Kennis

Multi{0}}core fiber (MCF) is een type optische vezel die meerdere onafhankelijke licht-doorlatende kernen integreert binnen één enkele bekledingsstreng, waarbij gebruik wordt gemaakt van een principe dat Space Division Multiplexing (SDM) wordt genoemd, om parallelle gegevensstromen tegelijkertijd te verzenden. In het huidige tijdperk van explosieve AI-rekenkracht en versnelde evolutie van 6G-technologie wordt optische communicatie - de 'informatieslagader' van de digitale economie - geconfronteerd met ongekende capaciteitsproblemen. In dit artikel wordt onderzocht wat multi-core glasvezel is, de R&D-achtergrond erachter, de belangrijkste voordelen en toepassingsscenario's ervan, de huidige technische uitdagingen, evenals de lay-out en toekomstperspectieven van Hengtong op dit gebied, zodat u deze belangrijke technologie kunt begrijpen die optische communicatie van de volgende-generatie mogelijk maakt.
 

Wat is multi{0}}core-vezel en waarom is het nu belangrijk?

Multi{0}}vezel verwijst naar een optische vezel die twee of meer afzonderlijke kernen bevat binnen een enkele glasbekleding -, doorgaans met dezelfde standaard buitendiameter van 125 µm die wordt gebruikt door conventionelesingle-mode glasvezel. Elke kern functioneert als een onafhankelijk transmissiekanaal, waardoor meerdere optische signalen tegelijkertijd door één vezel kunnen reizen. Een MCF met vier- kernen kan bijvoorbeeld grofweg vier keer de gegevens van een enkele - kernvezel vervoeren binnen dezelfde fysieke voetafdruk.

Met de -diepgaande popularisering van kunstmatige intelligentie, big data en cloud computing, evenals het versnelde voor- onderzoek naar 6G-technologie, heeft de vraag naar datatransmissie een exponentiële groei laten zien, en zijn de tekortkomingen van traditionele single- glasvezel steeds prominenter geworden. Traditionele single{5}} glasvezel wordt beperkt door de niet-lineaire Shannon-limiet, en de transmissiecapaciteit heeft de fysieke bovengrens benaderd, waardoor het moeilijk wordt om de datatransmissie op EB-niveau en de biljoenen- apparaatverbindingsbehoeften van het 6G-tijdperk te ondersteunen, en ook niet kan voldoen aan de rigide vraag naar interconnectie met hoge- dichtheid op ultra-grote-schaaldatacentra. Zoals onderzoekers van onder meer NICT en de Technische Universiteit Eindhoven hebben bevestigd, wordt verwacht dat de datasnelheden in optische netwerken de fundamentele grenzen van de huidige standaard single- glasvezelnetwerken zullen overschrijden (Natuurcommunicatie, 2025).

Tegen deze achtergrond is multi{0}}vezel naar voren gekomen als kernoplossing om het capaciteitsknelpunt te doorbreken. Door een nieuwe dimensie - ruimte - toe te voegen creëert MCF parallelle optische paden binnen één vezel, vaak beschreven als het upgraden van een "enkele-baan" naar een "meerdere-baan".

Voordelen en kenmerken: Meer dan alleen capaciteit, alomvattend concurrentievermogen

Vergeleken met traditionele single{0}} glasvezel worden de belangrijkste voordelen van Hengtong's MCF weerspiegeld in drie aspecten.

Ten eerste bereikt de capaciteit een exponentiële groei.Door meerdere onafhankelijke cores in één enkele vezel te integreren, staat MCF gelijk aan het upgraden van een 'single-lane' naar een 'multi-lane'. Zonder het aantal vezels te vergroten of extra pijpleidingen aan te leggen, kan de transmissiecapaciteit verschillende keren of zelfs tientallen keren worden vergroot, en kan de transmissiesnelheid van enkele-vezels het Tbps-niveau bereiken, waardoor het capaciteitsknelpunt van traditionele glasvezel perfect wordt doorbroken. Recent onderzoek heeft dit potentieel verder bevestigd. - Een team van internationale onderzoekers heeft datatransmissie van petabit-per-seconde-klasse aangetoond met behulp van een 19-core MCF met een standaard bekledingsdiameter.

