Arloesedd ffurf ffibr optegol: Tuag at latency is a dwysedd uwch

Mae cyfrwng ffibr optegol heddiw eisoes yn gamp ryfeddol mewn peirianneg. Dychmygwch, gall ffibr optegol un llinyn a osodwyd ar waelod y Cefnfor Tawel dros 20 mlynedd yn ôl gario cyfaint traffig o 1.2Tbps, tra gall llinellau byrrach hyd yn oed gario cymaint â 1.6Tbps. Mae'r ffibr i'r gwasanaeth cartref a adeiladwyd tua 100Mbps ar ddechrau'r ganrif hon bellach yn cael ei uwchraddio i rwydweithiau optegol goddefol 25G a 50G, a bydd yn cefnogi 200G PON yn y cylch uwchraddio nesaf. Mae ffibrau optegol yn darparu cyflymder cynyddol yn barhaus am gostau is, gyda hwyrni is, ac mewn modd hynod ddibynadwy, cadarn a diogel.

 

Mae CableLabs o'r farn y gallai'r ffibrau optegol sy'n cael eu "defnyddio yn y ddaear" ar hyn o bryd gefnogi cyfraddau o hyd at 50,000Gbps ar ryw adeg yn y dyfodol, ond y dyddiau hyn mae nifer fawr o ddefnyddwyr eisoes yn gobeithio codi cyfleustodau, dwysedd a pherfformiad ffibrau optegol i uchder newydd.

 

Opsiynau ffibr optegol llai o faint

 

Ar hyn o bryd, mae yna sawl llwybr i wella technoleg ffibr optegol sy'n symud ymlaen yn dawel. Un o'r llwybrau yw gwneud maint ffisegol ffibrau optegol yn llai. Mae gan y ffibr optegol modd sengl traddodiadol ddiamedr o 242 micromedr, sydd eisoes yn fach iawn. Mewn cyferbyniad, mae diamedr gwallt dynol tua 50 i 100 micromedr.

 

Y dyddiau hyn, mae cwmnïau fel Corning eisoes yn gallu darparu ffibrau optegol llinyn sengl gyda diamedr o 200 micromedr. Gall y mân newid hwn gael effaith sylweddol yn gyflym. O gymwysiadau preswyl i fenter, mae maint llai bob amser yn well oherwydd ei fod yn galluogi gosodwyr i osod mwy o ffibrau optegol mewn mwy o leoedd, cynyddu nifer y ffibrau optegol mewn capasiti-piblinellau tynn, lleihau baich defnydd aer, a'i gwneud hi'n haws i osod ffibr optegol sydd eisoes yn ofalus fynd i mewn i swyddfeydd ac unedau aml-aelwyd.

 

Mae'r ardal lle mae ffibrau optegol diamedr llai yn disgleirio mewn canolfannau data AI. Mae'r -gyfrifiadura dwysedd uchel sydd ei angen i adeiladu'r genhedlaeth nesaf o AI yn gwneud pob modfedd giwbig o ofod yn werthfawr, gan fod angen eu sianeli cyfathrebu pwrpasol eu hunain ar raciau, gweinyddwyr, a nifer cynyddol o sglodion unigol.

 

Yr unig anfantais o -ffibrau optegol diamedr bach yw bod angen iddynt gael eu hollti â ffibrau optegol diamedr mawr sy'n bodoli eisoes. Mae hyn yn gofyn am rai offer arbenigol, ac mae angen i dechnegwyr ffibr optig dderbyn hyfforddiant gweithredu perthnasol, ond nid yw hyn yn her fawr.

 

Cynnydd ffibrau optegol gwag a ffibrau optegol aml-graidd

 

Mae ffibr craidd gwag (HCF) yn cynrychioli'r cynnydd mawr nesaf mewn cyfryngau ffibr, gan arwain laserau trwy aer neu wactod yn hytrach na gwydr. Yn fyr, mae cyflymder trosglwyddo golau mewn gwydr yn arafach na chyflymder pibellau gwag (canllawiau tonnau), ac mae gwydr hefyd yn cyfyngu ar nifer yr amleddau optegol sydd ar gael ar gyfer trosglwyddo data. Os yw ffibrau optegol un modd yn cael eu cymharu â phriffyrdd safonol, yna mae ffibrau optegol craidd gwag yn debyg i briffyrdd. Gallant leihau hwyrni, cynyddu'r pellter trosglwyddo presennol, a gallant wella cyflymder ymhellach yn y dyfodol.

