Conhecimento

A fibra multicore (MCF) é uma fibra óptica que transporta dois ou mais núcleos independentes dentro de um único revestimento compartilhado. O objetivo é simples, mas poderoso: dimensionar a capacidade de transmissão ao longo da dimensão espacial sem ampliar a própria fibra. À medida que o tráfego de clusters 5G, de nuvem e de IA continua aumentando, o MCF passou do laboratório para o primeiro submarino real e implantações de teste. Este guia explica o que é fibra multicore, como funciona, como se compara à fibra comum-de núcleo único, onde é usada e o que pesar ao selecioná-la.

O que é fibra multicore?

Um convencionalfibra óptica-monomodotem apenas um núcleo passando pelo revestimento. A fibra multicore mantém a mesma construção geral, mas coloca vários núcleos lado a lado dentro de um revestimento. Os núcleos são feitos de sílica de alta-pureza e são cercados por material de revestimento com índice de refração mais baixo, de modo que cada núcleo confina e guia sua própria luz por reflexão interna total. Na verdade, cada núcleo se comporta como um caminho de transmissão independente.

Um detalhe útil para implantação: muitos projetos de MCF mantêm o diâmetro do revestimento (externo) no padrão de 125 micrômetros (0,125 mm) usado pela fibra-monomodo atual. Manter esse diâmetro externo padrão é o que torna o MCF amplamente compatível com a geometria de cabeamento existente, embora, como explicamos abaixo, as interfaces em cada extremidade não sejam idênticas à fibra de núcleo-único.

Como funciona a fibra multicore: multiplexação por divisão espacial

O princípio por trás da fibra multicore é a multiplexação por divisão de espaço (SDM). Os sistemas-de núcleo único aumentam a capacidade principalmente adicionando canais de comprimento de onda (WDM) e usando modulação de ordem-mais alta ao longo de um caminho físico. SDM adiciona um novo eixo: multiplica o número de caminhos espaciais. Cada núcleo pode transportar seu próprio conjunto de canais de comprimento de onda ao mesmo tempo, de modo que um único MCF pode fazer o trabalho de várias fibras convencionais agrupadas. Esta é uma das tecnologiasinaugurando uma nova era de transmissão de alta-capacidade.

Ajuda pensar em cada núcleo como uma via separada. Uma fibra de-núcleo único é uma-estrada de pista única no sentido espacial - ela ainda pode mover muitos canais de comprimento de onda nessa pista, mas há apenas uma pista espacial. Uma fibra multicore estabelece várias faixas paralelas dentro do mesmo pavimento (o revestimento), de modo que vários fluxos de sinais independentes viajam ao mesmo tempo. A desvantagem-é que as faixas colocadas próximas umas das outras podem interferir umas nas outras, o que nos leva ao desafio central da engenharia.

Fibra multinúcleo versus fibra de{0}núcleo único

Os dois não são concorrentes, mas sim ferramentas diferentes. A fibra-de núcleo único continua sendo a escolha prática para a grande maioria dos links. O MCF destina-se a rotas onde a capacidade ou o espaço físico são a restrição vinculativa. A tabela abaixo resume as principais diferenças.

Principais benefícios da fibra multicore

As vantagens do MCF agrupam-se em torno da densidade e do dimensionamento da capacidade, em vez da velocidade bruta em um único caminho. Os principais benefícios são:

• Maior capacidade na mesma seção-transversal.A adição de núcleos multiplica os canais espaciais utilizáveis ​​sem aumentar o diâmetro do revestimento, de modo que uma rota pode transportar mais tráfego por fibra.
• Maior densidade de fibra por cabo e por duto.Onde o espaço do duto, o diâmetro do cabo ou a contagem de fibras são limitados, o MCF concentra mais caminhos de transmissão no mesmo espaço físico.
• Um caminho claro para o dimensionamento da capacidade.Ao combinar SDM com WDM, o MCF oferece espaço para rotas sob a maior pressão - sistemas submarinos, backbones de alta-densidade e interconexões de cluster de IA. Você pode ler mais sobre a práticabenefícios e casos de uso futuros de fibra-multicorepara essas cargas de trabalho.
• Familiaridade com a infraestrutura.Os projetos{0}}de revestimento padrão reutilizam grande parte da estrutura de cabos e das práticas de manuseio existentes, reduzindo uma barreira à adoção.

