Znanje

Više{0}}jezgreno vlakno (MCF) vrsta je optičkog vlakna koje integrira više neovisnih jezgri-za prijenos svjetlosti unutar jedne niti omotača, koristeći princip koji se naziva prostorno multipleksiranje (SDM) za simultani prijenos paralelnih tokova podataka. U današnjoj eri eksplozivne računalne snage umjetne inteligencije i ubrzanog razvoja 6G tehnologije, optička komunikacija - "informacijska arterija" digitalnog gospodarstva - suočava se s izazovima kapaciteta bez presedana. Ovaj članak istražuje što je višejezgreno vlakno, pozadinu istraživanja i razvoja iza njega, njegove osnovne prednosti i scenarije primjene, trenutne tehničke izazove, kao i Hengtongov izgled i buduće izglede u ovom području, pomažući vam da razumijete ovu ključnu tehnologiju koja otključava optičku komunikaciju sljedeće-generacije.
 

Što je Multi{0}}Core Fiber i zašto je to sada važno?

Više{0}}jezgreno vlakno odnosi se na optičko vlakno koje sadrži dvije ili više odvojenih jezgri unutar jedne staklene obloge - obično s istim standardnim vanjskim promjerom od 125 µm koji koriste konvencionalnijedno{0}}modno vlakno. Svaka jezgra funkcionira kao neovisni prijenosni kanal, dopuštajući višestrukim optičkim signalima da putuju kroz jedno vlakno istovremeno. Četvero-jezgreni MCF, na primjer, može prenijeti otprilike četiri puta više podataka nego jedno-jezgreno vlakno unutar istog fizičkog otiska.

S-dubinskom popularizacijom umjetne inteligencije, velikih podataka i računalstva u oblaku, kao i ubrzanim pred-istraživanjima 6G tehnologije, potražnja za prijenosom podataka pokazala je eksponencijalni rast, a nedostaci tradicionalnih jednom-modnih vlakana postali su sve istaknutiji. Tradicionalno jedno-modno vlakno ograničeno je nelinearnim Shannonovim ograničenjem, a njegov kapacitet prijenosa približio se fizičkoj gornjoj granici, što otežava podržavanje prijenosa podataka na razini EB-i potrebe za povezivanjem uređaja na trilijun-razine u eri 6G, niti može zadovoljiti krutu potražnju za međupovezivanjem visoke-gustoće u ultra-velikom-razmjerupodatkovni centri. Kao što su potvrdili istraživači na institucijama uključujući NICT i Tehnološko sveučilište u Eindhovenu, očekuje se da će brzine prijenosa podataka u optičkim mrežama narasti iznad temeljnih ograničenja trenutnih standardnih jedno-modnih optičkih mreža (Nature Communications, 2025).

U tom kontekstu, više{0}}jezgreno vlakno pojavilo se kao ključno rješenje za razbijanje uskog grla kapaciteta. Dodavanjem nove dimenzije - razmak - MCF stvara paralelne optičke staze unutar jednog vlakna, što se često opisuje kao nadogradnja s "jedne-trake" na "više-trake."

Prednosti i značajke: Više od kapaciteta, sveobuhvatna konkurentnost

U usporedbi s tradicionalnim jednom-modnim vlaknom, temeljne prednosti Hengtongovog MCF-a ogledaju se u tri aspekta.

Prvo, kapacitet postiže eksponencijalni rast.Integracijom više neovisnih jezgri u jedno vlakno, MCF je ekvivalentan nadogradnji "jedne-trake" na "više-trake." Bez povećanja broja vlakana ili polaganja dodatnih cjevovoda, kapacitet prijenosa može se povećati nekoliko puta ili čak desetke puta, a brzina prijenosa jednog-vlakna može doseći razinu Tbps, savršeno razbijajući usko grlo kapaciteta tradicionalnih vlakana. Nedavna istraživanja dodatno su potvrdila ovaj potencijal - tim međunarodnih istraživača demonstrirao je petabit-po-sekundi-klasu prijenosa podataka koristeći 19-jezgreni MCF sa standardnim promjerom obloge.

