지식

오늘날의 폭발적인 데이터 성장 세계에서, 초당 글로벌 데이터 생성은 ‌500, 000 gb‌를 초과하여 기존의 단일 코어 섬유 전송 용량을 Shannon 한도에 가깝게 밀었습니다. 단일 섬유 내에 다수의 독립 변속기 채널을 통합함으로써 MCF (Multi-Core Fiber)는 "단일 레인 도로"를 "3 차원 클로버 리프 인터체인지"로 변환하여 용량 병목 현상을 깰 수있는 핵심 기술로 나타납니다. 이 기사는 기술 특성, 핵심 장점 및 전형적인 응용 시나리오의 3 가지 차원을 통해이 혁명 기술의 신비를 공개합니다.

나. 멀티 코어 섬유의 핵심 기능

3 차원 공간 다중화 아키텍처 ‌
멀티 코어 섬유는 표준 클래딩 직경의 ‌125 μm‌ 내에 다중 독립 코어 (일반적으로 4-19)를 배열합니다. 예를 들어, 7- 코어 섬유는 ‌ 헥타곤 근접 포장 구조를 채택하여 중심 간 간격을 ‌30 μm (힌트 모발의 직경의 3 분의 1에 해당)로 압축하여 전통적인 섬유질에 비해 코어 밀도에서 코어 밀도의 ‌5-10x 증가를 달성합니다.

SDM (Space Division Multiplexing) 기술 ‌
표식 차원을 따라 전송 채널을 분할함으로써 각 코어는 독립적으로 별개의 신호를 전달합니다. ode 모드 멀티플렉싱 ‌ (코어 당 여러 광학 모드를 지원하는) 및 ‌ 파장 디비전 멀티플렉싱 ‌ (C+L 대역 확장)와 결합하여, 이는 "Space × Mode × 파장"3 차원 멀티플렉싱 시스템을 생성하며, 이론적으로 ‌100x로 용량을 강화시킵니다.

Ultra-low crosstalk 디자인 ‌
isttrench 보조 구조는 다음과 같습니다. 깊이가있는 코어 사이에 에칭 된 환형 트렌치는 ‌2-5 μm °의 깊이와 클래딩보다 더 낮은 굴절률입니다. 이종 이종 코어 레이아웃 (다양한 코어 직경/굴절률 프로파일)과 결합하여, 인접한 코어 크로스 토크를 ‌ -50 db/km 이하 (0}. 001%미만의 신호 누출과 동일합니다).

‌ wintelligent 호환성 ‌
단일 코어 파이버 시스템과의 원활한 통합은 FIFO (FAFO) 장치를 통해 활성화되며, 아래 아래에서 삽입 손실이있는 삽입 손실과 삽입 된 삽입 손실로 효율적인 커플 링을 달성하여 0.

‌II. 멀티 코어 섬유의 핵심 장점

Key 기술적 장점 : ‌

Shannon 한계를 깨뜨립니다 ‌ : 공간 치수를 통한 용량 확대, 실험 레코드는 ‌ 10.66 pbps‌에 도달합니다 (1 년에 1 년 동안 전 세계 음성 통화를 1 초 안에 전송하는 것과 같습니다).

Space 효율성 : 데이터 센터 랙의 섬유 수를 ° 80%° 씩 줄여 케이블 링 혼잡을 완화시킵니다.

incinanced 신뢰성 h : 독립적 인 멀티 코어 전송의 고유 한 채널 중복 ‌는 시스템 가용성을 ‌99.9999%의 ‌입니다.

‌III. 일반적인 응용 프로그램 시나리오입니다

‌1. Hyperscale 데이터 센터 ‌

Challenge‌ : AI 컴퓨팅 클러스터는 수만 개의 GPU에 걸쳐 ‌microsecond 수준의 대기 시간 상호 연결이 필요하며 전통적인 섬유 케이블은 랙당 킬로미터에 도달합니다.

SOLUSTIONS seven : 7 코어 섬유는 광섬유 당 ‌256 GPU를 지원하는 균형 백플레인 네트워크를 활성화합니다. 테스트 결과 :

서버 간 대기 시간은 3.5 μs에서 0. 8 μs로 감소했습니다

케이블 중량은 62%감소하여 냉각 에너지 소비가 45%감소했습니다.