Desafios e limitações técnicas

MCF não é simplesmente uma questão de adicionar mais núcleos. Várias questões moldam seu design e sua atual prontidão comercial:

• Crosstalk entre-núcleos.Como os núcleos ficam separados por apenas dezenas de micrômetros, a luz em um núcleo pode se acoplar a um vizinho, degradando a qualidade do sinal. Os projetistas suprimem a diafonia ajustando o espaçamento do núcleo, o perfil do índice de refração, as estruturas do núcleo-assistidas por trincheiras e o comprimento de onda operacional. O controle de diafonia é o problema de engenharia que define o MCF.
• Dispositivos de-entrada/saída{1}}de ventilação.Para conectar núcleos MCF a equipamentos convencionais de-núcleo único, são necessários dispositivos fan-in/fan{2}}out (FIFO) em cada extremidade. Eles adicionam componentes, perda de inserção e custos que os links de{4}núcleo único não enfrentam.
• Complexidade de conectorização e emenda.Terminar o MCF significa alinhar vários núcleos ao mesmo tempo, o que é mais difícil do que terminar um núcleo. Para links paralelos de-núcleo único-de alta densidade, muitas redes hoje ainda dependem demontagens MPO/MTP de alta-densidadeem vez de MCF, porque esse ecossistema é maduro e{0}}comprovado em campo.

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• Teste e monitoramento.Caracterizar a perda por{0}}núcleo, diafonia e localização de falhas em vários núcleos é mais complicado do que testar uma fibra de-único núcleo, o que tem implicações para comissionamento e manutenção.
• Maturidade comercial.MCF ainda está emergindo. A maioria dos resultados até o momento são demonstrações de laboratório e testes iniciais, com sistemas submarinos liderando os primeiros-passos no mundo real.

A evolução da fibra multicore

A pesquisa sobre fibras de núcleo-múltiplo e acoplado-remonta à década de 1980, quando os primeiros trabalhos exploraram o comportamento do modo-acoplado e a detecção de fibra. O interesse acelerou na década de 2010, à medida que a transmissão-de modo único se aproximava de seu limite prático de capacidade e a indústria se voltava para a multiplexação por divisão espacial.

Um marco ocorreu em 2011, quando oprimeira demonstração de transmissão a exceder 100 Tbit/sfoi alcançado usando uma fibra homogênea de sete{0}}núcleos - incluindo um resultado amplamente citado de 109 Tbit/s em 16,8 km. No final de 2012, as demonstrações de laboratório já haviam ultrapassado 1 Pbit/s usando uma fibra de 12 núcleos.

Os recordes de capacidade continuaram a subir. Em 2023, uma equipe de pesquisa chinesa do CICT (o grupo que inclui a FiberHome)elevou o registro-de vários{1}}núcleos de modo único para um valor líquido de 3,61 Pbit/satravés de uma fibra de 19 núcleos abrangendo as bandas S, C e L, com base no resultado de 3,03 Pbit/s do ano anterior. Em 2025, NICT e Sumitomo Electric relataram1,02 petabits por segundo em 1.808 kmusando uma fibra de 19 núcleos com diâmetro de revestimento padrão de 0,125 mm, ressaltando o foco em projetos compatíveis com a infraestrutura existente.

O sinal mais concreto de progresso prático está nos sistemas submarinos. Em março de 2024, a NEC e a NTT anunciaram o primeiro-de-seu-tipoTransmissão transoceânica-classe de 7.280 km em uma fibra acoplada de 12 núcleosconstruído com um diâmetro externo padrão de 0,125 mm, voltado diretamente para futuros cabos submarinos. A NEC já havia prototipado o primeiro cabo submarino de quatro{2}}núcleos do mundo em 2022. Juntos, esses resultados marcam a transição da MCF da pesquisa pura para sistemas implementáveis.