Drugo, mali gubici, visoka stabilnost i prilagodba složenim scenarijima.Hengtongov neovisno razvijen MCF usvaja strukturu jezgre od čistog silicijevog dioksida i dizajn velike učinkovite površine. Prigušenje na 1550 nm može se kontrolirati unutar 0,17 dB/km, a preslušavanje je manje ili jednako -50 dB. Gubitak je smanjen za više od 20% u usporedbi s tradicionalnim MCF-om. Istodobno, ima izvrsnu otpornost na visoke i niske temperature i otpornost na vibracije, te se može prilagoditi različitim okruženjima složene primjene kao što su vani, morsko dno i podatkovni centri.

Treće, visoka integracija, visoka prilagodljivost i smanjeni troškovi implementacije.Volumen MCF-a jednak je volumenu tradicionalnog jedno-modnog vlakna, ali može postići prijenos veće gustoće, što može uvelike smanjiti prostor i cijenupolaganje vlakanai postavljanje opreme, posebno pogodno za scenarije sa strogim prostornim zahtjevima kao što su podatkovni centri i okosnice mreža. U isto vrijeme, kompatibilan je s postojećim optičkim komunikacijskim sustavima, ostvarujući "plug-and-play" i smanjujući troškove i prag rada i održavanja nadogradnje korisničke mreže. Za povezivanje MCF-a sa standardnom jednom-jezgrenom opremom koriste se specijalizirani ventilator-in/fan-out (FIFO) uređaji koji povezuju svjetlost iz pojedinačnih jedno-jezgrenih vlakana u svaku jezgru MCF-a i obrnuto.

Više{0}}jezgreno vlakno u odnosu na jedno-modno vlakno: ključne razlike

Gore opisane prednosti postaju jasnije uspoređujući MCF izravno s konvencionalnim jednom-modnim vlaknom po ključnim parametrima:

Važno je napomenuti da MCF ne zamjenjuje jedno-modno vlakno u svim scenarijima. Za mnoge postojeće pristupne i metro mreže, konvencionalnooptičko vlaknoostaje savršeno adekvatan. MCF je najuvjerljiviji tamo gdje je gustoća kapaciteta - količina podataka po jedinici fizičkog prostora - primarno ograničenje.
 

Ključni scenariji primjene za više{0}}jezgrena vlakna

Prednosti MCF-a - eksponencijalni rast kapaciteta, mali gubici, prilagodljivost okolišu i smanjeni troškovi implementacije - čine ga posebno-prikladnim za scenarije u kojima se presijecaju velika gustoća kapaciteta i ograničen fizički prostor.

Podmorski kabelski sustavipredstavljaju najnapredniji slučaj komercijalne upotrebe, gdje su svojstva MCF-a niski-gubitak i-prilagodljivost morskom dnu posebno vrijedna. Godine 2023. Google i NEC najavili su prvu komercijalnu implementaciju MCF-a na Tajvanu-Filipinima-SAD (TPU) podmorskog kabelskog sustava, koristeći vlakno s dvije-jezgre za udvostručenje kapaciteta po vlaknu (Google Cloud blog). Paralelno, NEC i NTT su u ožujku 2024. demonstrirali transoceanski-eksperiment prijenosa klase 7280 km koristeći 12-jezgreni MCF, predstavljen na OFC-u 2024 (NEC priopćenje za javnost). Ove prekretnice potvrđuju praktičnu održivost MCF-a za dug-put, veliki-kapacitetpodvodni optički kabelaplikacije.

Interkonekcije podatkovnog centrasu još jedna aplikacija visokog-prioriteta gdje visoka integracija i prednosti-uštede prostora MCF-a izravno rješavaju-ograničenja stvarnog svijeta. Kako se klasteri za obuku AI povećavaju, a promet na istok-zapad između regala raste, operateri moraju uklopiti veću propusnost u postojeći prostor za kanale i ladice. Budući da MCF postiže prijenos veće gustoće u istom volumenu vlakana kao tradicionalna jedno-modna vlakna, može uvelike smanjiti prostor i troškove postavljanja opreme u ovim-ograničenim prostorom. NTT je razvio tehnologije izgradnje i održavanja posebno za četiri-jezgre MCF u među-vezama podatkovnih centara (NTT, studeni 2024).