Ten tweede: laag verlies, hoge stabiliteit en aanpassing aan complexe scenario's.De onafhankelijk ontwikkelde MCF van Hengtong heeft een zuivere silica-kernstructuur en een groot effectief gebiedsontwerp. De verzwakking bij 1550 nm kan worden geregeld binnen 0,17 dB/km, en de overspraak is kleiner dan of gelijk aan −50 dB. Het verlies wordt met ruim 20% verminderd vergeleken met traditionele MCF. Tegelijkertijd heeft het een uitstekende weerstand tegen hoge en lage temperaturen en trillingen, en kan het zich aanpassen aan verschillende complexe toepassingsomgevingen zoals buitenshuis, zeebodems en datacenters.

Ten derde: hoge integratie, hoog aanpassingsvermogen en lagere implementatiekosten.Het volume van MCF is gelijk aan dat van traditionele single{0}}-glasvezel, maar er kan transmissie met een hogere dichtheid worden bereikt, waardoor de ruimte en de kosten vanvezel leggenen apparatuurimplementatie, vooral geschikt voor scenario's met strikte ruimtevereisten, zoals datacenters en backbone-netwerken. Tegelijkertijd is het compatibel met bestaande optische communicatiesystemen, waardoor 'plug{1}}and-play' wordt gerealiseerd en de kosten, werking en onderhoudsdrempel van netwerkupgrades van klanten worden verlaagd. Om MCF te koppelen aan standaard single{4}}apparatuur, worden gespecialiseerde fan-in/fan-out (FIFO)-apparaten gebruikt, die licht van individuele single-vezels in elke kern van de MCF koppelen en vice versa.

Multi-Core-glasvezel versus Single--glasvezel: belangrijkste verschillen

De hierboven beschreven voordelen worden duidelijker wanneer MCF rechtstreeks wordt vergeleken met conventionele single{0}} glasvezel op basis van de belangrijkste parameters:

Het is belangrijk op te merken dat MCF niet in alle scenario's single{0}}mode glasvezel vervangt. Voor veel bestaande toegangs- en metronetwerken conventioneeloptische vezelblijft perfect passend. MCF is het meest overtuigend wanneer capaciteitsdichtheid - de hoeveelheid gegevens per eenheid fysieke ruimte - de primaire beperking is.
 

Belangrijke toepassingsscenario's voor multi{0}}core glasvezel

De voordelen van MCF - exponentiële capaciteitsgroei, weinig verliezen, aanpassingsvermogen aan de omgeving en lagere implementatiekosten - maken het bijzonder goed- geschikt voor scenario's waarin hoge capaciteitsdichtheid en beperkte fysieke ruimte elkaar kruisen.

Onderzeese kabelsystemenvertegenwoordigen het meest geavanceerde commerciële gebruik, waarbij de lage-verlies- en zeebodem-aanpasbare eigenschappen van MCF bijzonder waardevol zijn. In 2023 kondigden Google en NEC de eerste commerciële implementatie aan van MCF in het onderzeese kabelsysteem van de Taiwanese-Filippijnen-VS (TPU), waarbij twee-kernvezels worden gebruikt om de capaciteit per vezelstreng te verdubbelen (Google Cloud-blog). Tegelijkertijd demonstreerden NEC en NTT in maart 2024 een transoceanisch -klasse transmissie-experiment van 7.280 km met behulp van 12-core MCF, gepresenteerd op OFC 2024 (NEC-persbericht). Deze mijlpalen bevestigen de praktische levensvatbaarheid van MCF voor lange- langeafstandsvluchten met hoge- capaciteitonderwater glasvezelkabeltoepassingen.

Datacenterverbindingenzijn een andere toepassing met hoge-prioriteit waarbij de hoge integratie- en ruimtebesparende-voordelen van MCF direct de beperkingen van de echte-wereld aanpakken. Naarmate AI-trainingsclusters groter worden en het oost-west-verkeer tussen racks groeit, moeten operators meer bandbreedte in de bestaande conduit- en trayruimte inpassen. Omdat MCF transmissie met een hogere dichtheid bereikt in hetzelfde vezelvolume als traditionele single{6}} glasvezel, kan het de ruimte en de kosten van apparatuurimplementatie in deze omgevingen met beperkte ruimte- aanzienlijk verminderen. NTT heeft bouw- en onderhoudstechnologieën ontwikkeld specifiek voor vier-kern-MCF's in inter-datacenterverbindingen (NTT, november 2024).

