La fibra multicore (MCF) è una fibra ottica che trasporta due o più nuclei indipendenti all'interno di un unico rivestimento condiviso. L’obiettivo è semplice ma potente: scalare la capacità di trasmissione lungo la dimensione spaziale senza allargare la fibra stessa. Mentre il traffico proveniente dai cluster 5G, cloud e AI continua ad aumentare, MCF è passato dal laboratorio al primo vero sottomarino e alle implementazioni di prova. Questa guida spiega cos'è la fibra multicore, come funziona, come si confronta con la normale fibra single-core, dove viene utilizzata e cosa pesare quando la si seleziona.
Cos'è la fibra multicore?
Un convenzionalefibra ottica mono-modaleha un solo nucleo che attraversa il rivestimento. La fibra multicore mantiene la stessa costruzione generale ma posiziona diversi nuclei uno accanto all'altro all'interno di un rivestimento. I nuclei sono realizzati in silice di elevata-purezza e sono circondati da materiale di rivestimento con un indice di rifrazione inferiore, quindi ciascun nucleo confina e guida la propria luce mediante una riflessione interna totale. In effetti, ogni core si comporta come un percorso di trasmissione indipendente.
Un dettaglio utile per l'implementazione: molti progetti MCF mantengono il diametro (esterno) del rivestimento allo standard di 125 micrometri (0,125 mm) utilizzato dall'odierna fibra monomodale-. Mantenere il diametro esterno standard è ciò che rende MCF ampiamente compatibile con la geometria del cablaggio esistente, tuttavia, come spiegheremo di seguito, le interfacce a ciascuna estremità non sono identiche alla fibra single-core.
Come funziona la fibra multicore: multiplexing a divisione spaziale
Il principio alla base della fibra multicore è il multiplexing a divisione spaziale (SDM). I sistemi single-core aumentano la capacità principalmente aggiungendo canali di lunghezza d'onda (WDM) e utilizzando la modulazione di ordine-superiore lungo un percorso fisico. SDM aggiunge un nuovo asse: moltiplica il numero di percorsi spaziali. Ciascun nucleo può trasportare contemporaneamente il proprio set di canali di lunghezza d'onda, quindi un singolo MCF può svolgere il lavoro di diverse fibre convenzionali raggruppate insieme. Questa è una delle tecnologieinaugurando una nuova era di trasmissione ad alta-capacità.
È utile pensare a ciascun core come a una corsia separata. Una fibra single-core è una strada a una-corsia in senso spaziale - può ancora spostare molti canali di lunghezze d'onda lungo quella corsia, ma esiste solo una corsia spaziale. Una fibra multicore posa diverse corsie parallele all'interno della stessa pavimentazione (il rivestimento), quindi più flussi di segnale indipendenti viaggiano contemporaneamente. Il compromesso- è che le corsie ravvicinate possono interferire tra loro, il che ci porta alla sfida ingegneristica centrale.
Fibra multicore e fibra-single core
I due non sono tanto concorrenti quanto strumenti diversi. La fibra single-core rimane la scelta pratica per la stragrande maggioranza dei collegamenti. MCF si rivolge a rotte in cui la capacità o lo spazio fisico rappresentano il vincolo vincolante. La tabella seguente riassume le principali differenze.
