Optinio pluošto formos naujovė: mažesnio vėlavimo ir didesnio tankio link

Šiandieninė optinio pluošto terpė jau yra puikus inžinerijos pasiekimas. Įsivaizduokite, prieš daugiau nei 20 metų Ramiojo vandenyno dugne nutiestas vienos-sijos optinio pluošto srautas gali siekti 1,2 Tbps, o trumpesnės linijos gali perduoti net 1,6 Tbps. Skaidulos-prie-namų paslaugos, sukurtos maždaug 100 Mbps sparta šio amžiaus pradžioje, dabar atnaujinamos iki 25G ir 50G pasyviųjų optinių tinklų, o kitame atnaujinimo cikle palaikys 200G PON. Optinės skaidulos nuolat didina greitį mažesnėmis sąnaudomis, mažesne delsa ir labai patikimai, tvirtai ir saugiai.

 

„CableLabs“ mano, kad šiuo metu „žemėje išdėstyti“ optiniai pluoštai tam tikru momentu ateityje galėtų palaikyti iki 50 000 Gbps spartą, tačiau šiais laikais daugelis vartotojų jau tikisi padidinti optinių skaidulų naudingumą, tankį ir našumą į naujas aukštumas.

 

Mažesnių{0}}dydžių optinio pluošto parinktys

 

Šiuo metu yra keletas būdų, kaip tobulinti šviesolaidžio technologiją, kuri tyliai tobulėja. Vienas iš būdų yra sumažinti fizinį optinių skaidulų dydį. Tradicinio vieno -modės optinio pluošto skersmuo yra 242 mikrometrai, o tai jau labai mažas. Priešingai, žmogaus plauko skersmuo yra maždaug 50–100 mikrometrų.

 

Šiais laikais tokios įmonės kaip „Corning“ jau gali tiekti 200 mikrometrų skersmens vienos grandinės{0}}opinius pluoštus. Šis nedidelis pakeitimas gali greitai turėti didelį poveikį. Mažesnis dydis visada yra geresnis, nes montuotojai gali nutiesti daugiau optinių skaidulų daugiau vietų, padidinti optinių skaidulų skaičių sandariuose vamzdynuose, sumažinti oro paskirstymo naštą ir palengvinti ir taip atsargų optinio pluošto diegimą į biurus ir kelis{5}}namų ūkius.

 

Vieta, kurioje iš tikrųjų šviečia mažesnio skersmens optiniai pluoštai, yra AI duomenų centruose. Dėl didelio-tankio skaičiavimo, reikalingo naujos kartos dirbtinio intelekto kūrimui, kiekvienas kubinis colis erdvės yra brangus, nes stovams, serveriams ir vis daugiau atskirų lustų reikia atskirų ryšių kanalų.

 

Vienintelis mažo{0}}skersmens optinių skaidulų trūkumas yra tas, kad juos reikia sujungti su esamais didelio-skersmens optiniais skaidulomis. Tam reikia tam tikrų specializuotų įrankių, o šviesolaidžio technikai turi gauti atitinkamą eksploatavimo mokymą, tačiau tai nėra didelis iššūkis.

 

Tuščiavidurių optinių skaidulų ir{0}}daugiagyslių optinių skaidulų augimas

 

Tuščiavidurės šerdies pluoštas (HCF) yra kitas didelis pluošto terpės pažanga, nukreipiantis lazerius per orą ar vakuumą, o ne per stiklą. Trumpai tariant, šviesos perdavimo greitis stikle yra lėtesnis nei tuščiaviduriuose vamzdžiuose (banglaidžiuose), o stiklas taip pat riboja optinių dažnių, galimų perduoti duomenis, skaičių. Jei vieno-modės šviesolaidžiai lyginami su standartiniais greitkeliais, tuščiaviduriai-gysliniai optiniai pluoštai yra kaip greitkeliai. Jie gali sumažinti delsą, padidinti esamą perdavimo atstumą ir ateityje gali dar labiau padidinti greitį.

Naudojant tuščiavidurius optinius pluoštus, perdavimo greitį galima padidinti 47%, o vėlavimą sumažinti 33%. Be to, mažesnis signalo praradimas reiškia, kad bet kuriuo atstumu reikia mažiau kartotuvų, o tai reiškia mažesnes energijos sąnaudas. Per pastaruosius penkerius metus pradinis HCF kiekis buvo pagamintas ir įdiegtas siekiant sumažinti delsą tarp trumpo nuotolio biurų ar duomenų centrų. Tuo tarpu gamintojai nuolat tobulina šią terpę, kad pagerintų jos nuostolių charakteristikas, todėl ji pasiekia arba viršija tradicinių optinių skaidulų lygį.

