mai mult decât capacitate, competitivitate cuprinzătoare

În comparație cu fibra tradițională cu un singur mod-, avantajele de bază ale MCF Hengtong se reflectă în trei aspecte.

În primul rând, capacitatea realizează o creștere exponențială.Prin integrarea mai multor nuclee independente într-o singură fibră, MCF este echivalent cu actualizarea unei „bande cu o singură-bandă” la o „bandă cu mai multe-”. Fără a crește numărul de fibre sau a așeza conducte suplimentare, capacitatea de transmisie poate fi mărită de câteva ori sau chiar de zeci de ori, iar rata de transmisie cu o singură-fibră poate atinge nivelul Tbps, rupând perfect blocajul de capacitate al fibrei tradiționale. Cercetările recente au confirmat și mai mult acest potențial - o echipă de cercetători internaționali a demonstrat transmisia de date petabit-pe{-a doua{-, utilizând un MCF cu 19 nuclee cu un diametru de placare standard.

În al doilea rând, pierderi reduse, stabilitate ridicată și adaptare la scenarii complexe.MCF dezvoltat independent de Hengtong adoptă o structură de miez de siliciu pur și un design de suprafață mare eficientă. Atenuarea la 1550 nm poate fi controlată cu 0,17 dB/km, iar diafonia este mai mică sau egală cu -50 dB. Pierderea este redusă cu mai mult de 20% în comparație cu MCF tradițional. În același timp, are o rezistență excelentă la temperaturi ridicate și scăzute și rezistență la vibrații și se poate adapta la diferite medii de aplicații complexe, cum ar fi în aer liber, fundul mării și centrele de date.

În al treilea rând, integrare ridicată, adaptabilitate ridicată și costuri reduse de implementare.Volumul MCF este echivalent cu cel al fibrei tradiționale unic{0}mod, dar poate obține o densitate mai mare de transmisie, ceea ce poate reduce foarte mult spațiul și costulașezarea fibrelorși implementarea echipamentelor, potrivite în special pentru scenarii cu cerințe stricte de spațiu, cum ar fi centrele de date și rețelele backbone. În același timp, este compatibil cu sistemele de comunicații optice existente, realizând „plug-and-play” și reducând costurile și pragul de operare și întreținere al upgrade-urilor rețelei clienților. Pentru a interfața MCF cu echipamente standard cu un singur nucleu, sunt utilizate dispozitive specializate de intrare/ieșire ventilator (FIFO), care cuplează lumina de la fibre individuale cu un singur nucleu în fiecare miez al MCF și invers.

Fibră multi-core vs. Fibră cu un singur-mod: diferențe cheie

Avantajele descrise mai sus devin mai clare atunci când se compară direct MCF cu fibra convențională unic{0}mod în funcție de parametrii cheie:

Este important să rețineți că MCF nu înlocuiește fibra monomod-în toate scenariile. Pentru multe rețele de acces și metrou existente, convenționalefibra opticarămâne perfect adecvat. MCF este cel mai convingător acolo unde densitatea capacității - cantitatea de date per unitate de spațiu fizic - este constrângerea principală.
 

Scenarii cheie de aplicație pentru fibra multi-core

Avantajele MCF - creștere exponențială a capacității, pierderi reduse, adaptabilitate la mediu și costuri reduse de implementare - îl fac deosebit de potrivit-pentru scenariile în care se intersectează densitatea mare a capacității și spațiul fizic limitat.

Sisteme de cabluri submarinereprezintă cel mai avansat caz de utilizare comercială, unde proprietățile MCF cu pierderi reduse și pe fundul mării-sunt deosebit de valoroase. În 2023, Google și NEC au anunțat prima implementare comercială a MCF în sistemul de cablu submarin din Taiwan-Filipine-SUA (TPU), folosind două-nuclee de fibră pentru a dubla capacitatea per fir de fibră (Blog Google Cloud). În paralel, NEC și NTT au demonstrat un experiment de transmisie transoceanic-clasa 7.280 km folosind MCF cu 12 nuclee în martie 2024, prezentat la OFC 2024 (Comunicat de presă NEC). Aceste etape confirmă viabilitatea practică a MCF pentru-distanță lungă, de-capacitate marecablu subacvatic de fibră opticăaplicatii.

