Kunnskap

Multi-core fiber (MCF) er en type optisk fiber som integrerer flere uavhengige lystransmitterende-kjerner i en enkelt tråd av kledning, ved å bruke et prinsipp som kalles space division multiplexing (SDM) for å overføre parallelle datastrømmer samtidig. I dagens epoke med eksplosiv AI-datakraft og akselerert utvikling av 6G-teknologi, står optisk kommunikasjon - «informasjonspulsåren» i den digitale økonomien - overfor enestående kapasitetsutfordringer. Denne artikkelen utforsker hva flerkjernefiber er, FoU-bakgrunnen bak den, kjernefordelene og applikasjonsscenarioene, nåværende tekniske utfordringer, samt Hengtongs utforming og fremtidsutsikter på dette feltet, og hjelper deg å forstå denne nøkkelteknologien som låser opp neste-generasjons optisk kommunikasjon.
 

Hva er multi-kjernefiber og hvorfor er det viktig nå?

Multi-fiber refererer til en optisk fiber som inneholder to eller flere separate kjerner i en enkelt glasskledning -, vanligvis med samme standard 125 µm ytre diameter som brukes av konvensjonelleenkelt-modusfiber. Hver kjerne fungerer som en uavhengig overføringskanal, slik at flere optiske signaler kan reise gjennom en fiber samtidig. En MCF med fire-kjerner kan for eksempel bære omtrent fire ganger dataene til en enkelt-kjernefiber innenfor samme fysiske fotavtrykk.

Med den-dypende populariseringen av kunstig intelligens, big data og cloud computing, samt den akselererte for-forforskningen av 6G-teknologi, har etterspørselen etter dataoverføring vist eksponentiell vekst, og manglene ved tradisjonell enkelt-modusfiber har blitt stadig mer fremtredende. Tradisjonell enkelt-modusfiber er begrenset av den ikke-lineære Shannon-grensen, og overføringskapasiteten har nærmet seg den fysiske øvre grensen, noe som gjør det vanskelig å støtte EB-dataoverførings- og billioner-enhetstilkoblingsbehovene i 6G-æraen, og den kan heller ikke møte den rigide etterspørselen etter høy-ultra-tetthets{10}tetthet{1}datasentre. Som forskere ved institusjoner, inkludert NICT og Eindhoven University of Technology har bekreftet, forventes datahastigheter i optiske nettverk å vokse utover de grunnleggende grensene for gjeldende standard enkelt-modusfibernettverk (Naturkommunikasjon, 2025).

På denne bakgrunnen har flerkjernefiber dukket opp som en kjerneløsning for å bryte kapasitetsflaskehalsen. Ved å legge til en ny dimensjon - plass - skaper MCF parallelle optiske baner innenfor én fiber, ofte beskrevet som oppgradering fra en "enkelt-bane" til en "fler-bane."

Fordeler og funksjoner: Mer enn kapasitet, omfattende konkurranseevne

Sammenlignet med tradisjonell enkel-modusfiber gjenspeiles kjernefordelene med Hengtongs MCF i tre aspekter.

For det første oppnår kapasiteten eksponentiell vekst.Ved å integrere flere uavhengige kjerner i en enkelt fiber, tilsvarer MCF å oppgradere en "enkelt-bane" til en "fler-bane." Uten å øke antallet fibre eller legge ytterligere rørledninger, kan overføringskapasiteten økes flere ganger eller til og med dusinvis av ganger, og enkelt-fiberoverføringshastigheten kan nå Tbps-nivået, og perfekt bryte kapasitetsflaskehalsen til tradisjonell fiber. Nyere forskning har ytterligere bekreftet dette potensialet - et team av internasjonale forskere demonstrerte petabit-per-sekund-klasse dataoverføring ved bruk av en 19-kjerners MCF med standard kledningsdiameter.