Okosnice i zemaljske-mreže dugog dometapredstavljaju sljedeću granicu. Kako se potražnja za prometom približava gornjoj granici kapaciteta postavljenog jedno-optičnog vlakna, operateri će trebati nadogradnje temeljene na SDM-zaokosnica prijenosainfrastruktura. Sposobnost MCF-a da poveća kapacitet bez polaganja dodatnih cjevovoda čini ga učinkovitim putem nadogradnje za postojeće koridore okosnice.
 

Trenutačni tehnički izazovi više-jezgrenih vlakana

Unatoč jasnom kapacitetu i prednostima u cijeni, MCF još uvijek nije univerzalna zamjena za konvencionalna vlakna. Za širu primjenu potrebno je riješiti nekoliko inženjerskih izazova.

Među{0}}preslušavanje jezgreje najosnovnija briga dizajna. Budući da više jezgri dijeli istu oblogu, svjetlost se može spajati između susjednih jezgri, osobito na velikim udaljenostima. Projektanti vlakana to uspijevaju pomoću razmaka između jezgri, profila-potpomognutog indeksa loma i optimizirane geometrije obloge. Kao što je gore navedeno, Hengtongov MCF postiže preslušavanje manje od ili jednako -50 dB kroz strukturu jezgre od čistog silicijevog dioksida i dizajn velike efektivne površine - što je razina dovoljna za mnoge praktične primjene. Međutim, održavanje tako niske performanse preslušavanja dosljedno na razini i na tisućama kilometara ostaje aktivno područje istraživanja u cijeloj industriji.

Fan{0}}in/fan-uređaji (FIFO).potrebni su za povezivanje MCF-a sa standardnom jednom{0}}opremom. Iako je postignut značajan napredak - dostupni su uređaji s unesenim gubitkom ispod 1 dB po kanalu i preslušavanjem ispod -40 dB - postizanje dosljednih,-cijenovnih FIFO performansi na velikom broju jezgri još uvijek se usavršava. Ovo je ključna komponenta u ostvarivanju kompatibilnosti "plug-and-play" koja MCF čini praktičnim za mrežne nadogradnje.

Spajanje i povezivanjedodati složenost. Za razliku od jedno-jezgrenog vlakna, MCF spajanje zahtijeva precizno rotacijsko poravnanje svih jezgri istovremeno. Razvijeni su specijalizirani uređaji za spajanje fuzije, ali postupak je složeniji od konvencionalnogspajanje vlakana i ispitivanje.

Pojačanjepredstavlja još jedan izazov. Višejezgrena pojačala s-erbijem-svjetlovodom (MC-EDFA) moraju jednoliko pojačati sve jezgre, što je složenije od pojačanja jedne jezgre. Isporuka pumpe i izjednačavanje pojačanja kroz jezgre aktivne su istraživačke teme.

Standardizacijaje u tijeku, ali još nije dovršen. ITU-T Study Group 15 objavila je tehničke dodatke o SDM vlaknu, uključujući ITU-T G.Sup.87 (ožujak 2025.), koji se bavi klasifikacijom SDM vlakana, metodama ispitivanja i razmatranjima postavljanja. Međutim, jedinstveni standardi za MCF konektore, kabele i postupke instalacije još su u razvoju.
 

Hengtongovo istraživanje i razvoj MCF-a i budućnost

Hengtong Optoelectronics pažljivo je uhvatio industrijske trendove i unaprijed postavio istraživanje i razvoj MCF-a. Oslanjajući se na duboku tehničku akumulaciju tvrtke umaterijali za optička vlakna i kabelepolju, prevladao je osnovne tehničke poteškoće kao što su niski gubici i niske preslušavanja, i uspješno postigao ključni napredak u ultra-četverojezgrenim vlaknima s ultra-niskim gubicima velike efektivne površine, postavljajući čvrste temelje za industrijalizaciju MCF-a.

Gledajući unaprijed, Hengtong se planira nastaviti fokusirati na 6G tehnologiju svemirskog multipleksiranja i istraživanje i razvoj materijala s ultra-niskim gubicima, dodatno optimizirajući pokazatelje izvedbe MCF-a, probijajući tehničko usko grlo većeg broja jezgri iznad četiri jezgre i promičući proizvod za nadogradnju prema većem kapacitetu, manjim gubicima i široj prilagodljivosti. Tvrtka također ima za cilj ojačati suradnju s globalnim proizvođačima komunikacijske opreme, pružateljima usluga u oblaku i operaterima za promicanje široke-primjene MCF-a u cijelom svijetu.

