今日の爆発的なデータの成長の世界では、1秒あたりのグローバルデータ生成が000 gb 000 gbを超えており、シャノンの制限に近い従来のシングルコアファイバー伝送能力を押し上げています。マルチコアファイバー（MCF）は、単一のファイバー内に複数の独立した伝送チャネルを統合することにより、「単一車線道路」を「3次元のクローバーリーフインターチェンジ」に変換し、容量のボトルネックを突破する重要な技術として浮上します。この記事では、技術的特性、コアの利点、典型的なアプリケーションシナリオという3つの側面を通じて、この革新的な技術の謎を明らかにします。
私。マルチコアファイバーのコア機能
3次元の空間的多重化アーキテクチャ
マルチコア繊維は、標準のクラッディング直径の125μm内に複数の独立したコア（通常4〜19）を配置します。たとえば、7コアの繊維は、中心から中心の間隔を30μm（（人間の髪の直径の3分の1に相当）に圧縮し、従来の繊維と比較してコア密度のコア密度が5〜10x増加することを採用します。
space分裂マルチプレックス（SDM）テクノロジー
面寸法に沿って伝送チャネルをパーティション化することにより、各コアは個別に異なる信号を運びます。 モード多重化（コアごとの複数の光学モードをサポートする）と波長分割多重化（C+Lバンド拡張）と組み合わせると、「Space×Mode×Wavelength」3次元多重化システムが作成され、理論的には100X℃を強化します。
ultra-low crosstalk design
トレンチアシスト構造が使用されています。環状トレンチは、深さ2〜5μmがあり、クラッディングよりも低い屈折率を持つコア間でエッチングされます。 HETEROGENOUS COREレイアウト（さまざまなコア直径/屈折率プロファイル）と相まって、これにより、隣接するコアCROSSTALKが-50 dB/km以下を抑制します（{4}}。
Intelligent互換性
シングルコアファイバーシステムとのシームレスな統合は、fan-in/fan-out（fifo）デバイスを介して有効になり、挿入損失を制御したマルチコアとシングルコアファイバーアレイの間の効率的な結合を実現します0。
ii。マルチコア繊維のコア利点
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Comparison Metric |
raditional単一コア繊維 |
multi-coreファイバー |
改善 |
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転写容量 |
チャネルあたり40 Tbps |
7コア×3モード×80波長= 1。68pbps |
42x |
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Core -utilizations |
単一点伝送 |
空間平行伝送 |
8x高い面積効率 |
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systemエネルギー消費量 |
TBPSあたり3.5 W |
TBPSあたり1.2 W |
66％削減 |
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deploymentコスト |
複数の繊維が必要です |
単一ファイバーは複数を置き換えます |
70％のコスト削減リア |
KEY技術的利点：
Shannon Limiteをブレイクする：空間的寸法を通じて容量を拡大し、実験記録が10.66 PBPS（1年間のグローバルな音声通話を1秒で送信するのに相当）に達します。
space効率：データセンターラックの繊維数を80％算数削減し、ケーブルの混雑を軽減します。
強化された信頼性：独立したマルチコア伝送からの固有のチャネル冗長性 99.9999％のシステム可用性が保証されます。
III。典型的なアプリケーションシナリオ
1。ハイパースケールデータセンター
Challenge：AIコンピューティングクラスターには、数万個のGPUにわたってマイクロセカンドレイベルのレイテンシ相互接続が必要であり、従来のファイバーケーブルはラックあたりkilometersに到達します。
ソリューション：7コア繊維は、ファイバーあたりの256GPUをサポートし、すべての光学的バックプレーンネットワークを有効にします。テスト結果：
サーバーからサーバーへのレイテンシは、3.5μsから0から8μsに減少しました
ケーブルの体重は62％減少し、冷却エネルギー消費量は45％減少しました
Case Study：グローバルクラウドプロバイダーは、東京データセンターにMCFを展開し、4.3xによるAIモデルトレーニングを加速しました。
2。経種の潜水艦ケーブルシステム
Value Propositions：単一のMCFケーブルは、従来のマルチファイバーバンドルを置き換え、信頼性を高め、展開コストを削減します。
Innovations ：
Hengtong Fiberのdouble-armored 7コア潜水艦ケーブルは、100 knまでの引張力に耐え、25年間8、{4}}メートルの深さで確実に動作します。
統合されたfiber繊維センシングは、海底地震（{{{{0}}}。1με精度）と温度変動（±0.05度）を監視します。
commercial Deployments：アジア系の次世代潜水艦システムはMCFを使用し、繊維あたりの帯域幅あたり800 Tbpsを達成し、35％低い建設コストを達成します。
3。 6gモバイルFronthaulネットワーク
6g要件：terahertz（0} 。1–10 Thz）ベースステーションの密度は、1km²あたり10〜100に達し、超高容量のフロントルを要求します。
ソリューションズ：
Hollow-Core MCF：THZバンドで0}。
軌道角運動量（OAM）多重化：コアごとに12のOAMモードを有効にし、256ビット/s/hzまでスペクトル効率を高めます。
field Testss：Purple Mountain Laboratoryの6Gトライアルネットワークでは、MCFは1E -15}以下の少しエラー率でersed 1TBPSワイヤレス信号伝送を実施しました。
4。 Quantum Communication Backbone Networks
unique Advantaged：MCFは、量子および古典的なチャネルを独立して分離し、共繊維干渉の課題を解決します。
パフォーマンス：
量子ビットエラー率（qber）<0.6%
キー生成レートは、15 kbps@500 kmに増加しました
国立プロジェクト：中国の「北京シャンガイQuantum Network」アップグレードは、リレーノードを40％削減し、MCFを使用して300％ 4倍の主要な分布効率を改善しました。
iv。将来の見通し：「マルチコア」から「インテリジェントコア」まで
3Dフォトニック統合>およびI-empowered光ネットワークの進歩により、MCFは次のように進化しています。
multi-dimensional Multiplexing：fiber°あたりの100 pbpsをターゲットにするために、 oamおよび分極状態を既存の7-コアデザインと組み合わせます。
自己検知ネットワーク：リアルタイムのストレス、温度、変形モニタリングのための埋め込みファイバーセンサー、「送信 +センシング」スマートインフラストラクチャを作成します。
greenエネルギーのブレークスルー：MCFの密度を活用して、Carbon中立性の目標をサポートし、1TBPS/Wエネルギー効率を達成します。
conclusion：光学通信の次元を再定義します
マルチコアファイバーは、技術的なブレークスルーだけでなく、空間寸法の活用のパラダイムシフトを表します。海底からクラウドインフラストラクチャ、およびクラシックから量子通信まで、MCFは光ネットワークの物理的境界を再定義しています。中国が国際標準（11 ITU/IEC規格）とコアテクノロジー（例えば、30μmコア間隔制御）をリードすることで、MCFは6G、メタバース、およびコンピューティングネットワークの次世代インフラストラクチャを支えます。 「空間を介して容量を拡大する」というこの旅で、すべてのファイバーは、より相互に接続された3次元のデジタルの未来を織り込んでいます。
参照
ITU-T G.654.3：マルチコア光ファイバー特性
ヘントンファイバー。宇宙部門多重化テクノロジーホワイトペーパー、2023。
自然フォトニクス。 「マルチコアファイバーを使用した10.66 PB/sトランスミッション」、2022。