Aplicações de fibra multicore

Backbone e cabos submarinos-de alta capacidade.Backbones de{0}}longa distância e sistemas submarinos têm capacidade- e espaço-restringidos por natureza, o que os torna os principais candidatos ao MCF. Concentrar mais caminhos espaciais em cada fibra aumenta a capacidade total do sistema sem aumentar proporcionalmente o cabo - uma grande vantagem paracabo de fibra óptica submarino e subaquáticorotas onde cada milímetro de seção-transversal do cabo é importante.

Interconexão de data centers e clusters de IA.Dentro dos data centers, a densidade de links entre servidores, switches e armazenamento está aumentando acentuadamente, assim como o tráfego de interconexão entre instalações. O aumento nas cargas de trabalho de IA está intensificando ambos. O MCF é uma opção para agrupar mais canais espaciais em caminhos restritos, juntamente com as abordagens de conectores de alta-densidade discutidas em nossa visão geral deMPO e fibra multicore para data centers de IA.

Sensor óptico.Como cada núcleo pode responder de maneira diferente à flexão, à deformação ou à temperatura, a fibra multinúcleo suporta detecção distribuída, de alta-precisão e multiponto. As aplicações incluem detecção de formas, monitoramento da saúde estrutural de pontes e oleodutos e exploração de petróleo e gás.

Como escolher cabos de fibra óptica multicore

Para a maioria das redes atuais, cabos de modo único-de alta-fibra-e conjuntos de conectores de alta{3}}densidade continuam sendo a escolha prática, enquanto o MCF é melhor avaliado para rotas com restrição de capacidade- ou espaço-. Quando o MCF estiver em jogo, julgue-o pelos parâmetros que realmente impulsionam a implantação, e não apenas pela contagem de núcleos:

• Contagem e layout de núcleoscorrespondido à sua capacidade alvo, não maximizado por si só.
• Capacidade necessária e distância de transmissão, já que rotas de longo-curso e submarinas impõem restrições de projeto diferentes das rotas curtas.
• Desempenho de crosstalk entre-núcleosem todos os comprimentos de onda operacionais, o que geralmente é mais importante do que o número de núcleos.
• Fan{0}}in/fan{1}}out e compatibilidade do conectorcom o equipamento terminal que você pretende usar.
• Diâmetro do revestimento e compatibilidade da infraestrutura, favorecendo designs padrão de 0,125 mm onde a reutilização de práticas existentes é valiosa.
• Requisitos de emenda e alinhamento, incluindo as ferramentas e o conhecimento que sua equipe ou instalador precisará.
• Estrutura de cabos e ambiente de implantação- submarino, duto, direto-enterrado ou aéreo - cada um com suas próprias demandas mecânicas.
• Suporte para testes e monitoramentopara-caracterização por núcleo e localização de falhas.
• Suporte de engenharia e personalização do fornecedor, já que os projetos MCF frequentemente precisam de designs personalizados e informações técnicas-práticas.

Escolhendo um parceiro de fibra multicore

A fibra multicore recompensa a seleção cuidadosa e o forte suporte de engenharia, porque o controle de crosstalk, a compatibilidade de-fan-in/fan{1}}out, a precisão de emenda e o ambiente de implantação geralmente são mais importantes do que a contagem de núcleos principais. Com raízes na fabricação de fibras ópticas e cabos que remontam a 1991, a Hengtong oferece suporte a clientes exatamente nessas dimensões - número de núcleos personalizados e estrutura de cabos, capacidade e distância alvo, desempenho de diafonia, compatibilidade de conector e fan-in/fan{6}}out e suporte de implantação para ambientes submarinos e de data center, apoiados por testes-internos. Para discutir suas necessidades ou explorar o mais amploportfólio de fibra óptica e cabos, entre em contato com nossa equipe de engenharia.