Backbone- en interlokale-terrestrische netwerkenvertegenwoordigen de volgende grens. Naarmate de verkeersvraag het capaciteitsplafond van geïmplementeerde single- glasvezel nadert, zullen providers SDM-gebaseerde upgrades nodig hebben voortransmissie van de ruggengraatinfrastructuur. Het vermogen van MCF om de capaciteit te vergroten zonder extra pijpleidingen aan te leggen, maakt het een efficiënt upgradepad voor bestaande backbone-corridors.
 

Huidige technische uitdagingen van multi{0}}vezelvezels

Ondanks de duidelijke capaciteits- en kostenvoordelen is MCF nog geen universele vervanging- voor conventionele glasvezel. Er moeten verschillende technische uitdagingen worden aangepakt voor een bredere acceptatie.

Inter-kern-overspraakis het meest fundamentele ontwerpprobleem. Omdat meerdere kernen dezelfde bekleding delen, kan licht tussen aangrenzende kernen worden gekoppeld, vooral over lange afstanden. Vezelontwerpers beheren dit door middel van kernafstanden, geul-ondersteunde brekingsindexprofielen en geoptimaliseerde bekledingsgeometrie. Zoals hierboven opgemerkt, bereikt de MCF van Hengtong een overspraak van minder dan of gelijk aan −50 dB dankzij de kernstructuur van zuiver silica en het ontwerp met een groot effectief oppervlak - een niveau dat voldoende is voor veel praktische toepassingen. Het consistent handhaven van zulke lage overspraakprestaties op schaal en over duizenden kilometers blijft echter een actief onderzoeksgebied in de hele industrie.

Fan-in/fan-uit-apparaten (FIFO).zijn vereist om MCF te koppelen aan standaard single--apparatuur. Hoewel er aanzienlijke vooruitgang is geboekt - zijn er apparaten met een invoegverlies van minder dan 1 dB per kanaal en overspraak van minder dan -40 dB beschikbaar - het behalen van consistente, goedkope- FIFO-prestaties over hoge kernaantallen wordt nog steeds verfijnd. Dit is een belangrijk onderdeel bij het realiseren van de "plug-en-play"-compatibiliteit die MCF praktisch maakt voor netwerkupgrades.

Splicing en connectorisatiecomplexiteit toevoegen. In tegenstelling tot vezels met enkele- kern vereist MCF-splitsing een nauwkeurige rotatie-uitlijning van alle kernen tegelijkertijd. Er zijn gespecialiseerde fusiesplitsers ontwikkeld, maar het proces is complexer dan conventioneelhet verbinden en testen van vezels.

Versterkingbiedt nog een uitdaging. Multi-erbium-gedoteerde vezelversterkers (MC-EDFA) moeten alle kernen gelijkmatig versterken, wat complexer is dan het versterken van een enkele kern. Pompafgifte en versterkingsvereffening over kernen zijn actieve onderzoeksonderwerpen.

Standaardisatieis in uitvoering maar nog niet voltooid. ITU-T Study Group 15 heeft technische supplementen over SDM-glasvezel gepubliceerd, waaronder ITU-T G.Sup.87 (maart 2025), waarin de classificatie van SDM-glasvezels, testmethoden en implementatieoverwegingen aan bod komen. Er zijn echter nog steeds uniforme standaarden voor MCF-connectoren, kabels en installatieprocedures in ontwikkeling.
 

Hengtong's MCF R&D en toekomstperspectieven

Hengtong Optoelectronics heeft trends in de sector scherp in beeld gebracht en vooraf MCF R&D uiteengezet. Zich baserend op de diepgaande technische accumulatie van het bedrijf in deoptische vezel- en kabelmaterialenop dit gebied heeft het de belangrijkste technische problemen overwonnen, zoals laag verlies en weinig overspraak, en met succes een belangrijke doorbraak bereikt op het gebied van ultra{0}}laag verlies vier- kernvezels met een groot effectief oppervlak, waarmee een solide basis is gelegd voor de industrialisatie van MCF.

Vooruitkijkend is Hengtong van plan zich te blijven concentreren op de 6G-multiplextechnologie van de ruimtedivisie en O&O op materiaal met ultra-verliesarm materiaal, waarbij de prestatie-indicatoren van MCF verder worden geoptimaliseerd, het technische knelpunt van hogere core-aantallen boven de vier cores wordt doorbroken en wordt gepromoot dat het product wordt geüpgraded naar een hogere capaciteit, minder verliezen en een breder aanpassingsvermogen. Het bedrijf wil ook de samenwerking versterken met wereldwijde fabrikanten van communicatieapparatuur, cloudserviceproviders en operators om de grootschalige toepassing van MCF wereldwijd te bevorderen.