For det andre lavt tap, høy stabilitet og tilpasning til komplekse scenarier.Hengtongs uavhengig utviklede MCF vedtar en ren silika kjernestruktur og et stort effektivt områdedesign. Dempingen ved 1550 nm kan kontrolleres innenfor 0,17 dB/km, og krysstalen er mindre enn eller lik −50 dB. Tapet er redusert med mer enn 20 % sammenlignet med tradisjonell MCF. Samtidig har den utmerket høy- og lavtemperaturmotstand og vibrasjonsmotstand, og kan tilpasses ulike komplekse applikasjonsmiljøer som utendørs, havbunner og datasentre.

For det tredje høy integrasjon, høy tilpasningsevne og reduserte distribusjonskostnader.Volumet av MCF tilsvarer volumet til tradisjonell enkelt-modusfiber, men det kan oppnå høyere tetthet, noe som kan redusere plassen og kostnadene forfiberleggingog utstyrsdistribusjon, spesielt egnet for scenarier med strenge plasskrav som datasentre og ryggradsnettverk. Samtidig er den kompatibel med eksisterende optiske kommunikasjonssystemer, og realiserer «plug-and-play» og reduserer kostnadene og drift- og vedlikeholdsterskelen for kundenettverksoppgraderinger. For å koble MCF med standard enkelt-kjerneutstyr, brukes spesialiserte vifte-inn/vifte-ut-enheter (FIFO), som kobler lys fra individuelle enkeltkjernefibre inn i hver kjerne av MCF og omvendt.

Multi-Core Fiber vs. Single-Mode Fiber: Viktige forskjeller

Fordelene beskrevet ovenfor blir tydeligere når man sammenligner MCF direkte med konvensjonell enkelt-modusfiber på tvers av nøkkelparametere:

Det er viktig å merke seg at MCF ikke erstatter enkelt-modusfiber i alle scenarier. For mange eksisterende aksess- og metronettverk, konvensjonelleoptisk fiberforblir helt tilstrekkelig. MCF er mest overbevisende der kapasitetstetthet - mengden data per enhet fysisk plass - er den primære begrensningen.
 

Nøkkelapplikasjonsscenarier for multi-kjernefiber

Fordelene med MCF - eksponentiell kapasitetsvekst, lite tap, miljøtilpasning og reduserte distribusjonskostnader - gjør den spesielt godt-egnet for scenarier der høy kapasitetstetthet og begrenset fysisk plass krysser hverandre.

Sjøkabelsystemerrepresenterer den mest avanserte kommersielle brukssaken, hvor de lave-tapet og de-tilpassbare egenskapene til MCF er spesielt verdifulle. I 2023 kunngjorde Google og NEC den første kommersielle utplasseringen av MCF i Taiwan-Filippinene-US (TPU) undersjøisk kabelsystem, ved bruk av to-kjerner for å doble kapasiteten per fiberstreng (Google Cloud-bloggen). Parallelt demonstrerte NEC og NTT et transoceanisk-transmisjonseksperiment på 7 280 km ved bruk av 12-kjerners MCF i mars 2024, presentert på OFC 2024 (NEC pressemelding). Disse milepælene bekrefter den praktiske levedyktigheten til MCF for lang-transport, høy-kapasitetundervanns fiberoptisk kabelapplikasjoner.

Datasenter kobles sammener en annen høy-prioritert applikasjon der de høye integrerings- og plassbesparende-fordelene ved MCF direkte adresserer begrensninger i den virkelige-verdenen. Etter hvert som AI-treningsklynger skaleres og øst-vesttrafikk mellom stativer vokser, må operatører tilpasse mer båndbredde i eksisterende kanal- og brettplass. Fordi MCF oppnår overføring med høyere tetthet i samme fibervolum som tradisjonell enkel-modusfiber, kan det i stor grad redusere plassen og kostnadene ved utstyrsdistribusjon i disse- plassbegrensede miljøene. NTT har utviklet konstruksjons- og vedlikeholdsteknologier spesielt for fire-kjerne MCF i inter{10}}datasenterkoblinger (NTT, november 2024).

