Hiểu biết

Sợi đa lõi (MCF) là loại sợi quang tích hợp nhiều lõi truyền ánh sáng độc lập-trong một dải vỏ bọc duy nhất, sử dụng nguyên tắc gọi là ghép kênh phân chia không gian (SDM) để truyền các luồng dữ liệu song song cùng một lúc. Trong thời đại ngày nay với sức mạnh điện toán AI bùng nổ và sự phát triển nhanh chóng của công nghệ 6G, truyền thông quang học - "động mạch thông tin" của nền kinh tế kỹ thuật số - đang phải đối mặt với những thách thức về năng lực chưa từng có. Bài viết này khám phá sợi đa lõi là gì, nền tảng R&D đằng sau nó, những ưu điểm cốt lõi và kịch bản ứng dụng, những thách thức kỹ thuật hiện tại cũng như cách bố trí của Hengtong và triển vọng trong tương lai trong lĩnh vực này, giúp bạn hiểu công nghệ then chốt này giúp mở ra-truyền thông quang thế hệ tiếp theo.
 

Sợi đa lõi là gì và tại sao hiện nay nó lại quan trọng?

Sợi đa lõi-là sợi quang có chứa hai hoặc nhiều lõi riêng biệt bên trong một lớp kính duy nhất - thường có cùng đường kính ngoài tiêu chuẩn 125 µm được sử dụng bởi các sợi quang thông thườngsợi đơn chế độ. Mỗi lõi hoạt động như một kênh truyền độc lập, cho phép nhiều tín hiệu quang truyền qua một sợi quang cùng một lúc. Ví dụ: MCF bốn lõi có thể mang dữ liệu gấp khoảng bốn lần so với một sợi quang lõi đơn trong cùng một phạm vi vật lý.

Với sự-phổ biến sâu sắc của trí tuệ nhân tạo, dữ liệu lớn và điện toán đám mây cũng như sự-nghiên cứu trước về công nghệ 6G được đẩy nhanh, nhu cầu truyền dữ liệu đã tăng trưởng theo cấp số nhân và những thiếu sót của cáp quang đơn mode truyền thống ngày càng trở nên nổi bật. Sợi quang chế độ đơn-truyền thống bị giới hạn bởi giới hạn Shannon phi tuyến tính và khả năng truyền dẫn của nó đã đạt đến giới hạn vật lý trên, gây khó khăn cho việc hỗ trợ truyền dữ liệu cấp EB{6}}và nhu cầu kết nối thiết bị cấp nghìn tỷ- của kỷ nguyên 6G, cũng như không thể đáp ứng nhu cầu cứng nhắc về kết nối mật độ-cao ở quy mô cực-lớn{11}}trung tâm dữ liệu. Như các nhà nghiên cứu tại các tổ chức bao gồm NICT và Đại học Công nghệ Eindhoven đã xác nhận, tốc độ dữ liệu trong mạng quang dự kiến ​​sẽ tăng vượt quá giới hạn cơ bản của mạng cáp quang chế độ đơn tiêu chuẩn hiện tại (Truyền thông Tự nhiên, 2025).

Trong bối cảnh đó, sợi quang đa lõi đã nổi lên như một giải pháp cốt lõi nhằm phá vỡ nút thắt về dung lượng. Bằng cách thêm không gian - chiều mới - MCF tạo ra các đường dẫn quang song song trong một sợi quang, thường được mô tả là nâng cấp từ "một làn-" thành "nhiều làn".

Ưu điểm và tính năng: Hơn cả năng lực, sức cạnh tranh toàn diện

So với sợi quang đơn mode truyền thống, ưu điểm cốt lõi của MCF của Hengtong được phản ánh ở ba khía cạnh.