Očekuje se da će MCF tržište značajno rasti u nadolazećim godinama. Prema istraživanju tržišta iz Market Growth Reports, globalno MCF tržište procijenjeno je na približno 16,9 milijuna USD u 2025. i predviđa se da će rasti ukupnom godišnjom stopom rasta od preko 34% kroz sljedeće desetljeće, potaknuto rastućom potražnjom za optičkim prijenosom velikog-kapaciteta u podmorskim kabelima, podatkovnim centrima i mrežama sljedeće-generacije. S kontinuiranim ulaganjem u istraživanje i razvoj i industrijalizaciju, Hengtong ima za cilj dati ključni doprinos ovom području koje se brzo razvija. Čitatelji zainteresirani za Hengtongove šire mogućnosti mogu istražiti mogućnosti tvrtkeasortiman optičkih kabelaislučajevi uspješnih projekata.

Često postavljana pitanja o više-jezgrenim vlaknima

Što je vlakno s više jezgri?{0}}

Više{0}}jezgreno vlakno je optičko vlakno koje sadrži dvije ili više neovisnih jezgri-za prijenos svjetlosti unutar jedne staklene obloge. Svaka jezgra može nositi zaseban tok podataka, omogućujući vlaknu paralelni prijenos više signala pomoću prostorno podijeljenog multipleksiranja (SDM). To omogućuje brzine prijenosa jednog-fibera na razini Tbps.

Kako se MCF razlikuje od multimodnog vlakna?

To su različiti pojmovi. Višemodno vlakno ima jednu jezgru većeg promjera koja podržava više načina širenja svjetlosti. Vlakno s više-jezgri ima više zasebnih jezgri, od kojih svaka obično radi u jednom-načinu rada. MCF višestruko povećava kapacitet dodavanjem prostornih kanala (jezgri), dok višemodno vlakno koristi različite svjetlosne modove unutar jedne jezgre. Za detaljnu usporedbu vrsta vlakana, pogledajte ovovodič za jedno-modno vlakno u odnosu na višemodno vlakno.

Je li više{0}}jezgreno vlakno kompatibilno s postojećim optičkim mrežama?

MCF se može povezati s postojećom opremom za jedno-optično vlakno putem ventilator-in/fan{2}}out (FIFO) uređaja. Hengtongov MCF dizajniran je tako da bude kompatibilan s postojećim optičkim komunikacijskim sustavima, smanjujući prag za nadogradnju korisničke mreže. Međutim, potpuna integracija također može zahtijevati specijaliziranu opremu za spajanje i modificirane sustave pojačanja, ovisno o specifičnoj mrežnoj arhitekturi.

Gdje se MCF komercijalno primjenjuje?

Najznačajnija komercijalna implementacija je Google/NEC Tajvan-Filipini-američki podmorski kabelski sustav, koji koristi dvo-jezgreni MCF. Očekuje se da će uslijediti međusobno povezivanje podatkovnih centara i nadogradnje okosnice mreže. Sposobnost MCF-a da postigne prijenos veće gustoće u istom volumenu vlakana čini ga posebno privlačnim za prostor-ograničena podatkovna središta i podmorska okruženja.

Koje su glavne prepreke širokom prihvaćanju MCF-a?

Primarne prepreke uključuju složenost i cijenu spajanja i povezivanja, potrebu za specijaliziranim pojačalima, nepotpunu standardizaciju i trenutnu premiju cijene MCF komponenti u usporedbi s konvencionalnim vlaknima. Očekuje se da će se te prepreke smanjiti kako se razmjeri proizvodnje i standardi učvršćuju.

Koliko jezgri može imati više{0}}vodno vlakno?

Istraživači su demonstrirali vlakna s do 19 jezgri unutar standardnog promjera obloge od 125 µm, a postoje eksperimentalni dizajni s još većim brojem jezgri. Komercijalno dostupan MCF obično koristi dvije do četiri jezgre, sa sedam-jezgrenim i višim dizajnom u aktivnom razvoju. Trenutačni Hengtongov plan uključuje napredak od četiri-jezgre dizajna prema još većem broju jezgri.