Case Study a : 글로벌 클라우드 제공 업체는 도쿄 데이터 센터에 MCF를 배포하여 AI 모델 교육을 ‌4.3x로 가속화했습니다.

‌2. Transoceanic 잠수함 케이블 시스템 ‌

value 제안 al : 단일 MCF 케이블은 기존의 멀티 섬유 다발을 교체하여 신뢰성을 높이고 배포 비용을 줄입니다.

innovations :

Hengtong Fiber의 ‌double-Armored 7-Core 잠수함 케이블은 최대 100 k k의 인장력을 견딜 수 있으며 25 년 동안 8, 000- 미터 깊이에서 안정적으로 작동합니다.

통합 된 분포 섬유 감지 ‌는 해저 지진을 모니터링합니다 ({{{{0}}. 1 με 정밀) 및 온도 변동 (± 0.05도).

Commercial Deployment ‌ : Asia-America 차세대 잠수함 시스템은 MCF를 사용하여 광섬유 대역폭 당 800 tbps를 달성합니다.

‌3. 6G 모바일 Fronthaul 네트워크 ‌

‌6g 요구 사항 ‌ : Terahertz (0. 1–10 thz)베이스 스테이션 밀도는 km²‌ 당 ‌10-100에 도달하여 초 고용성 Fronthaul을 요구합니다.

‌ 솔루션 :

Hollow-Core MCF‌ : THZ 대역에서 ‌ 0. 2 DB/M 초장 손실 ‌를 달성합니다.

OAM (Orbital Angular Momentum) Multiplexing ‌ : 코어 당 12 개의 OAM 모드를 활성화하여 스펙트럼 효율을 ‌256 비트/S/HZ로 향상시킵니다.

‌ 필드 테스트 ‌ : Purple Mountain Laboratory의 6G 시험 네트워크에서 MCF는 성공적으로 ‌1 tbps 무선 신호 전송 ‌를 -15 ‌ 미만으로 약간의 오류율로 전달했습니다.

‌4. 양자 통신 백본 네트워크 ‌

hique Advantage : MCF는 독립적으로 양자 및 고전 채널을 분리하여 공동 섬유 간섭 문제를 해결합니다.

성능:

양자 비트 오류율 (QBER)<0.6%

주요 생성 속도는 500km@@x15kbps로 증가했습니다

wamental Project‌ : 중국의 "베이징-사하이 양자 네트워크"업그레이드 업그레이드 릴레이 노드 감소는 MCF를 사용하여 ‌300%‌만으로 릴레이 노드를 감소 시켰습니다.

‌IV. 미래의 전망 : "멀티 코어"에서 "지능형 핵심"까지

MCF는 in3D 광자 통합 및 ‌ai emplowered 광 네트워크의 발전으로 다음을 향해 발전하고 있습니다.

Multi-Dimensional Multiplexing‌ : ‌OAMA와 분극 상태를 결합하여 기존 7- 코어 디자인과 섬유질 당 ‌100 pbps를 대상으로합니다.

selff inself-sensing networks‌ : 실시간 응력, 온도 및 변형 모니터링을위한 임베디드 파이버 센서, "전송 + 감지"스마트 인프라 생성.

녹색 에너지 돌파구 : MCF의 밀도를 활용하여 에너지 효율을 달성하여 탄소 중립 목표를 지원합니다.

conclusion : 광학 통신의 치수를 재정의합니다

멀티 코어 섬유는 기술적 혁신 일뿐 만 아니라 공간 차원을 활용하는 패러다임 전환을 나타냅니다. 해저에서 클라우드 인프라, 클래식에서 양자 통신에 이르기까지 MCF는 광 네트워크의 물리적 경계를 재정의하고 있습니다. 중국이 국제 표준 (11 ITU/IEC 표준) 및 핵심 기술 (예 : 30 μm 핵심 간격 제어)을 선도하면서 MCF는 6G, 메타버스 및 컴퓨팅 네트워크에 대한 차세대 인프라를 뒷받침 할 것입니다. "우주를 통한 용량 확장"을 향한이 여정에서 모든 섬유는보다 상호 연결된 3 차원 디지털 미래를 짜고 있습니다.

references ‌

ITU-T G.654.3 : 멀티 코어 광섬유 특성

Hengtong 섬유. 우주 디비전 다중화 기술 백서, 2023.

자연 광자. "다중 코어 섬유를 사용한 10.66 PB/s 전송", 2022.