Đầu tiên, năng lực đạt được sự tăng trưởng theo cấp số nhân.Bằng cách tích hợp nhiều lõi độc lập trong một sợi quang, MCF tương đương với việc nâng cấp "một làn đường" thành "nhiều làn đường". Nếu không cần tăng số lượng sợi hoặc đặt thêm đường ống, công suất truyền tải có thể tăng lên vài lần, thậm chí hàng chục lần và tốc độ truyền dẫn của một sợi quang có thể đạt đến mức Tbps, phá vỡ hoàn toàn nút thắt công suất của cáp quang truyền thống. Nghiên cứu gần đây đã xác nhận thêm tiềm năng này - một nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế đã chứng minh khả năng truyền dữ liệu loại petabit-mỗi{7}}giây-bằng cách sử dụng MCF 19 lõi với đường kính lớp bọc tiêu chuẩn.

Thứ hai, tổn thất thấp, độ ổn định cao và thích ứng với các tình huống phức tạp.MCF được phát triển độc lập của Hengtong sử dụng cấu trúc lõi silica nguyên chất và thiết kế diện tích hiệu quả lớn. Có thể kiểm soát độ suy giảm ở bước sóng 1550 nm trong phạm vi 0,17 dB/km và nhiễu xuyên âm Nhỏ hơn hoặc bằng −50 dB. Tổn thất giảm hơn 20% so với MCF truyền thống. Đồng thời, nó có khả năng chống rung và nhiệt độ cao và thấp tuyệt vời, đồng thời có thể thích ứng với nhiều môi trường ứng dụng phức tạp khác nhau như ngoài trời, đáy biển và trung tâm dữ liệu.

Thứ ba, khả năng tích hợp cao, khả năng thích ứng cao và giảm chi phí triển khai.Dung lượng của MCF tương đương với dung lượng của cáp quang đơn mode truyền thống, nhưng nó có thể đạt được mật độ truyền cao hơn, điều này có thể giảm đáng kể không gian và chi phíđặt sợivà triển khai thiết bị, đặc biệt phù hợp với các tình huống có yêu cầu nghiêm ngặt về không gian như trung tâm dữ liệu và mạng đường trục. Đồng thời, nó tương thích với các hệ thống truyền thông quang học hiện có, thực hiện "cắm{1}}và-chạy" đồng thời giảm chi phí cũng như ngưỡng vận hành và bảo trì khi nâng cấp mạng của khách hàng. Để kết nối MCF với thiết bị lõi đơn-tiêu chuẩn, người ta sử dụng các thiết bị quạt-vào/quạt-ra (FIFO) chuyên dụng để ghép ánh sáng từ các sợi lõi đơn-riêng lẻ vào từng lõi của MCF và ngược lại.

Sợi đa lõi và sợi đơn{2}}chế độ: Những điểm khác biệt chính

Những ưu điểm được mô tả ở trên trở nên rõ ràng hơn khi so sánh trực tiếp MCF với sợi quang đơn chế độ thông thường qua các thông số chính:

Điều quan trọng cần lưu ý là MCF không thay thế sợi quang đơn mode trong mọi trường hợp. Đối với nhiều mạng truy cập và mạng đô thị hiện có, thông thườngsợi quangvẫn hoàn toàn đầy đủ. MCF hấp dẫn nhất trong đó mật độ dung lượng - lượng dữ liệu trên một đơn vị không gian vật lý - là hạn chế chính.
 

Các kịch bản ứng dụng chính cho sợi quang đa lõi

Ưu điểm của MCF - tăng trưởng công suất theo cấp số nhân, tổn thất thấp, khả năng thích ứng với môi trường và giảm chi phí triển khai - khiến MCF đặc biệt-phù hợp với các tình huống có giao nhau giữa mật độ công suất cao và không gian vật lý hạn chế.