| Attributo | Fibra a-core singolo | Fibra multicore (MCF) |
|---|---|---|
| Nuclei per fibra | Un nucleo nel rivestimento | Due o più nuclei in un rivestimento condiviso (le dimostrazioni di ricerca raggiungono i 19 anni e oltre) |
| Rivestimento/diametro esterno | Standard 125 micrometri | Spesso gli stessi 125 micrometri standard, quindi la geometria del cavo rimane familiare |
| Come scala la capacità | Più lunghezze d'onda (WDM) e modulazione di ordine-superiore su un percorso spaziale | Aggiunge percorsi spaziali sopra WDM, ridimensionando la capacità lungo la dimensione spaziale |
| Fibra/densità spaziale | Un percorso spaziale per fibra | Molti percorsi spaziali per fibra, aumentando la densità per cavo e per condotto |
| Inter-diafonia centrale | Non applicabile | Un parametro di progettazione chiave, gestito attraverso la spaziatura del nucleo, il profilo dell'indice e il design della trincea |
| Terminazione e interfaccia | Connettori standard e giunzioni a fusione | Richiede dispositivi fan-in/fan-out e connettori specializzati con allineamento multi-core |
| Maturità dell'ecosistema | Maturo e distribuito in massa-in tutto il mondo | Emergente, con le prime prove sul campo e prototipi di cavi sottomarini |
| Scenari-più adatti | La maggior parte dei collegamenti di accesso, metropolitana e-a lungo raggio oggi | Percorsi con limitazioni di capacità- o spazio-come sottomarini, backbone fitti e interconnessioni di data center AI |
Principali vantaggi della fibra multicore
I vantaggi del MCF si concentrano sulla densità e sul ridimensionamento della capacità piuttosto che sulla velocità pura su un unico percorso. I principali vantaggi sono:
- Capacità maggiore nella stessa sezione-trasversale.L'aggiunta di core moltiplica i canali spaziali utilizzabili senza aumentare il diametro del rivestimento, quindi un percorso può trasportare più traffico per fibra.
- Maggiore densità di fibre per cavo e per condotto.Laddove lo spazio dei condotti, il diametro dei cavi o il numero di fibre sono limitati, MCF concentra più percorsi di trasmissione nello stesso ingombro fisico.
- Un percorso chiaro verso il ridimensionamento della capacità.Combinando SDM con WDM, MCF offre margine per le rotte sotto la maggiore pressione - sistemi sottomarini, dorsali ad alta- densità e interconnessioni di cluster AI. Puoi leggere di più sulla parte praticavantaggi e casi d'uso futuri della fibra multi-coreper questi carichi di lavoro.
- Familiarità delle infrastrutture.I progetti di rivestimento-standard riutilizzano gran parte della struttura dei cavi e delle pratiche di gestione esistenti, riducendo un ostacolo all'adozione.
Sfide e limitazioni tecniche
MCF non è semplicemente una questione di aggiungere più core. Diversi problemi modellano il suo design e la sua attuale disponibilità commerciale:
- Inter-diafonia centrale.Poiché i nuclei si trovano a solo poche decine di micrometri di distanza, la luce in un nucleo può accoppiarsi con quella vicina, degradando la qualità del segnale. I progettisti eliminano la diafonia regolando la spaziatura dei nuclei, il profilo dell'indice di rifrazione, le strutture del nucleo assistite da trincee-e la lunghezza d'onda operativa. Il controllo della diafonia è il problema ingegneristico che definisce MCF.
- Dispositivi fan-in/fan-out.Per connettere i nuclei MCF alle apparecchiature convenzionali single-core, sono necessari dispositivi fan-in/fan-out (FIFO) a ciascuna estremità. Questi aggiungono componenti, perdita di inserzione e costi che i collegamenti single-core non devono affrontare.
- Connettorizzazione e complessità dello splicing.Terminare MCF significa allineare più core contemporaneamente, il che è più difficile che terminare un core. Per i collegamenti paralleli-single{2}}core ad alta densità, molte reti oggi fanno ancora affidamentoassemblaggi MPO/MTP ad alta-densitàpiuttosto che MCF, perché quell'ecosistema è maturo e collaudato sul campo-.
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- Test e monitoraggio.La caratterizzazione delle perdite, della diafonia e dei guasti per-core su più core è più complessa che testare una fibra a-core singolo, il che ha implicazioni per la messa in servizio e la manutenzione.
- Maturità commerciale.La MCF sta ancora emergendo. La maggior parte dei risultati ottenuti fino ad oggi sono dimostrazioni di laboratorio e sperimentazioni iniziali, con i sistemi sottomarini che guidano i primi passi nel mondo reale.
