Inovație în formă de fibră optică: către o latență mai mică și o densitate mai mare

Mediul de fibră optică de astăzi este deja o performanță remarcabilă în inginerie. Imaginați-vă că o fibră optică cu un singur fir, așezată pe fundul Oceanului Pacific cu peste 20 de ani în urmă, poate transporta acum un volum de trafic de 1,2 Tbps, în timp ce liniile mai scurte pot transporta chiar și 1,6 Tbps. Serviciul de fibră-la-la-casa construită în jurul ratei de 100 Mbps la începutul acestui secol este acum actualizat la rețele optice pasive 25G și 50G și va accepta 200G PON în următorul ciclu de actualizare. Fibrele optice oferă în mod continuu viteze în creștere la costuri mai mici, cu o latență mai mică și într-un mod extrem de fiabil, robust și sigur.

 

CableLabs consideră că fibrele optice „desfăşurate în prezent în pământ” ar putea suporta rate de până la 50.000 Gbps la un moment dat în viitor, dar în prezent un număr mare de utilizatori speră deja să ridice utilitatea, densitatea şi performanţa fibrelor optice la noi culmi.

 

Opțiuni de fibră optică de dimensiuni mai mici-

 

În prezent, există mai multe căi pentru a îmbunătăți tehnologia fibrelor optice care avansează în liniște. Una dintre căi este de a reduce dimensiunea fizică a fibrelor optice. Fibra optică tradițională cu un singur-mod are un diametru de 242 de micrometri, care este deja foarte mic. În schimb, diametrul unui păr uman este de aproximativ 50 până la 100 de micrometri.

 

În zilele noastre, companii precum Corning sunt deja capabile să furnizeze fibre optice unice-cu un diametru de 200 de micrometri. Această schimbare minoră poate avea rapid un impact semnificativ. De la aplicații rezidențiale la aplicații de întreprindere, o dimensiune mai mică este întotdeauna mai bună, deoarece le permite instalatorilor să așeze mai multe fibre optice în mai multe locuri, să mărească numărul de fibre optice în conducte strânse de capacitate-, să reducă sarcina implementării aerului și să faciliteze instalarea deja prudentă a fibrei optice pentru a pătrunde în birouri și unități multi-gospodărești.

 

Zona în care fibrele optice cu diametru mai mic strălucesc cu adevărat este în centrele de date AI. Calcularea cu densitate ridicată-necesară pentru a construi următoarea generație de IA face ca fiecare centimetru cub de spațiu să fie prețios, deoarece rafturile, serverele și un număr tot mai mare de cipuri individuale au nevoie de propriile canale de comunicare dedicate.

 

Singurul dezavantaj al fibrelor optice cu diametru-mic este că acestea trebuie să fie îmbinate cu fibrele optice-de diametru mare existente. Acest lucru necesită unele instrumente specializate, iar tehnicienii în fibră optică trebuie să primească o formare relevantă pentru operare, dar aceasta nu este o provocare majoră.

 

Creșterea fibrelor optice goale și a fibrelor optice multi-core

 

Fibra cu miez gol (HCF) reprezintă următorul progres major în mediile cu fibre, ghidând laserele prin aer sau vid, mai degrabă decât prin sticlă. Pe scurt, viteza de transmisie a luminii în sticlă este mai mică decât cea în țevile goale (ghizi de undă), iar sticla limitează, de asemenea, numărul de frecvențe optice disponibile pentru transmiterea datelor. Dacă fibrele optice-mod simple sunt comparate cu autostrăzile standard, atunci fibrele optice cu miez-cav sunt ca autostrăzile. Acestea pot reduce latența, pot crește distanța actuală de transmisie și au potențialul de a îmbunătăți și mai mult viteza în viitor.

Prin utilizarea fibrelor optice goale, viteza de transmisie poate fi crescută cu 47%, iar latența poate fi redusă cu 33%. În plus, pierderea mai mică a semnalului înseamnă că sunt necesare mai puține Repetoare pe o anumită distanță, ceea ce se traduce printr-un consum mai mic de energie. În ultimii cinci ani, cantitatea inițială de HCF a fost produsă și implementată pentru a reduce latența dintre birourile la distanță scurtă-sau centrele de date. Între timp, producătorii au îmbunătățit constant acest mediu pentru a-și îmbunătăți caracteristicile de pierdere, făcându-l să atingă sau să depășească nivelul fibrelor optice tradiționale.

 

În 2022, Microsoft a achiziționat Lumenisity, un producător de fibre cu miez-cav. Compania a început apoi să producă fibre cu miez-cav în Regatul Unit și a avansat în continuare cercetările privind HCF. Anul trecut, compania a anunțat că va implementa 15.000 de kilometri de fibră goală în rețeaua de centre de date Azure în termen de doi ani, pentru a sprijini cerințele de conectare ale inteligenței artificiale. Anul acesta, Microsoft a anunțat că a dezvoltat cu succes fibre optice cu miez-cav cu caracteristici de pierdere mai bune decât fibrele optice tradiționale, ceea ce deschide de fapt ușa producției la scară-la scară largă.