Hệ thống cáp ngầmđại diện cho trường hợp sử dụng thương mại tiên tiến nhất, trong đó các đặc tính-tổn thất thấp và khả năng thích ứng dưới đáy biển-của MCF đặc biệt có giá trị. Năm 2023, Google và NEC đã công bố triển khai thương mại MCF lần đầu tiên tại hệ thống cáp ngầm dưới biển-Philippines-Hoa Kỳ (TPU) của Đài Loan, sử dụng hai-sợi lõi để tăng gấp đôi công suất trên mỗi sợi quang (Blog đám mây của Google). Song song đó, NEC và NTT đã trình diễn một thử nghiệm truyền tải xuyên đại dương-cấp 7.280 km sử dụng MCF 12 lõi vào tháng 3 năm 2024, được trình bày tại OFC 2024 (Thông cáo báo chí của NEC). Những cột mốc quan trọng này xác nhận khả năng tồn tại thực tế của MCF trên đường dài-, công suất-caocáp quang dưới nướcứng dụng.

Kết nối trung tâm dữ liệulà một ứng dụng có mức độ ưu tiên cao-cao khác trong đó lợi thế về tích hợp cao và tiết kiệm không gian- của MCF trực tiếp giải quyết các hạn chế-trong thế giới thực. Khi các cụm đào tạo AI mở rộng quy mô và lưu lượng truy cập từ phía đông{4}}tây giữa các giá đỡ tăng lên, người vận hành cần lắp thêm băng thông vào không gian khay và ống dẫn hiện có. Vì MCF đạt được mật độ truyền cao hơn trong cùng một lượng sợi như sợi quang đơn chế độ truyền thống nên MCF có thể giảm đáng kể không gian và chi phí triển khai thiết bị trong những môi trường-hạn chế về không gian này. NTT đã phát triển các công nghệ xây dựng và bảo trì dành riêng cho bốn-MCF cốt lõi trong các liên kết liên{10}}trung tâm dữ liệu (NTT, tháng 11 năm 2024).

Mạng đường trục và đường dài trên mặt đấtđại diện cho biên giới tiếp theo. Khi nhu cầu lưu lượng truy cập đạt đến mức trần công suất của sợi quang đơn chế độ được triển khai, các nhà cung cấp dịch vụ sẽ cần nâng cấp dựa trên SDM-chotruyền tải đường trụccơ sở hạ tầng. Khả năng tăng công suất của MCF mà không cần đặt thêm đường ống khiến nó trở thành một lộ trình nâng cấp hiệu quả cho các hành lang đường trục hiện có.
 

Những thách thức kỹ thuật hiện tại của sợi đa lõi-

Mặc dù có lợi thế về công suất và chi phí rõ ràng, MCF vẫn chưa phải là giải pháp thay thế phổ biến{0}}cho sợi quang thông thường. Một số thách thức kỹ thuật phải được giải quyết để áp dụng rộng rãi hơn.

Nhiễu xuyên âm giữa-lõilà mối quan tâm thiết kế cơ bản nhất. Vì nhiều lõi có chung lớp vỏ bọc nên ánh sáng có thể kết hợp giữa các lõi liền kề, đặc biệt là trên khoảng cách xa. Các nhà thiết kế sợi quản lý việc này thông qua khoảng cách giữa các lõi,-các biên dạng chiết suất được hỗ trợ và hình học lớp phủ được tối ưu hóa. Như đã lưu ý ở trên, MCF của Hengtong đạt được nhiễu xuyên âm Nhỏ hơn hoặc bằng −50 dB thông qua cấu trúc lõi silic nguyên chất và thiết kế diện tích hiệu dụng lớn -, mức đủ cho nhiều ứng dụng thực tế. Tuy nhiên, việc duy trì hiệu suất nhiễu xuyên âm thấp như vậy một cách nhất quán ở quy mô và trên phạm vi hàng nghìn km vẫn là một lĩnh vực nghiên cứu tích cực trong toàn ngành.