Ryggraden og langdistansenettverk-representerer neste grense. Når trafikketterspørselen nærmer seg kapasitetstaket for distribuert enkelt-modusfiber, vil operatører trenge SDM-baserte oppgraderinger foroverføring av ryggradinfrastruktur. MCFs evne til å øke kapasiteten uten å legge ytterligere rørledninger gjør det til en effektiv oppgraderingsvei for eksisterende ryggradskorridorer.
 

Aktuelle tekniske utfordringer med flerkjernefiber.-

Til tross for den klare kapasiteten og kostnadsfordelene, er MCF ennå ikke et universelt fall-i erstatning for konvensjonell fiber. Flere tekniske utfordringer må tas opp for en bredere adopsjon.

Inter-krysstaleer det mest grunnleggende designproblemet. Fordi flere kjerner deler samme kledning, kan lys kobles mellom tilstøtende kjerner, spesielt over lange avstander. Fiberdesignere klarer dette gjennom kjerneavstand, grøft-assisterte brytningsindeksprofiler og optimalisert kledningsgeometri. Som nevnt ovenfor oppnår Hengtongs MCF krysstale på mindre enn eller lik -50 dB gjennom sin rene silikakjernestruktur og store effektive områdedesign - et nivå som er tilstrekkelig for mange praktiske bruksområder. Å opprettholde en så lav krysstaleytelse konsekvent i stor skala og over tusenvis av kilometer er imidlertid fortsatt et aktivt forskningsområde i bransjen.

Vift-inn/vift-ut-enheter (FIFO).kreves for å koble MCF med standard enkelt-kjerneutstyr. Selv om det er gjort betydelig fremgang, er - enheter med innsettingstap under 1 dB per kanal og krysstale under −40 dB tilgjengelig, - som oppnår konsistent, lav- FIFO-ytelse på tvers av høye kjernetall, foredles fortsatt. Dette er en nøkkelkomponent for å realisere "plug-and-play"-kompatibiliteten som gjør MCF praktisk for nettverksoppgraderinger.

Skjøting og koblinglegge til kompleksitet. I motsetning til enkelt-kjernefiber krever MCF-spleising nøyaktig rotasjonsjustering av alle kjerner samtidig. Spesialiserte fusjonsskjøtere er utviklet, men prosessen er mer kompleks enn konvensjonellfiberskjøting og testing.

Forsterkningbyr på en annen utfordring. Multi-erbium-dopet fiberforsterkere (MC-EDFA) må forsterke alle kjerner jevnt, noe som er mer komplekst enn å forsterke en enkelt kjerne. Pumpelevering og gevinstutjevning på tvers av kjerner er aktive forskningstemaer.

Standardiseringpågår, men ennå ikke fullført. ITU-T Study Group 15 har publisert tekniske tillegg om SDM-fiber, inkludert ITU-T G.Sup.87 (mars 2025), som tar for seg SDM-fiberklassifisering, testmetoder og implementeringshensyn. Imidlertid er enhetlige standarder for MCF-kontakter, kabler og installasjonsprosedyrer fortsatt under utvikling.
 

Hengtongs MCF FoU og fremtidsutsikter

Hengtong Optoelectronics har skarpt fanget bransjetrender og lagt ut MCF R&D på forhånd. Stole på selskapets dype tekniske akkumulering ioptisk fiber og kabelmaterialerhar overvunnet tekniske kjernevansker som lavt tap og lav krysstale, og oppnådd et viktig gjennombrudd innen ultra-lavt tap fire-fiberfiber med stort effektivt område, og legger et solid grunnlag for industrialiseringen av MCF.

Når vi ser fremover, planlegger Hengtong å fortsette å fokusere på 6G-romdivisjonsmultipleksingsteknologi og ultra-materiale-FoU med lavt tap, ytterligere optimalisering av ytelsesindikatorene til MCF, bryte gjennom den tekniske flaskehalsen med høyere kjernetall utover fire kjerner, og fremme produktet for å oppgradere mot høyere kapasitet, lavere tap og bredere tilpasningsevne. Selskapet har også som mål å styrke samarbeidet med globale produsenter av kommunikasjonsutstyr, leverandører av nettskytjenester og operatører for å fremme den store-applikasjonen av MCF over hele verden.

