Знания

Многожильное-волокно (MCF) – это тип оптического волокна, в котором несколько независимых световых-передающих сердцевин объединены в одну нить оболочки с использованием принципа мультиплексирования с пространственным разделением каналов (SDM) для одновременной передачи параллельных потоков данных. В сегодняшнюю эпоху взрывной вычислительной мощности искусственного интеллекта и ускоренного развития технологии 6G оптическая связь -, "информационная артерия" цифровой экономики -, сталкивается с беспрецедентными проблемами пропускной способности. В этой статье рассказывается, что такое многожильный-волоконный кабель, история исследований и разработок, лежащих в его основе, его основные преимущества и сценарии применения, текущие технические проблемы, а также схема Hengtong и будущие перспективы в этой области, помогая вам понять эту ключевую технологию, которая открывает доступ к оптической связи следующего-поколения.
 

Что такое многожильный-волокон и почему это важно сейчас?

Многожильное-волокно — это оптическое волокно, которое содержит две или более отдельных жил внутри одной стеклянной оболочки -, обычно с тем же стандартным внешним диаметром 125 мкм, что и обычное волокно.одномодовое-волокно. Каждое ядро ​​функционирует как независимый канал передачи, позволяя одновременно проходить нескольким оптическим сигналам по одному волокну. Например, четырехжильный-MCF может передавать примерно в четыре раза больше данных, чем одножильный-волоконный кабель при той же физической площади.

Благодаря всесторонней-популяризации искусственного интеллекта, больших данных и облачных вычислений, а также ускоренным пред-исследованиям технологии 6G спрос на передачу данных растет в геометрической прогрессии, а недостатки традиционного одномодового оптоволокна становятся все более заметными. Традиционное одномодовое волокно ограничено нелинейным пределом Шеннона, а его пропускная способность приблизилась к верхнему физическому пределу, что затрудняет поддержку передачи данных на уровне EB-и потребностей в подключении устройств на уровне триллиона- эпохи 6G, а также не может удовлетворить жесткий спрос на межсетевые соединения высокой-плотности в сверх-больших-масштабах.центры обработки данных. Как подтвердили исследователи из таких институтов, как NICT и Технологический университет Эйндховена, ожидается, что скорость передачи данных в оптических сетях выйдет за пределы фундаментальных ограничений нынешних стандартных одномодовых оптоволоконных сетей (Природные коммуникации, 2025 г.).

На этом фоне многожильный-волоконный кабель стал основным решением, позволяющим устранить узкое место в пропускной способности. Добавляя новое измерение - пространства -, MCF создает параллельные оптические пути внутри одного волокна, что часто описывается как переход от «одной-полосы» к «много-полосе».

Преимущества и особенности: больше, чем просто емкость, полная конкурентоспособность

По сравнению с традиционным одномодовым оптоволокном-основные преимущества MCF компании Hengtong отражены в трех аспектах.

Во-первых, мощность достигает экспоненциального роста.Благодаря объединению нескольких независимых ядер в одном волокне MCF эквивалентен обновлению "одной-линии" до "много-линии". Без увеличения количества волокон или прокладки дополнительных трубопроводов пропускную способность можно увеличить в несколько или даже десятки раз, а скорость передачи по одному-волокну может достичь уровня Тбит/с, полностью устраняя узкое место в пропускной способности традиционного волокна. Недавние исследования еще раз подтвердили этот потенциал. - группа международных исследователей продемонстрировала передачу данных петабитного-в-секундного-класса с использованием 19-ядерного MCF со стандартным диаметром оболочки.

Во-вторых, низкие потери, высокая стабильность и адаптация к сложным сценариям.Независимо разработанный компанией Hengtong MCF имеет структуру сердцевины из чистого кремнезема и конструкцию с большой полезной площадью. Затухание на длине волны 1550 нм можно контролировать в пределах 0,17 дБ/км, а перекрестные помехи меньше или равны –50 дБ. Потери сокращаются более чем на 20% по сравнению с традиционным MCF. В то же время он обладает превосходной устойчивостью к высоким и низким температурам и виброустойчивости и может адаптироваться к различным сложным условиям применения, например, на открытом воздухе, на морском дне и в центрах обработки данных.

В-третьих, высокая степень интеграции, высокая адаптивность и снижение затрат на развертывание.Объем MCF эквивалентен объему традиционного одномодового волокна, но с его помощью можно обеспечить более высокую плотность передачи, что позволяет значительно сократить занимаемое пространство и стоимостьукладка волокнаи развертывание оборудования, особенно подходящее для сценариев со строгими требованиями к пространству, таких как центры обработки данных и магистральные сети. В то же время он совместим с существующими системами оптической связи, реализуя принцип «подключи-и-работай» и снижая затраты, а также порог эксплуатации и обслуживания при модернизации клиентской сети. Для сопряжения MCF со стандартным одножильным-оборудованием используются специализированные устройства-входа/разветвления-выхода (FIFO), которые передают свет от отдельных-волоконных волокон в каждую жилу MCF и наоборот.