Interconexiunile centrului de datesunt o altă aplicație cu-prioritate ridicată în care avantajele MCF de integrare ridicată și de economisire-de spațiu abordează direct constrângerile-lumii reale. Pe măsură ce grupurile de antrenament AI cresc și traficul de est-vest între rafturi crește, operatorii trebuie să încadreze mai multă lățime de bandă în conductele și spațiul existent. Deoarece MCF realizează o densitate mai mare de transmisie în același volum de fibre ca fibra tradițională cu un singur mod, poate reduce foarte mult spațiul și costul implementării echipamentelor în aceste medii cu spațiu-constrâns. NTT a dezvoltat tehnologii de construcție și întreținere special pentru patru-MCF de bază în legăturile inter-centre de date (NTT, noiembrie 2024).

Rețele terestre vertebrate și-pe distanță lungăreprezintă următoarea frontieră. Pe măsură ce cererea de trafic se apropie de plafonul de capacitate al fibrei mono-model implementate, transportatorii vor avea nevoie de upgrade-uri bazate pe SDM-pentrutransmisie coloană vertebralăinfrastructură. Capacitatea MCF de a crește capacitatea fără a instala conducte suplimentare îl face o cale eficientă de modernizare pentru coridoarele existente.
 

Provocările tehnice actuale ale fibrei multi-core

În ciuda capacității sale clare și a avantajelor de cost, MCF nu reprezintă încă o scădere universală-în înlocuirea fibrei convenționale. Mai multe provocări de inginerie trebuie abordate pentru o adoptare mai largă.

Inter-core crosstalkeste cea mai fundamentală preocupare de proiectare. Deoarece mai multe miezuri au aceeași placare, lumina se poate cupla între miezuri adiacente, în special pe distanțe lungi. Proiectanții de fibre gestionează acest lucru prin spațierea nucleelor, profilele cu indicele de refracție asistate de șanț-și geometria de placare optimizată. După cum s-a menționat mai sus, MCF-ul lui Hengtong realizează o diafonie mai mică sau egală cu -50 dB prin structura sa de bază de siliciu pur și designul unei zone efective mari - un nivel suficient pentru multe aplicații practice. Cu toate acestea, menținerea unei astfel de performanțe scăzute de diafonie în mod constant la scară și pe mii de kilometri rămâne un domeniu activ de cercetare în industrie.

Dispozitive de intrare/ieșire a ventilației (FIFO).sunt necesare pentru a interfata MCF cu echipamente standard unic{0}core. Deși s-au înregistrat progrese semnificative, - sunt disponibile dispozitive cu pierderi de inserție sub 1 dB pe canal și diafonie sub −40 dB -, obținând performanțe FIFO consecvente,-la costuri reduse pentru un număr mare de nuclee, este încă în curs de rafinare. Aceasta este o componentă cheie în realizarea compatibilității „plug-and-play” care face ca MCF să fie practic pentru upgrade-urile de rețea.

Îmbinare și conectareadaugă complexitate. Spre deosebire de fibrele cu un singur-nucleu, îmbinarea MCF necesită o aliniere rotativă precisă a tuturor miezurilor simultan. S-au dezvoltat matisoare de fuziune specializate, dar procesul este mai complex decât cel convenționalîmbinarea și testarea fibrelor.

Amplificareprezintă o altă provocare. Amplificatoarele cu fibră dopată cu mai multe-erbiu- (MC-EDFA) trebuie să amplifice toate nucleele în mod uniform, ceea ce este mai complex decât amplificarea unui singur nucleu. Livrarea pompei și egalizarea câștigurilor între nuclee sunt subiecte de cercetare active.

Standardizareeste în desfășurare, dar nu este încă finalizată. Grupul de studiu 15 al ITU-T a publicat suplimente tehnice despre fibra SDM, inclusiv ITU-T G.Sup.87 (martie 2025), care abordează clasificarea fibrelor SDM, metodele de testare și considerațiile privind implementarea. Cu toate acestea, standardele unificate pentru conectorii, cablurile și procedurile de instalare MCF sunt încă în curs de dezvoltare.
 

Hengtong MCF R&D și perspective de viitor

Hengtong Optoelectronics a surprins cu atenție tendințele industriei și a prezentat MCF R&D în avans. Bazându-se pe acumularea profundă tehnică a companiei înfibre optice și materiale pentru cabluriîn domeniu, a depășit dificultățile tehnice de bază, cum ar fi pierderea redusă și diafonia redusă, și a realizat cu succes o descoperire esențială în domeniul fibrelor cu patru nuclee cu o suprafață eficientă mare cu pierderi reduse, cu patru-, punând o bază solidă pentru industrializarea MCF.