Trwy ddefnyddio ffibrau optegol gwag, gellir cynyddu'r cyflymder trosglwyddo 47% a gellir lleihau'r hwyrni 33%. At hynny, mae colli signal is yn golygu bod angen llai o Ailddarllediadau o fewn unrhyw bellter penodol, sy'n golygu bod llai o ynni'n cael ei ddefnyddio. Dros y pum mlynedd diwethaf, mae swm cychwynnol HCF wedi'i gynhyrchu a'i ddefnyddio i leihau'r hwyrni rhwng swyddfeydd pellter byr neu ganolfannau data. Yn y cyfamser, mae gweithgynhyrchwyr wedi bod yn gwella'r cyfrwng hwn yn gyson i wella ei nodweddion colled, gan ei wneud yn cyrraedd neu'n rhagori ar lefel y ffibrau optegol traddodiadol.

 

Yn 2022, prynodd Microsoft Lumenisity, gwneuthurwr-ffibrau craidd gwag. Yna dechreuodd y cwmni gynhyrchu ffibrau craidd gwag yn y DU ac uwch ymchwil pellach ar HCF. Y llynedd, cyhoeddodd y cwmni y byddai'n defnyddio 15,000 cilomedr o ffibr gwag yn ei rwydwaith canolfan ddata Azure o fewn dwy flynedd i gefnogi gofynion cysylltu deallusrwydd artiffisial. Eleni, cyhoeddodd Microsoft ei fod wedi datblygu ffibrau optegol craidd gwag yn llwyddiannus gyda nodweddion colled gwell na ffibrau optegol traddodiadol, sydd mewn gwirionedd yn agor y drws i gynhyrchu ar raddfa fawr.

 

Ond ni ddaeth hyn i ben. Ddiwedd mis Medi 2025, cyhoeddodd Microsoft ei fod yn cydweithio â Corning a Heraeus Covantics i sefydlu “cynhyrchu ffibr gwag ar raddfa ddiwydiannol” ychwanegol i ateb y galw am y deunydd hwn yn ei ganolfannau data. Gallwn ddisgwyl y bydd gweithgynhyrchwyr ffibr optegol eraill yn dechrau cynyddu eu cynhyrchiad o ffibrau optegol craidd gwag a hyrwyddo'r defnydd o'r cyfrwng hwn mewn canolfannau data a chymwysiadau eraill.

 

Mae'n sicr bod llawer o waith i'w wneud eto i ddod â ffibrau optegol craidd- gwag i'r brif ffrwd. Mae hyn yn gofyn am feithrin grŵp o dechnegwyr ffibr optegol sy'n hyddysg yng ngweithrediad a sgiliau'r cyfrwng hwn, gan lunio offer a safonau newydd, a phwyso a mesur y manteision a'r anfanteision o ddefnyddio ffibrau optegol safonol yn erbyn y ffibrau optegol craidd sy'n perfformio'n well ond yn ddrytach. Mae Microsoft yn cydweithio â Corning a Heraeus ar yr holl faterion hyn fel rhan o'i ymdrechion i adeiladu ecosystem fyd-eang safonol i gefnogi'r defnydd o ffibrau craidd gwag ar raddfa fawr mewn amgylcheddau gweithredwr.

 

Mae ffibrau optegol gwag hefyd o arwyddocâd mawr i gyfrifiadura cwantwm. Gallant ymestyn pellter trosglwyddo qubits heb fod angen dyfeisiau ychwanegol fel llwybryddion neu Ailddarllediadau, nad ydynt yn bodoli ar hyn o bryd mewn rhwydweithiau cwantwm. Pan fydd dyfeisiau o'r fath yn cael eu creu, bydd eu cost gychwynnol yn uwch na chost dyfeisiau rhwydwaith presennol. Dylai{3}}ffibrau optegol craidd gwag allu lleihau'r galw am offer rhwydwaith cwantwm yn y dyfodol, gan arbed arian a chyflymu amser defnyddio.