Многожильное-волокно против одномодового-волокна: основные различия

Описанные выше преимущества становятся более очевидными при прямом сравнении MCF с обычным одномодовым оптоволокном по ключевым параметрам:

Важно отметить, что MCF не заменяет одномодовое волокно во всех сценариях. Для многих существующих сетей доступа и метрополитена традиционныеоптическое волокноостается вполне адекватным. MCF наиболее эффективен там, где основным ограничением является плотность емкости - количество данных на единицу физического пространства -.
 

Ключевые сценарии применения многожильного-оптического волокна

Преимущества MCF - экспоненциального роста емкости, низкие потери, адаптируемость к окружающей среде и снижение затрат на развертывание - делают его особенно хорошо-подходящим для сценариев, в которых пересекаются высокая плотность емкости и ограниченное физическое пространство.

Подводные кабельные системыпредставляют собой наиболее продвинутый вариант коммерческого использования, где особенно ценны низкие-потери и адаптируемые к морскому дну свойства MCF. В 2023 году Google и NEC объявили о первом коммерческом развертывании MCF в подводной кабельной системе Тайвань-Филиппины-США (TPU) с использованием двух-волоконных жил для удвоения пропускной способности каждой нити волокна (Блог Google Cloud). Параллельно NEC и NTT продемонстрировали в марте 2024 года трансокеанский эксперимент по передаче -класса 7280 км с использованием 12-ядерного MCF, представленный на конференции OFC 2024 (Пресс-релиз НЭК). Эти вехи подтверждают практическую жизнеспособность MCF для дальних-перевозок с высокой-пропускной способностью.подводный оптоволоконный кабельприложения.

Соединения центров обработки данных — еще одно-приоритетное приложение, в котором высокая интеграция и-экономия места MCF напрямую решают реальные-мировые ограничения. По мере масштабирования обучающих кластеров искусственного интеллекта и роста трафика между стойками с востока-на запад операторам необходимо увеличить пропускную способность существующих каналов и лотков. Поскольку MCF обеспечивает более высокую плотность передачи при том же объеме волокна, что и традиционное одномодовое волокно, он может значительно сократить пространство и стоимость развертывания оборудования в средах с ограниченным пространством-. Компания NTT разработала технологии строительства и обслуживания специально для четырех-основных MCF в соединениях между-центрами обработки данных (НТТ, ноябрь 2024 г.).

Магистральные и-наземные сети дальней связипредставляют собой следующий рубеж. Поскольку спрос на трафик приближается к пределу пропускной способности развернутого одномодового оптоволокна, операторам связи потребуются обновления на основе SDM- длямагистральная передачаинфраструктура. Способность MCF увеличивать пропускную способность без прокладки дополнительных трубопроводов делает его эффективным путем модернизации существующих магистральных коридоров.
 

Текущие технические проблемы многожильного-волокна

Несмотря на явные преимущества по пропускной способности и стоимости, MCF пока не является универсальной-заменой традиционного оптоволокна. Для более широкого внедрения необходимо решить несколько инженерных проблем.

Меж-перекрестные помехиявляется наиболее фундаментальной проблемой проектирования. Поскольку несколько ядер имеют одну и ту же оболочку, свет может проникать между соседними ядрами, особенно на больших расстояниях. Разработчики оптоволокна решают эту проблему за счет расстояния между сердцевинами, профилей показателя преломления с использованием канавок-и оптимизированной геометрии оболочки. Как отмечалось выше, MCF компании Hengtong обеспечивает перекрестные помехи менее или равные -50 дБ благодаря своей структуре сердцевины из чистого кварца и конструкции с большой эффективной площадью -, уровень, достаточный для многих практических применений. Тем не менее, постоянное поддержание таких низких показателей перекрестных помех в масштабе и на расстоянии в тысячи километров остается активной областью исследований во всей отрасли.

Устройства с разветвлением-входа/разветвления-выхода (FIFO)необходимы для сопряжения MCF со стандартным одноядерным оборудованием. Хотя был достигнут значительный прогресс, - доступны устройства с вносимыми потерями ниже 1 дБ на канал и перекрестными помехами ниже −40 дБ, - достижение стабильной, недорогой-производительности FIFO при большом количестве ядер все еще находится в стадии совершенствования. Это ключевой компонент в реализации совместимости по принципу «подключи-и-работай», который делает MCF практичным для модернизации сети.

Сращивание и коннекторированиедобавить сложности. В отличие от одножильного-волокна, сращивание MCF требует точного вращения всех жил одновременно. Разработаны специализированные сварочные аппараты, но процесс более сложен, чем обычный.сращивание и тестирование волокон.

Усилениепредставляет еще одну проблему. Многожильные-волоконные усилители, легированные эрбием- (MC-EDFA), должны равномерно усиливать все ядра, что сложнее, чем усиление одного ядра. Подача накачки и выравнивание коэффициента усиления между ядрами являются активными темами исследований.