În perspectivă, Hengtong intenționează să se concentreze în continuare pe tehnologia de multiplexare a diviziei spațiale 6G și pe cercetarea și dezvoltarea materialelor cu pierderi ultra-scăzute, optimizând în continuare indicatorii de performanță ai MCF, depășind blocajul tehnic al numărului mai mare de nuclee dincolo de patru nuclee și promovând actualizarea produsului către o capacitate mai mare, pierderi mai mici și o adaptabilitate mai largă. Compania își propune, de asemenea, să consolideze cooperarea cu producătorii globali de echipamente de comunicații, furnizorii de servicii cloud și operatorii pentru a promova aplicarea-la scară largă a MCF la nivel mondial.

Piața MCF este de așteptat să crească semnificativ în următorii ani. Conform cercetării de piață din Market Growth Reports, piața globală MCF a fost evaluată la aproximativ 16,9 milioane USD în 2025 și se estimează că va crește cu o rată de creștere anuală compusă de peste 34% în următorul deceniu, determinată de creșterea cererii de transmisie optică de-capacitate mare în cabluri submarine, centre de date și rețele de{5}}generație următoare. Cu investiții continue în cercetare și dezvoltare și industrializare, Hengtong își propune să fie un contributor cheie la acest domeniu în evoluție rapidă. Cititorii interesați de capacitățile mai largi ale Hengtong le pot explora pe cele ale companieigama de produse cablu opticşicazuri de proiecte de succes.

Întrebări frecvente despre fibra multi-core

Ce este fibra multi-core?

Fibra cu mai multe-nuclee este o fibră optică care conține două sau mai multe miezuri independente care transmit-lumină într-o singură placare de sticlă. Fiecare nucleu poate transporta un flux de date separat, permițând fibrei să transmită mai multe semnale în paralel folosind multiplexarea prin diviziune spațială (SDM). Aceasta permite rate de transmisie cu o singură-fibră la nivel Tbps.

Cum diferă MCF de fibra multimodală?

Acestea sunt concepte diferite. Fibra multimodală are un singur miez cu un diametru mai mare care acceptă mai multe moduri de propagare a luminii. Fibra cu mai multe-nuclee are mai multe nuclee separate, fiecare funcționând de obicei într-un singur-mod. MCF multiplică capacitatea prin adăugarea de canale spațiale (nuclee), în timp ce fibra multimodală utilizează diferite moduri de lumină într-un singur nucleu. Pentru o comparație detaliată a tipurilor de fibre, consultați aceastaghid pentru fibră mono-mod vs. multimod.

Este fibra multi-core compatibilă cu rețelele optice existente?

MCF poate interfața cu echipamentele existente cu fibră unic{0}mode prin intermediul dispozitivelor FIFO (fan{1}}in/fan{2}out). MCF Hengtong este proiectat pentru a fi compatibil cu sistemele de comunicații optice existente, reducând pragul pentru upgrade-urile rețelei clienților. Cu toate acestea, integrarea completă poate necesita, de asemenea, echipamente specializate de îmbinare și sisteme de amplificare modificate, în funcție de arhitectura specifică a rețelei.

Unde este implementat comercial MCF?

Cea mai notabilă implementare comercială este sistemul de cablu submarin Google/NEC Taiwan-Filipine-SUA, care utilizează două-nuclee MCF. Se așteaptă să urmeze interconexiunile centrelor de date și actualizările rețelei principale. Capacitatea MCF de a obține o densitate mai mare de transmisie în același volum de fibră îl face deosebit de atractiv pentru centrele de date și mediile submarine cu spațiu-constrâns.

Care sunt principalele bariere în calea adoptării pe scară largă a MCF?

Barierele principale includ complexitatea și costul îmbinării și conectorizării, nevoia de amplificatoare specializate, standardizarea incompletă și prețul actual al componentelor MCF în comparație cu fibra convențională. Se așteaptă ca aceste bariere să scadă pe măsură ce scara și standardele de producție se consolidează.

Câte nuclee poate avea o fibră multi-core?

Cercetătorii au demonstrat fibre cu până la 19 nuclee într-un diametru standard de placare de 125 µm și există modele experimentale cu un număr și mai mare de nuclee. MCF disponibil comercial utilizează de obicei două până la patru nuclee, cu șapte-nuclee și modele mai mari în dezvoltare activă. Foaia de parcurs actuală a lui Hengtong include progresia dincolo de patru-design-uri de bază către un număr și mai mare de core.