 

Ffibr craidd aml-- (MCF) yw'r trydydd llwybr i ffibrau optegol greu lled band mwy. Mae'n gosod creiddiau ffibr optegol lluosog i mewn i un ffibr optegol, gan alluogi mwy o signalau i gael eu trosglwyddo ar yr un pryd ar hyd un ffibr. Mae ffibrau optegol aml-graidd yn cynyddu dwysedd ffibr a lled band. Mae gweithgynhyrchwyr fel Lightera a Sumitomo Electric yn gweithio ar eu gwella a'u masnacheiddio i'w defnyddio'n eang.

Cafwyd rhai arddangosiadau hynod iawn eisoes o dechnolegau aml-graidd. Yn gynharach eleni, cyhoeddodd Sumitomo a Sefydliad Cenedlaethol Technoleg Gwybodaeth a Chyfathrebu Japan record byd. Fe wnaethant ddefnyddio 19-ffibr optegol craidd i drawsyrru dros 1PB yr eiliad o ddata dros bellter o fwy na 1,800 cilomedr (sy'n cyfateb i'r pellter o Missouri i Montana). Yn nes at ddefnydd yw bod Lightera yn anfon samplau o atebion ffibr optegol aml-graidd at gwsmeriaid dethol ac wedi dangos ei allu i gynhyrchu ffibrau optegol yn amrywio o 4 i 8 craidd.

 

Mae gan ffibrau optegol aml-graidd ystod eang o gymwysiadau, gan gynnwys cysylltiadau tanfor a thir, yn ogystal â chysylltiadau dwysedd uchel, cyflymder uchel rhwng switshis, gweinyddwyr a dyfeisiau storio mewn rhaglenni canolfan ddata. Mae Lightera wedi dangos ei allu i gynnal 8{5}}ffeibr craidd aml-craidd ar 800Gbps mewn-cymwysiadau amrediad byr a ffibr aml-graidd 4-craidd ar 400Gbps dros bellter o 10 cilometr.

 

Fodd bynnag, fel ffibrau optegol craidd gwag, mae ffibrau optegol aml-graidd hefyd yn wynebu eu heriau eu hunain. Er bod yna weithgor ffeibr aml-graidd o fewn y Glymblaid Ffotoneg Uwch, nid ydynt eto wedi sefydlu safonau o ran nodweddion sylfaenol megis nifer y creiddiau, cynllun y craidd, a diamedr y cladin, sy'n golygu bod y defnydd maes presennol o bob ffibr craidd lluosog yn brosiect wedi'i deilwra. Mae angen adeiladu offer arbennig ar gyfer splicing aml-graidd, yn enwedig i sicrhau y gellir eu hollti'n gyflym, gyda cholled isel a chryfder uchel. Yn olaf, mae angen technegwyr ffibr optig aml-graidd sydd wedi'u hyfforddi'n dda hefyd, a'r peth gorau yw iddynt ddilyn a chadw at y safonau sefydledig.

 

Er gwaethaf hyn, wrth i ffibrau craidd lluosog aeddfedu, byddant yn cyd-fynd â ffibrau craidd safonol a ffibrau craidd gwag, gan ddarparu mwy o opsiynau rhwydwaith ar gyfer canolfannau data, darparwyr graddfa hyper, darparwyr gwasanaethau cwmwl a gwasanaethau, a mentrau. Efallai mai’r arsylwad mwyaf blaengar y gallaf ei gynnig yw y dylai cynllunwyr rhwydwaith ystyried yn ofalus y cydbwysedd rhwng y ffibrau optegol a ddefnyddir a’r piblinellau sydd ar gael yn y dyfodol, er mwyn gallu cyflwyno datrysiadau newydd pan fydd eu hangen ar gwsmeriaid (fel ffibrau optegol craidd gwag neu aml-graidd).

Ni fydd ffibrau optegol llinyn sengl traddodiadol yn diflannu, ond mae bob amser yn beth da eu bod yn gallu cynnig opsiynau i ddefnyddwyr uwch sy'n mynd ar drywydd cuddni is, dwysedd uwch a/neu led band uwch.