Kunskap

Multi-core fiber (MCF) är en typ av optisk fiber som integrerar flera oberoende ljus-transmitterande kärnor i en enda sträng av beklädnad, med en princip som kallas space division multiplexing (SDM) för att överföra parallella dataströmmar samtidigt. I dagens era av explosiv AI-datorkraft och accelererad utveckling av 6G-teknik, står optisk kommunikation - "informationsartären" i den digitala ekonomin - inför oöverträffade kapacitetsutmaningar. Den här artikeln utforskar vad multi-fiber är, FoU-bakgrunden bakom den, dess kärnfördelar och tillämpningsscenarier, nuvarande tekniska utmaningar, såväl som Hengtongs layout och framtidsutsikter inom detta område, vilket hjälper dig att förstå denna nyckelteknologi som låser upp nästa-generations optisk kommunikation.
 

Vad är multi-kärnfiber och varför spelar det roll nu?

Fler-kärnfiber avser en optisk fiber som innehåller två eller flera separata kärnor i en enda glasbeklädnad -, vanligtvis med samma standard 125 µm yttre diameter som används av konventionellaenkel-mode fiber. Varje kärna fungerar som en oberoende överföringskanal, vilket gör att flera optiska signaler kan färdas genom en fiber samtidigt. En MCF med fyra-kärnor, till exempel, kan bära ungefär fyra gånger data från en enda-kärnfiber inom samma fysiska fotavtryck.

Med den-djupgående populariseringen av artificiell intelligens, big data och cloud computing, samt den accelererade för-förforskningen av 6G-teknik, har efterfrågan på dataöverföring visat exponentiell tillväxt, och bristerna med traditionell enkel-fiber har blivit allt mer framträdande. Traditionell enkel-modefiber begränsas av den olinjära Shannon-gränsen, och dess överföringskapacitet har närmat sig den fysiska övre gränsen, vilket gör det svårt att stödja EB-dataöverförings- och biljoner-nivåanslutningsbehoven för 6G-eran, och den kan inte heller möta den stela efterfrågan på hög-tillsammans{1}täthet{1} i ultraskala{1}datacenter. Som forskare vid institutioner, inklusive NICT och Eindhovens tekniska universitet har bekräftat, förväntas datahastigheterna i optiska nätverk växa bortom de grundläggande gränserna för nuvarande standardenkelmodsfibernätverk (-)Naturkommunikation, 2025).

Mot denna bakgrund har fler-kärnfibrer dykt upp som en kärnlösning för att bryta kapacitetsflaskhalsen. Genom att lägga till en ny dimension - rymd - skapar MCF parallella optiska vägar inom en fiber, ofta beskrivet som att uppgradera från en "enkel-fil" till en "fler-fil."

Fördelar och funktioner: Mer än kapacitet, omfattande konkurrenskraft

Jämfört med traditionell enkel-fiber återspeglas kärnfördelarna med Hengtongs MCF i tre aspekter.

För det första uppnår kapaciteten exponentiell tillväxt.Genom att integrera flera oberoende kärnor i en enda fiber motsvarar MCF att uppgradera en "enkel-fil" till en "fler-fil." Utan att öka antalet fibrer eller lägga ytterligare rörledningar kan överföringskapaciteten ökas flera gånger eller till och med dussintals gånger, och överföringshastigheten för enkel-fiber kan nå Tbps-nivån, vilket perfekt bryter kapacitetsflaskhalsen för traditionell fiber. Ny forskning har ytterligare bekräftat denna potential - ett team av internationella forskare visade petabit-per-sekund-klassdataöverföring med en 19-kärnig MCF med en standardbeklädnadsdiameter.

För det andra låg förlust, hög stabilitet och anpassning till komplexa scenarier.Hengtongs oberoende utvecklade MCF antar en kärnstruktur av ren kiseldioxid och en stor effektiv areadesign. Dämpningen vid 1550 nm kan kontrolleras inom 0,17 dB/km, och överhörningen är Mindre än eller lika med -50 dB. Förlusten minskar med mer än 20 % jämfört med traditionell MCF. Samtidigt har den utmärkt hög- och lågtemperaturbeständighet och vibrationsbeständighet och kan anpassa sig till olika komplexa applikationsmiljöer som utomhus, havsbottnar och datacenter.

För det tredje, hög integration, hög anpassningsförmåga och minskade driftsättningskostnader.MCF-volymen är likvärdig med traditionell enkel-fiber, men den kan uppnå högre densitetsöverföring, vilket avsevärt kan minska utrymmet och kostnaden förfiberläggningoch utrustningsdistribution, särskilt lämplig för scenarier med strikta utrymmeskrav som datacenter och stamnät. Samtidigt är den kompatibel med befintliga optiska kommunikationssystem, förverkligar "plug-and-play" och minskar kostnaden och drift- och underhållströskeln för kundnätverksuppgraderingar. För att koppla MCF med standard utrustning med enkel-kärna, används specialiserade fläkt-in/fläkt-enheter (FIFO), som kopplar ljus från enskilda enstaka-fibrer till varje kärna av MCF och vice versa.