Thiết bị quạt-vào/quạt-ra (FIFO)bắt buộc phải giao tiếp MCF với thiết bị lõi đơn{0}}tiêu chuẩn. Mặc dù đã đạt được tiến bộ đáng kể, - các thiết bị có suy hao chèn dưới 1 dB trên mỗi kênh và nhiễu xuyên âm dưới −40 dB vẫn sẵn có - việc đạt được hiệu suất FIFO nhất quán, chi phí-thấp trên số lượng lõi cao vẫn đang được cải tiến. Đây là thành phần quan trọng trong việc hiện thực hóa khả năng tương thích "cắm{8}}và{9}}chạy" giúp MCF trở nên thiết thực cho việc nâng cấp mạng.

Nối và kết nốithêm sự phức tạp. Không giống như sợi quang lõi đơn, nối MCF yêu cầu căn chỉnh xoay chính xác đồng thời tất cả các lõi. Máy hàn nhiệt hạch chuyên dụng đã được phát triển nhưng quy trình phức tạp hơn so với máy hàn thông thường.nối và thử nghiệm sợi.

khuếch đạiđưa ra một thách thức khác. Bộ khuếch đại sợi pha tạp erbium-nhiều lõi (MC-EDFA) phải khuếch đại đồng nhất tất cả các lõi, việc này phức tạp hơn việc khuếch đại một lõi đơn. Phân phối máy bơm và cân bằng mức tăng giữa các lõi là chủ đề nghiên cứu tích cực.

Tiêu chuẩn hóađang được tiến hành nhưng chưa hoàn thiện. Nhóm nghiên cứu ITU-T 15 đã xuất bản các bổ sung kỹ thuật về sợi SDM, bao gồm ITU-T G.Sup.87 (tháng 3 năm 2025), đề cập đến việc phân loại sợi SDM, phương pháp thử nghiệm và các cân nhắc triển khai. Tuy nhiên, các tiêu chuẩn thống nhất cho đầu nối MCF, cáp và quy trình lắp đặt vẫn đang được phát triển.
 

Nghiên cứu & Phát triển MCF và Triển vọng Tương lai của Hengtong

Hengtong Optoelectronics đã nắm bắt sâu sắc các xu hướng của ngành và đặt ra trước chương trình R&D MCF. Dựa vào sự tích lũy kỹ thuật sâu sắc của công ty trongvật liệu cáp quang và cáplĩnh vực này, nó đã vượt qua những khó khăn kỹ thuật cốt lõi như tổn thất thấp và nhiễu xuyên âm thấp, đồng thời đạt được thành công bước đột phá quan trọng trong sợi quang bốn{1}}lõi có tổn thất cực thấp-tiêu hao cực thấp trên diện rộng hiệu quả lớn, đặt nền tảng vững chắc cho quá trình công nghiệp hóa MCF.

Trong tương lai, Hengtong có kế hoạch tiếp tục tập trung vào công nghệ ghép kênh phân chia không gian 6G và R&D vật liệu có mức hao hụt cực thấp, tối ưu hóa hơn nữa các chỉ số hiệu suất của MCF, vượt qua nút thắt kỹ thuật về số lượng lõi cao hơn ngoài bốn lõi và thúc đẩy sản phẩm nâng cấp lên công suất cao hơn, tổn thất thấp hơn và khả năng thích ứng rộng hơn. Công ty cũng đặt mục tiêu tăng cường hợp tác với các nhà sản xuất thiết bị truyền thông toàn cầu, nhà cung cấp dịch vụ đám mây và nhà khai thác để thúc đẩy ứng dụng MCF quy mô lớn trên toàn thế giới.

Thị trường MCF dự kiến ​​sẽ tăng trưởng đáng kể trong những năm tới. Theo nghiên cứu thị trường từ Báo cáo tăng trưởng thị trường, thị trường MCF toàn cầu được định giá khoảng 16,9 triệu USD vào năm 2025 và được dự đoán sẽ tăng trưởng với tốc độ tăng trưởng kép hàng năm trên 34% trong thập kỷ tới, do nhu cầu về truyền dẫn quang-công suất cao trong cáp ngầm, trung tâm dữ liệu và-mạng thế hệ tiếp theo tăng cao. Với việc tiếp tục đầu tư vào R&D và công nghiệp hóa, Hengtong đặt mục tiêu trở thành người đóng góp chính cho lĩnh vực đang phát triển nhanh chóng này. Độc giả quan tâm đến khả năng rộng hơn của Hengtong có thể khám phádòng sản phẩm cáp quangVàtrường hợp dự án thành công.