L'evoluzione della fibra multicore
La ricerca sulle fibre multi-core e accoppiate-core risale agli anni '80, quando i primi lavori esplorarono il comportamento in modalità-accoppiata e il rilevamento delle fibre. L'interesse è aumentato negli anni 2010 quando la trasmissione in modalità singola- si è avvicinata al limite massimo di capacità pratica e l'industria si è rivolta al multiplexing a divisione spaziale.
Una pietra miliare arrivò nel 2011, quando ilprima dimostrazione di trasmissione che supera i 100 Tbit/sè stato ottenuto utilizzando una fibra omogenea a sette-core - incluso un risultato ampiamente citato di 109 Tbit/s su 16,8 km. Alla fine del 2012, le dimostrazioni di laboratorio avevano già superato 1 Pbit/s utilizzando una fibra a 12 core.
I record di capacità hanno continuato a salire. Nel 2023, un gruppo di ricerca cinese del CICT (il gruppo che comprende FiberHome)ha aumentato il record single-modalità multi-core a 3,61 Pbit/s nettisu una fibra a 19 core che abbraccia le bande S, C ed L, basandosi sul risultato di 3,03 Pbit/s dell'anno precedente. Nel 2025, NICT e Sumitomo Electric hanno riferito1,02 petabit al secondo su 1.808 kmutilizzando una fibra a 19 core con diametro di rivestimento standard di 0,125 mm, sottolineando l’attenzione verso progetti compatibili con le infrastrutture esistenti.
Il segno più concreto del progresso pratico si trova nei sistemi sottomarini. Nel marzo 2024, NEC e NTT hanno annunciato un primo-del-suo-tipotrasmissione di classe transoceanica-da 7.280 km su una fibra a 12 nuclei accoppiaticostruito con un diametro esterno standard di 0,125 mm, mirato esattamente ai futuri cavi sottomarini. NEC aveva già prototipato il primo cavo sottomarino a quattro-core al mondo nel 2022. Insieme, questi risultati segnano la transizione di MCF dalla ricerca pura ai sistemi dispiegabili.
Applicazioni in fibra multicore
Cavi dorsali e sottomarini ad alta-capacità.Le dorsali a lungo- raggio e i sistemi sottomarini hanno capacità- e spazio-limitati per natura, il che li rende i principali candidati per MCF. Concentrare più percorsi spaziali in ciascuna fibra aumenta la capacità totale del sistema senza allargare proporzionalmente il cavo - un grande vantaggio percavi in fibra ottica sottomarini e subacqueipercorsi in cui ogni millimetro di sezione trasversale del cavo-è importante.
Interconnessione di data center e cluster di intelligenza artificiale.All'interno dei data center, la densità dei collegamenti tra server, switch e storage è in forte aumento, così come il traffico di interconnessione tra le strutture. L’aumento dei carichi di lavoro dell’intelligenza artificiale sta intensificando entrambi. MCF è un'opzione per racchiudere più canali spaziali in percorsi vincolati, insieme agli approcci con connettori ad alta-densità discussi nella nostra panoramica diMPO e fibra multicore per data center AI.
Rilevamento ottico.Poiché ciascun core può rispondere in modo diverso a flessione, deformazione o temperatura, la fibra multicore supporta il rilevamento distribuito, ad alta-precisione, multi-punto. Le applicazioni includono il rilevamento della forma, il monitoraggio dello stato strutturale di ponti e condutture e l'esplorazione di petrolio e gas.
Come scegliere i cavi in fibra ottica multicore
Per la maggior parte delle reti odierne, i cavi ad alto-fibra-numero singolo-modale e i gruppi di connettori ad alta{{3}densità rimangono la scelta pratica, mentre la MCF è meglio valutata per percorsi con limiti di capacità- o di spazio-. Quando MCF è sul tavolo, giudicalo in base ai parametri che guidano effettivamente l'implementazione piuttosto che solo al conteggio dei core:
- Conteggio e layout dei nucleiadattato alla capacità target, non massimizzato fine a se stesso.
- Capacità richiesta e distanza di trasmissione, poiché le rotte a lungo- raggio e quelle sottomarine impongono vincoli di progettazione diversi rispetto ai collegamenti brevi.