Multi-Core Fiber vs. Single- Mode Fiber: Key Differences

Fördelarna som beskrivs ovan blir tydligare när man jämför MCF direkt med konventionell enkel-modefiber över nyckelparametrar:

Det är viktigt att notera att MCF inte ersätter enkel-modfiber i alla scenarier. För många befintliga access- och tunnelbanenätverk, konventionelloptisk fiberförblir helt adekvat. MCF är mest övertygande där kapacitetstätheten - mängden data per enhet fysiskt utrymme - är den primära begränsningen.
 

Nyckelapplikationsscenarier för fler-kärnfiber

Fördelarna med MCF - exponentiell kapacitetstillväxt, låg förlust, miljöanpassning och minskade driftsättningskostnader - gör den särskilt väl-lämpad för scenarier där hög kapacitetstäthet och begränsat fysiskt utrymme skär varandra.

Undervattenskabelsystemrepresenterar det mest avancerade kommersiella användningsfallet, där de låga-förlusterna och havsbotten-anpassningsbara egenskaperna hos MCF är särskilt värdefulla. År 2023 tillkännagav Google och NEC den första kommersiella utbyggnaden av MCF i Taiwan-Filippinerna-USA (TPU) undervattenskabelsystem, med två-kärnor för att fördubbla kapaciteten per fibersträng (Google Cloud-bloggen). Parallellt demonstrerade NEC och NTT ett transoceaniskt-transmissionsexperiment på 7 280 km med 12-kärnig MCF i mars 2024, som presenterades vid OFC 2024 (NEC pressmeddelande). Dessa milstolpar bekräftar MCF:s praktiska lönsamhet för lång-distans, hög-kapacitetfiberoptisk undervattenskabelapplikationer.

Datacenter sammankopplarär en annan hög-prioriterad applikation där den höga integrationen och-utrymmesbesparande fördelarna med MCF direkt löser verkliga-världsbegränsningar. När AI-träningskluster skalas och öst-västtrafik mellan rack växer, måste operatörerna passa in mer bandbredd i befintliga kanal- och brickutrymmen. Eftersom MCF uppnår högre densitetsöverföring i samma fibervolym som traditionell enkel-fiber, kan det avsevärt minska utrymmet och kostnaden för utrustningsinstallation i dessa-utrymmen med begränsade utrymmen. NTT har utvecklat konstruktions- och underhållstekniker specifikt för fyra-kärna MCF i inter-datacenterlänkar (NTT, november 2024).

Marknät med ryggrad och-långdistansrepresenterar nästa gräns. När trafikefterfrågan närmar sig kapacitetstaket för distribuerad enkel-modefiber kommer operatörerna att behöva SDM-baserade uppgraderingar föröverföring av ryggradeninfrastruktur. MCF:s förmåga att öka kapaciteten utan att lägga ytterligare pipelines gör det till en effektiv uppgraderingsväg för befintliga stamnätskorridorer.
 

Aktuella tekniska utmaningar för fler-kärnfiber

Trots sin tydliga kapacitet och kostnadsfördelar är MCF ännu inte en universell nedgång-i ersättning för konventionell fiber. Flera tekniska utmaningar måste lösas för ett bredare antagande.

Inter-överhörningär den mest grundläggande designfrågan. Eftersom flera kärnor delar samma beklädnad, kan ljus kopplas mellan intilliggande kärnor, särskilt över långa avstånd. Fiberdesigners hanterar detta genom kärnavstånd, dikes-assisterade brytningsindexprofiler och optimerad beklädnadsgeometri. Som nämnts ovan uppnår Hengtongs MCF överhörning på Mindre än eller lika med -50 dB genom sin kärnstruktur av rena kiseldioxid och stora effektiva areadesign - en nivå som är tillräcklig för många praktiska tillämpningar. Att bibehålla så låg överhörningsprestanda konsekvent i stor skala och över tusentals kilometer förblir dock ett aktivt forskningsområde inom branschen.

Fläkt-in/fläkt-ut (FIFO)-enheterkrävs för att gränssnittet MCF med enkel-standardutrustning. Även om betydande framsteg har gjorts är - enheter med infogningsförluster under 1 dB per kanal och överhörning under −40 dB tillgängliga - för att uppnå konsekvent, låg-kostnads-FIFO-prestanda över höga kärnantal, förfinas fortfarande. Detta är en nyckelkomponent för att förverkliga "plug-and-play"-kompatibiliteten som gör MCF praktiskt för nätverksuppgraderingar.

Skarvning och kopplinglägga till komplexitet. Till skillnad från enkel-fiber kräver MCF-skarvning exakt rotationsinriktning av alla kärnor samtidigt. Specialiserade fusionssplicers har utvecklats, men processen är mer komplex än konventionellfiberskarvning och testning.

Förstärkningger en annan utmaning. Fler-erbium-dopade fiberförstärkare (MC-EDFA) måste förstärka alla kärnor enhetligt, vilket är mer komplext än att förstärka en enda kärna. Pumpleverans och vinstutjämning över kärnor är aktiva forskningsämnen.