Câu hỏi thường gặp về sợi đa lõi

Sợi đa lõi là gì?

Sợi đa lõi là sợi quang có chứa hai hoặc nhiều lõi truyền ánh sáng độc lập-trong một lớp kính duy nhất. Mỗi lõi có thể mang một luồng dữ liệu riêng biệt, cho phép sợi quang truyền nhiều tín hiệu song song bằng cách sử dụng ghép kênh phân chia không gian (SDM). Điều này cho phép-tốc độ truyền sợi đơn ở mức Tbps.

MCF khác với sợi đa mode như thế nào?

Đây là những khái niệm khác nhau. Sợi đa mode có một lõi đơn với đường kính lớn hơn hỗ trợ nhiều chế độ truyền ánh sáng. Sợi đa lõi có nhiều lõi riêng biệt, mỗi lõi thường hoạt động ở chế độ đơn. MCF tăng công suất bằng cách thêm các kênh không gian (lõi), trong khi cáp quang đa mode sử dụng các chế độ ánh sáng khác nhau trong một lõi. Để so sánh chi tiết các loại sợi, hãy xem phần nàyhướng dẫn về chế độ-đơn và cáp quang đa chế độ.

Cáp quang đa lõi có tương thích với các mạng quang hiện có không?

MCF có thể giao tiếp với thiết bị sợi quang chế độ đơn hiện có-thông qua các thiết bị quạt-vào/quạt-ra (FIFO). MCF của Hengtong được thiết kế để tương thích với các hệ thống thông tin quang hiện có, giảm ngưỡng nâng cấp mạng của khách hàng. Tuy nhiên, việc tích hợp đầy đủ cũng có thể yêu cầu thiết bị nối chuyên dụng và hệ thống khuếch đại được sửa đổi tùy thuộc vào kiến ​​trúc mạng cụ thể.

MCF đang được triển khai thương mại ở đâu?

Việc triển khai thương mại đáng chú ý nhất là hệ thống cáp ngầm Hoa Kỳ của Google/NEC Đài Loan-Philippines{1}}, sử dụng MCF hai{4}}lõi. Việc kết nối trung tâm dữ liệu và nâng cấp mạng đường trục dự kiến ​​sẽ diễn ra sau đó. Khả năng MCF đạt được mật độ truyền cao hơn trong cùng một khối lượng sợi khiến MCF trở nên đặc biệt hấp dẫn đối với các môi trường tàu ngầm và trung tâm dữ liệu bị hạn chế về không gian-.

Rào cản chính đối với việc áp dụng MCF rộng rãi là gì?

Các rào cản chính bao gồm độ phức tạp và chi phí nối và kết nối, nhu cầu về bộ khuếch đại chuyên dụng, tiêu chuẩn hóa chưa đầy đủ và mức giá hiện tại của các thành phần MCF so với cáp quang thông thường. Những rào cản này dự kiến ​​sẽ giảm khi quy mô và tiêu chuẩn sản xuất được củng cố.

Một sợi quang đa lõi có thể có bao nhiêu lõi?

Các nhà nghiên cứu đã chứng minh sợi có tới 19 lõi trong đường kính lớp bọc tiêu chuẩn 125 µm và đã tồn tại các thiết kế thử nghiệm với số lượng lõi thậm chí còn cao hơn. MCF có bán trên thị trường thường sử dụng hai đến bốn lõi, với thiết kế bảy-lõi trở lên đang được phát triển tích cực. Lộ trình hiện tại của Hengtong bao gồm sự phát triển vượt ra ngoài bốn-thiết kế cốt lõi để hướng tới số lượng cốt lõi cao hơn nữa.