 

Dar asta nu s-a oprit. La sfârșitul lunii septembrie 2025, Microsoft a anunțat că colaborează cu Corning și Heraeus Covantics pentru a stabili „producție la scară-de fibre goale la scară industrială” suplimentară pentru a satisface cererea pentru acest material în centrele sale de date. Ne putem aștepta ca alți producători de fibre optice să înceapă să își mărească producția de fibre optice cu miez-cav și să promoveze utilizarea acestui mediu în centre de date și alte aplicații.

 

Este sigur că mai este mult de făcut pentru a aduce fibrele optice cu miez-cav în curentul principal. Acest lucru necesită cultivarea unui grup de tehnicieni în fibre optice care sunt competenți în operarea și abilitățile de îmbinare a acestui mediu, formularea de noi instrumente și standarde și cântărirea avantajelor și dezavantajelor utilizării fibrelor optice standard față de fibrele optice cu miez-cav-mai performante, dar mai scumpe. Microsoft colaborează cu Corning și Heraeus în toate aceste probleme, ca parte a eforturilor sale de a construi un ecosistem global standardizat care să sprijine implementarea-la scară largă a fibrelor cu miez gol-în mediile operatorilor.

 

Fibrele optice goale sunt, de asemenea, de mare importanță pentru calculul cuantic. Ele pot extinde distanța de transmisie a qubiților fără a fi nevoie de dispozitive suplimentare, cum ar fi routere sau Repeatoare, care în prezent nu există în rețelele cuantice. Când sunt create astfel de dispozitive, costul lor inițial va fi mai mare decât cel al dispozitivelor de rețea existente. Fibrele optice cu miez-cav ar trebui să poată reduce cererea pentru viitoarele echipamente de rețea cuantică, economisind astfel bani și accelerând timpul de implementare.

 

Fibra multi-core (MCF) este a treia cale prin care fibrele optice creează o lățime de bandă mai mare. Plasează mai multe nuclee de fibră optică într-o singură fibră optică, permițând transmiterea simultană a mai multor semnale de-a lungul unei singure fibre. Fibrele optice multi-core măresc densitatea fibrelor și lățimea de bandă. Producători precum Lightera și Sumitomo Electric lucrează la îmbunătățirea acestora și la comercializarea lor pentru utilizare pe scară largă.

Au existat deja câteva demonstrații foarte remarcabile ale tehnologiilor multi-core. La începutul acestui an, Sumitomo și Institutul Național de Tehnologia Informației și Comunicațiilor din Japonia au anunțat un record mondial. Au folosit fibre optice cu 19-nuclee pentru a transmite peste 1 PB pe secundă de date pe o distanță de peste 1.800 de kilometri (echivalent cu distanța de la Missouri la Montana). Mai aproape de implementare este faptul că Lightera trimite mostre de soluții de fibră optică cu mai multe nuclee clienților selectați și și-a demonstrat capacitatea de a produce fibre optice de la 4 la 8 nuclee.

 

Fibrele optice cu mai multe-nuclee au o gamă largă de aplicații, inclusiv conexiuni submarine și terestre, precum și conexiuni de-densitate mare,-de mare viteză între comutatoare, servere și dispozitive de stocare în aplicațiile pentru centre de date. Lightera și-a demonstrat capacitatea de a suporta fibră multi-core cu 8-core la 800 Gbps la 800 Gbps în aplicații cu rază scurtă- și fibră multi-core cu 4 nuclee la 400 Gbps pe o distanță de 10 kilometri.

 

Cu toate acestea, ca fibrele optice cu miez-cav, fibrele optice cu mai multe-nuclee se confruntă, de asemenea, cu propriile provocări. Deși există un grup de lucru pentru fibre cu mai multe nuclee în cadrul Advanced Photonics Coalition, ei nu au stabilit încă standarde cu privire la caracteristicile de bază, cum ar fi numărul de nuclee, aspectul nucleului și diametrul placajului, ceea ce face ca implementarea actuală pe teren a fiecărei fibre multi-fibre să fie un proiect personalizat. Trebuie construite instrumente speciale pentru îmbinare cu mai multe nuclee, mai ales pentru a se asigura că pot fi îmbinate rapid, cu pierderi reduse și rezistență ridicată. În cele din urmă, este nevoie de tehnicieni bine-cu mai multe nuclee în fibră optică, de asemenea, bine pregătiți și cel mai bine este ca aceștia să urmeze și să respecte standardele stabilite.

 

În ciuda acestui fapt, pe măsură ce fibrele cu mai multe-core se maturizează, ele vor ține pasul cu fibrele standard și cu fibrele-hollow core, oferind mai multe opțiuni de rețea pentru centrele de date, furnizorii de hiperscale, furnizorii de servicii cloud și de servicii și întreprinderi. Poate cea mai perspectivă observație pe care o pot oferi este că planificatorii de rețea ar trebui să ia în considerare cu atenție echilibrul viitor dintre fibrele optice implementate și conductele disponibile, pentru a putea introduce noi soluții atunci când clienții au nevoie de ele (cum ar fi fibre optice goale sau cu mai multe nuclee).

Fibrele optice tradiționale cu un singur fir nu vor dispărea, dar este întotdeauna un lucru bun că pot oferi opțiuni pentru utilizatorii avansați care urmăresc o latență mai mică, o densitate mai mare și/sau o lățime de bandă mai mare.