De verwachting is dat de MCF-markt de komende jaren aanzienlijk zal groeien. Volgens marktonderzoek van Market Growth Reports werd de mondiale MCF-markt in 2025 geschat op ongeveer 16,9 miljoen dollar en zal deze naar verwachting de komende tien jaar groeien met een samengesteld jaarlijks groeipercentage van ruim 34%, aangedreven door de stijgende vraag naar optische transmissie met hoge- capaciteit in onderzeese kabels, datacenters en- netwerken van de volgende generatie. Met voortdurende investeringen in R&D en industrialisatie wil Hengtong een belangrijke bijdrage leveren aan dit snel evoluerende vakgebied. Lezers die geïnteresseerd zijn in de bredere capaciteiten van Hengtong kunnen die van het bedrijf verkennenassortiment optische kabelsEnsuccesvolle projectgevallen.

Veelgestelde vragen over multi-vezelvezels

Wat is multi-core-vezel?

Multi{0}}vezel is een optische vezel die twee of meer onafhankelijke licht-doorlatende kernen bevat binnen één enkele glasbekleding. Elke kern kan een afzonderlijke datastroom transporteren, waardoor de vezel meerdere signalen parallel kan verzenden met behulp van Space Division Multiplexing (SDM). Dit maakt transmissiesnelheden van enkele-vezels op Tbps-niveau mogelijk.

Waarin verschilt MCF van multimode glasvezel?

Dit zijn verschillende concepten. Multimode-vezel heeft een enkele kern met een grotere diameter die meerdere voortplantingsmodi van licht ondersteunt. Multi{2}}glasvezel heeft meerdere afzonderlijke kernen, die doorgaans in één-modus werken. MCF vermenigvuldigt de capaciteit door ruimtelijke kanalen (kernen) toe te voegen, terwijl multimode glasvezel verschillende lichtmodi binnen één kern gebruikt. Zie dit voor een gedetailleerde vergelijking van vezeltypengids voor single{0}}mode vs. multimode glasvezel.

Is multi{0}}core glasvezel compatibel met bestaande optische netwerken?

MCF kan communiceren met bestaande single{0}}glasvezelapparatuur via fan-in/fan-out (FIFO)-apparaten. De MCF van Hengtong is ontworpen om compatibel te zijn met bestaande optische communicatiesystemen, waardoor de drempel voor netwerkupgrades van klanten wordt verlaagd. Volledige integratie kan echter ook gespecialiseerde splitsingsapparatuur en aangepaste versterkingssystemen vereisen, afhankelijk van de specifieke netwerkarchitectuur.

Waar wordt MCF commercieel ingezet?

De meest opvallende commerciële implementatie is het onderzeese kabelsysteem van Google/NEC Taiwan-Filippijnen-VS, dat gebruik maakt van twee- MCF-kernen. Verwacht wordt dat datacenterverbindingen en backbone-netwerkupgrades zullen volgen. Het vermogen van MCF om transmissie met een hogere dichtheid te bereiken in hetzelfde vezelvolume maakt het vooral aantrekkelijk voor datacenters en onderzeese omgevingen met beperkte ruimte-.

Wat zijn de belangrijkste belemmeringen voor wijdverbreide adoptie van MCF?

De belangrijkste barrières zijn onder meer de complexiteit en kosten van splitsing en connectorisatie, de behoefte aan gespecialiseerde versterkers, onvolledige standaardisatie en de huidige prijspremie van MCF-componenten vergeleken met conventionele glasvezel. Verwacht wordt dat deze barrières zullen afnemen naarmate de productieschalen en -normen sterker worden.

Hoeveel kernen kan een multi{0}}vezel hebben?

Onderzoekers hebben vezels aangetoond met maximaal 19 kernen binnen een standaard bekledingsdiameter van 125 µm, en er bestaan ​​experimentele ontwerpen met nog hogere kernaantallen. In de handel verkrijgbare MCF gebruikt doorgaans twee tot vier kernen, waarbij zeven-kern- en hogere ontwerpen in actieve ontwikkeling zijn. De huidige routekaart van Hengtong omvat vooruitgang voorbij vier-kernontwerpen naar nog hogere kernaantallen.