- Prestazioni di diafonia inter-coresu tutte le lunghezze d'onda operative, il che spesso conta più del numero di core.
- Fan-in/fan{1}out e compatibilità dei connettoricon l'apparecchiatura terminale che si intende utilizzare.
- Diametro del rivestimento e compatibilità dell'infrastruttura, favorendo i progetti standard da 0,125 mm in cui il riutilizzo delle pratiche esistenti è prezioso.
- Requisiti di giunzione e allineamento, inclusi gli strumenti e le competenze di cui il tuo team o installatore avrà bisogno.
- Struttura del cavo e ambiente di distribuzione- sottomarino, condotto, diretto-interrato o aereo - ciascuno con le proprie esigenze meccaniche.
- Supporto per test e monitoraggioper la caratterizzazione per-core e la localizzazione dei guasti.
- Supporto tecnico e personalizzazione del fornitore, poiché i progetti MCF spesso richiedono progetti su misura e input tecnici pratici-.
Domande frequenti
D: Cos'è la fibra multicore?
R: La fibra multicore è una fibra ottica con due o più nuclei indipendenti all'interno di un unico rivestimento. Ogni nucleo guida la propria luce e funziona come un percorso di trasmissione separato, aumentando la capacità lungo la dimensione spaziale.
D: Quanti core può avere una fibra multicore?
R: Varia in base allo scopo. I primi progetti commerciali e sottomarini utilizzano due o quattro nuclei, mentre le dimostrazioni di ricerca hanno utilizzato sette, dodici e diciannove nuclei. Un numero di core più elevato aumenta la capacità ma rende anche più difficile il controllo della diafonia e la connettorizzazione.
D: La fibra multicore è compatibile con i sistemi in fibra esistenti?
R: Parzialmente. I progetti che mantengono il rivestimento standard da 125 micrometri condividono gran parte della geometria e della gestione dei cavi esistenti. Tuttavia, il collegamento di una MCF ad apparecchiature single-core richiede dispositivi fan-in/fan{5}out e i connettori, le giunzioni e i test differiscono dalla fibra single-core.
D: Cos'è la diafonia nella fibra multicore?
R: La diafonia è un accoppiamento indesiderato della luce da un nucleo a un nucleo adiacente, che interferisce con il segnale. È la sfida progettuale centrale di MCF ed è gestita attraverso la spaziatura del nucleo, il profilo dell'indice di rifrazione, le strutture delle trincee e la scelta della lunghezza d'onda operativa.
D: Dove viene utilizzata la fibra multicore?
R: Gli utilizzi principali sono i cavi dorsali e sottomarini ad alta- capacità, l'interconnessione di data center e le reti di cluster AI e le applicazioni di rilevamento ottico come il monitoraggio dello stato strutturale.
D: La fibra multicore è già disponibile in commercio?
R: Sta emergendo piuttosto che mainstream. La maggior parte dei risultati sono risultati di laboratorio o di prova, con sistemi sottomarini - tra cui un esperimento transoceanico-classe 12-nucleo del 2024 e precedenti prototipi di quattro-nucleo - che guidano i primi passi nel mondo reale.
Scegliere un partner per la fibra multicore
La fibra multicore premia un'attenta selezione e un forte supporto tecnico, poiché il controllo della diafonia, la compatibilità fan-in/fan-out, l'accuratezza della giunzione e l'ambiente di distribuzione in genere contano più del numero dei core principali. Con radici nella produzione di fibre e cavi ottici che risalgono al 1991, Hengtong supporta i clienti esattamente su queste dimensioni: - numero di nuclei personalizzato e struttura dei cavi, capacità e distanza target, prestazioni di diafonia, compatibilità di connettori e fan-in/fan-out e supporto di implementazione per ambienti sottomarini e data center, supportato da test interni-. Per discutere le vostre esigenze o esplorare aspetti più ampiportafoglio di fibre e cavi ottici, contatta il nostro team di ingegneri.