Standardiseringpågår men ännu inte klar. ITU-T Study Group 15 har publicerat tekniska tillägg om SDM-fiber, inklusive ITU-T G.Sup.87 (mars 2025), som tar upp SDM-fiberklassificering, testmetoder och implementeringsöverväganden. Men enhetliga standarder för MCF-kontakter, kablar och installationsprocedurer är fortfarande under utveckling.
 

Hengtongs MCF FoU och framtidsutsikter

Hengtong Optoelectronics har skarpt fångat branschtrender och lagt fram MCF FoU i förväg. Förlitar sig på företagets djupgående tekniska ackumulering ioptisk fiber och kabelmaterialhar övervunnit tekniska kärnsvårigheter som låg förlust och låg överhörning, och framgångsrikt uppnått ett nyckelgenombrott inom ultra-lågförlust fyra-fiber med stor effektiv area, vilket lägger en solid grund för industrialiseringen av MCF.

Framöver planerar Hengtong att fortsätta fokusera på 6G-rymddivisionsmultiplexeringsteknik och ultra-lågförlustmaterial-FoU, ytterligare optimera prestandaindikatorerna för MCF, bryta igenom den tekniska flaskhalsen med högre kärnantal bortom fyra kärnor och främja produkten för att uppgradera mot högre kapacitet, lägre förluster och bredare anpassningsförmåga. Företaget strävar också efter att stärka samarbetet med globala tillverkare av kommunikationsutrustning, leverantörer av molntjänster och operatörer för att främja stor-tillämpning av MCF över hela världen.

MCF-marknaden förväntas växa kraftigt under de kommande åren. Enligt marknadsundersökningar från Market Growth Reports värderades den globala MCF-marknaden till cirka 16,9 miljoner USD 2025 och förväntas växa med en sammansatt årlig tillväxttakt på över 34 % under det kommande decenniet, drivet av ökande efterfrågan på optisk överföring med hög-kapacitet i undervattenskablar, datacenter och nästa generations nätverk- Med fortsatta investeringar i FoU och industrialisering strävar Hengtong efter att vara en viktig bidragsgivare till detta snabbt växande område. Läsare som är intresserade av Hengtongs bredare kapacitet kan utforska företagetsproduktsortiment för optiska kablarochframgångsrika projektfall.

Vanliga frågor om multi-kärnfiber

Vad är multi-fiber?

Fler-kärnfiber är en optisk fiber som innehåller två eller flera oberoende ljus-transmitterande kärnor i en enda glasbeklädnad. Varje kärna kan bära en separat dataström, vilket gör att fibern kan sända flera signaler parallellt med hjälp av rymddelningsmultiplexering (SDM). Detta möjliggör enkel-överföringshastigheter på Tbps-nivå.

Hur skiljer sig MCF från multimode fiber?

Det är olika begrepp. Multimode-fiber har en enda kärna med en större diameter som stöder flera utbredningssätt av ljus. Fler-kärnfibrer har flera separata kärnor, som var och en vanligtvis arbetar i enkel-läge. MCF multiplicerar kapaciteten genom att lägga till rumsliga kanaler (kärnor), medan multimodefiber använder olika ljuslägen inom en kärna. För en detaljerad jämförelse av fibertyper, se dettaguide till enkel-mode kontra multimode fiber.

Är fiber med flera-kärnor kompatibel med befintliga optiska nätverk?

MCF kan samverka med existerande enkel-fiberutrustning via fläkt-in/fläkt-enheter (FIFO). Hengtongs MCF är designad för att vara kompatibel med befintliga optiska kommunikationssystem, vilket minskar tröskeln för kundnätverksuppgraderingar. Full integration kan dock även kräva specialiserad skarvningsutrustning och modifierade förstärkningssystem beroende på den specifika nätverksarkitekturen.

Var distribueras MCF kommersiellt?

Den mest anmärkningsvärda kommersiella implementeringen är Google/NEC Taiwan-Filippinerna-USA:s ubåtskabelsystem, som använder två-kärniga MCF. Datacentersammankopplingar och uppgraderingar av stamnätet förväntas följa. MCF:s förmåga att uppnå högre densitetsöverföring i samma fibervolym gör den särskilt attraktiv för utrymmes-begränsade datacenter- och ubåtsmiljöer.

Vilka är de främsta hindren för utbredd användning av MCF?

De primära hindren inkluderar komplexiteten och kostnaden för skarvning och anslutning, behovet av specialiserade förstärkare, ofullständig standardisering och det nuvarande priset för MCF-komponenter jämfört med konventionell fiber. Dessa barriärer förväntas minska när produktionsskalor och standarder stelnar.

Hur många kärnor kan en fiber med flera-kärnor ha?

Forskare har visat fibrer med upp till 19 kärnor inom en standard beklädnadsdiameter på 125 µm, och experimentella konstruktioner med ännu högre kärnantal finns. Kommersiellt tillgänglig MCF använder vanligtvis två till fyra kärnor, med sju-kärnor och högre design i aktiv utveckling. Hengtongs nuvarande färdplan inkluderar utveckling bortom fyra-kärndesigner mot ännu högre kärnantal.