MCF-markedet forventes å vokse betydelig de neste årene. I følge markedsundersøkelser fra Market Growth Reports ble det globale MCF-markedet verdsatt til ca. USD 16,9 millioner i 2025 og anslås å vokse med en sammensatt årlig vekstrate på over 34 % gjennom det neste tiåret, drevet av økende etterspørsel etter optisk overføring med høy-kapasitet i undersjøiske kabler, datasentre og neste generasjonsnettverk- Med fortsatt investering i FoU og industrialisering, har Hengtong som mål å være en sentral bidragsyter til dette raskt utviklende feltet. Lesere som er interessert i Hengtongs bredere kapasiteter kan utforske selskapetsproduktspekter for optiske kablerogvellykkede prosjektsaker.

Ofte stilte spørsmål om multi-kjernefiber

Hva er multi-fiber?

Fler-kjernefiber er en optisk fiber som inneholder to eller flere uavhengige lys-transmitterende kjerner i en enkelt glasskledning. Hver kjerne kan bære en separat datastrøm, slik at fiberen kan overføre flere signaler parallelt ved bruk av romdelingsmultipleksing (SDM). Dette muliggjør enkelt-fiberoverføringshastigheter på Tbps-nivå.

Hvordan skiller MCF seg fra multimodusfiber?

Dette er forskjellige konsepter. Multimode fiber har en enkelt kjerne med en større diameter som støtter flere forplantningsmoduser av lys. Multi-fiber har flere separate kjerner, som hver typisk fungerer i enkelt-modus. MCF multipliserer kapasiteten ved å legge til romlige kanaler (kjerner), mens multimodusfiber bruker forskjellige lysmoduser innenfor én kjerne. For en detaljert sammenligning av fibertyper, se denneveiledning for enkelt-modus kontra multimodusfiber.

Er multi-fiber kompatibel med eksisterende optiske nettverk?

MCF kan grensesnitt med eksisterende enkelt-modus fiberutstyr gjennom vifte-inn/vifte-enheter (FIFO). Hengtongs MCF er designet for å være kompatibel med eksisterende optiske kommunikasjonssystemer, noe som reduserer terskelen for kundenettverksoppgraderinger. Full integrasjon kan imidlertid også kreve spesialisert skjøteutstyr og modifiserte forsterkningssystemer avhengig av den spesifikke nettverksarkitekturen.

Hvor blir MCF distribuert kommersielt?

Den mest bemerkelsesverdige kommersielle utplasseringen er Google/NEC Taiwan-Filippinene-USAs ubåtkabelsystem, som bruker to-kjerne MCF. Datasenterforbindelser og oppgraderinger av ryggradsnettverk forventes å følge. MCFs evne til å oppnå overføring med høyere tetthet i samme fibervolum gjør den spesielt attraktiv for-plassbegrensede datasenter og ubåtmiljøer.

Hva er de viktigste hindringene for utbredt MCF-adopsjon?

De primære barrierene inkluderer kompleksiteten og kostnadene ved skjøting og kobling, behovet for spesialiserte forsterkere, ufullstendig standardisering og gjeldende prispremie på MCF-komponenter sammenlignet med konvensjonell fiber. Disse barrierene forventes å avta etter hvert som produksjonsskalaer og standarder stivner.

Hvor mange kjerner kan en fiber med flere-kjerner ha?

Forskere har demonstrert fibre med opptil 19 kjerner innenfor en standard 125 µm kledningsdiameter, og eksperimentelle design med enda høyere kjernetall eksisterer. Kommersielt tilgjengelig MCF bruker vanligvis to til fire kjerner, med syv-kjerner og høyere design i aktiv utvikling. Hengtongs nåværende veikart inkluderer progresjon utover fire-kjernedesign mot enda høyere kjernetall.