Стандартизациянаходится в стадии разработки, но еще не завершен. 15-я Исследовательская комиссия МСЭ-T опубликовала технические дополнения по волокну SDM, в том числе ITU-T G.Sup.87 (март 2025 г.), в котором рассматриваются классификация волокон SDM, методы тестирования и аспекты развертывания. Однако унифицированные стандарты для разъемов, кабелей и процедур установки MCF все еще находятся в стадии разработки.
 

Исследования и разработки MCF компании Hengtong и перспективы на будущее

Компания Hengtong Optoelectronics чутко уловила тенденции отрасли и заранее подготовила информацию о исследованиях и разработках MCF. Опираясь на глубокие технические накопления компании воптическое волокно и кабельные материалыВ этой области компания преодолела основные технические трудности, такие как низкие потери и низкий уровень перекрестных помех, и успешно добилась ключевого прорыва в области четырехжильного волокна со сверх-малыми потерями-с большой эффективной площадью, заложив прочную основу для индустриализации MCF.

Заглядывая в будущее, Hengtong планирует продолжать концентрироваться на технологии пространственного мультиплексирования 6G и исследованиях и разработках материалов со сверх-низкими потерями, дальнейшей оптимизации показателей производительности MCF, преодолении технического узкого места, связанного с увеличением количества ядер, превышающих четыре, и продвижении продукта для модернизации в сторону большей емкости, меньших потерь и более широкой адаптируемости. Компания также стремится укреплять сотрудничество с мировыми производителями коммуникационного оборудования, поставщиками облачных услуг и операторами для продвижения широкомасштабного-применения MCF по всему миру.

Ожидается, что рынок MCF значительно вырастет в ближайшие годы. Согласно исследованию рынка Market Growth Reports, глобальный рынок MCF в 2025 году оценивался примерно в 16,9 млн долларов США, и, по прогнозам, в течение следующего десятилетия совокупные ежегодные темпы роста составят более 34 %, что обусловлено растущим спросом на оптическую передачу высокой-емкости по подводным кабелям, центрам обработки данных и сетям-поколения. Продолжая инвестировать в исследования, разработки и индустриализацию, Hengtong стремится внести ключевой вклад в эту быстро развивающуюся область. Читатели, интересующиеся более широкими возможностями Hengtong, могут изучить возможности компании.ассортимент оптических кабелейиуспешные кейсы проектов.

Часто задаваемые вопросы о многожильном-волокне

Что такое многожильное-волокно?

Многожильное-волокно – это оптическое волокно, содержащее две или более независимых светопередающих-сердцевин в единой стеклянной оболочке. Каждое ядро ​​может передавать отдельный поток данных, что позволяет волокну передавать несколько сигналов параллельно с использованием мультиплексирования с пространственным разделением каналов (SDM). Это обеспечивает скорость передачи данных по одному-волокну на уровне Тбит/с.

Чем MCF отличается от многомодового волокна?

Это разные понятия. Многомодовое волокно имеет одну сердцевину большего диаметра, которая поддерживает несколько режимов распространения света. Многожильный-волокон имеет несколько отдельных жил, каждое из которых обычно работает в одном-режиме. MCF увеличивает пропускную способность за счет добавления пространственных каналов (ядер), в то время как многомодовое волокно использует разные световые режимы в пределах одного ядра. Подробное сравнение типов волокон см. здесь.руководство по выбору одномодового-волокна и многомодового волокна.

Совместимо ли многожильное-волокно с существующими оптическими сетями?

MCF может взаимодействовать с существующим-оптоволоконным оборудованием через устройства с разветвлением-входа/разветвления-выхода (FIFO). MCF компании Hengtong спроектирован так, чтобы быть совместимым с существующими системами оптической связи, что снижает порог модернизации сети клиента. Однако полная интеграция может также потребовать специализированного оборудования для сращивания и модифицированных систем усиления в зависимости от конкретной сетевой архитектуры.

Где MCF применяется в коммерческих целях?

Наиболее заметным коммерческим внедрением является подводная кабельная система Google/NEC на Тайване-Филиппинах-США, в которой используется двух-жильный MCF. Ожидается, что за этим последуют межсоединения центров обработки данных и модернизация магистральных сетей. Способность MCF обеспечивать более высокую плотность передачи при том же объеме волокна делает его особенно привлекательным для центров обработки данных с ограниченным пространством-и подводных лодок.

Каковы основные препятствия на пути широкого внедрения MCF?

К основным препятствиям относятся сложность и стоимость сращивания и подключения, необходимость в специализированных усилителях, неполная стандартизация и текущая надбавка к цене компонентов MCF по сравнению с обычным волокном. Ожидается, что эти барьеры уменьшатся по мере укрепления масштабов производства и стандартов.

Сколько ядер может иметь многожильное-волокно?

Исследователи продемонстрировали волокна с числом сердцевин до 19 при стандартном диаметре оболочки 125 мкм, а также существуют экспериментальные конструкции с еще большим количеством сердцевин. Коммерчески доступные MCF обычно используют от двух до четырех ядер, а семиядерные-и более высокие модели находятся в активной разработке. Текущая дорожная карта Hengtong включает в себя переход от четырех-ядерных проектов к еще большему числу ядер.