 

2022 m. „Microsoft“ įsigijo tuščiavidurių -šerdies pluoštų gamintoją „Lumenisity“. Tada įmonė pradėjo gaminti tuščiavidurius{3}}šerdies pluoštus JK ir toliau plėtojo HCF tyrimus. Praėjusiais metais bendrovė paskelbė, kad per dvejus metus savo „Azure“ duomenų centro tinkle įdiegs 15 000 kilometrų tuščiavidurio pluošto, kad atitiktų dirbtinio intelekto ryšio reikalavimus. Šiais metais „Microsoft“ paskelbė, kad sėkmingai sukūrė tuščiavidurių{8}}šerdies optinių skaidulų, kurių nuostolių charakteristikos yra geresnės nei tradicinės optinės skaidulos, o tai iš tikrųjų atveria duris didelio masto-gamybai.

 

Tačiau tai nesiliovė. 2025 m. rugsėjo mėn. pabaigoje „Microsoft“ paskelbė, kad bendradarbiauja su „Corning“ ir „Heraeus Covantics“, siekdama sukurti papildomą „pramoninio -tuščiavidurio pluošto gamybą“, kad patenkintų šios medžiagos poreikį savo duomenų centruose. Galime tikėtis, kad kiti optinio pluošto gamintojai pradės didinti tuščiavidurių-šerdies optinių skaidulų gamybą ir skatins šios laikmenos naudojimą duomenų centruose ir kitose programose.

 

Neabejotina, kad dar reikia daug nuveikti, kad tuščiaviduriai{0}}pagrindiniai optiniai pluoštai būtų įtraukti į pagrindinį srautą. Tam reikia suburti optinių skaidulų technikų, išmanančių šios terpės naudojimo ir sujungimo įgūdžius, grupę, suformuluoti naujus įrankius ir standartus bei pasverti standartinių optinių skaidulų naudojimo privalumus ir trūkumus, palyginti su geresniu-bet brangesniu tuščiaviduriu-šerdies optiniu skaidulu. „Microsoft“ bendradarbiauja su „Corning“ ir „Heraeus“ visais šiais klausimais, siekdama sukurti standartizuotą pasaulinę ekosistemą, kuri padėtų plataus masto tuščiavidurių-pluoštų diegimui operatoriaus aplinkoje.

 

Tuščiaviduriai optiniai pluoštai taip pat turi didelę reikšmę kvantiniam skaičiavimui. Jie gali pratęsti kubitų perdavimo atstumą nereikalaujant papildomų įrenginių, tokių kaip maršrutizatoriai ar kartotuvai, kurių šiuo metu kvantiniuose tinkluose nėra. Sukūrus tokius įrenginius, jų pradinė kaina bus didesnė nei esamų tinklo įrenginių. Tuščiaviduriai-šerdies optiniai pluoštai turėtų sumažinti būsimos kvantinio tinklo įrangos poreikį, taip sutaupydami pinigų ir paspartindami diegimo laiką.

 

Kelių šerdžių skaidulos (MCF) yra trečiasis kelias, kuriuo optiniai pluoštai sukuria didesnį pralaidumą. Jis į vieną optinį skaidulą sujungia kelias optinio pluošto šerdis, leidžiančias vienu pluoštu vienu metu perduoti daugiau signalų. Kelių-gyslių optiniai skaidulos padidina skaidulų tankį ir pralaidumą. Tokie gamintojai kaip „Lightera“ ir „Sumitomo Electric“ stengiasi juos tobulinti ir komercializuoti, kad būtų galima plačiai naudoti.

Jau buvo atlikta keletas nuostabių kelių{0}}pagrindinių technologijų demonstravimo. Šių metų pradžioje Sumitomo ir Japonijos Nacionalinis informacijos ir ryšių technologijų institutas paskelbė pasaulio rekordą. Jie naudojo 19-šerdies optinių skaidulų, kad per 1 PB per sekundę duomenis perduotų daugiau nei 1800 kilometrų atstumu (atitinka atstumą nuo Misūrio iki Montanos). Arčiau diegimo yra tai, kad „Lightera“ atrinktiems klientams siunčia kelių branduolių optinio pluošto sprendimų pavyzdžius ir įrodė savo gebėjimą gaminti nuo 4 iki 8 branduolių optinius pluoštus.

 

Daugiagyslių optinių skaidulų naudojimas yra platus, įskaitant povandeninius ir sausumos ryšius, taip pat didelio-tankio ir didelės spartos ryšius tarp jungiklių, serverių ir saugojimo įrenginių duomenų centrų programose. „Lightera“ įrodė savo gebėjimą palaikyti 8-gyslų daugiagyslį skaidulą 800 Gbps sparta trumpojo- nuotolio programose ir 4 branduolių kelių branduolių skaidulą 400 Gbps greičiu 10 kilometrų atstumu.

 

Tačiau, kaip ir tuščiaviduriai{0}}gyslieji optiniai skaidulai, kelių-gyslų optiniai pluoštai taip pat susiduria su savo iššūkiais. Nors pažangiosios fotonikos koalicijoje yra kelių-gyslų skaidulų darbo grupė, jie dar nenustatė standartų, susijusių su pagrindinėmis savybėmis, tokiomis kaip šerdies skaičius, šerdies išdėstymas ir apvalkalo skersmuo, todėl dabartinis kiekvieno daugiagyslio pluošto diegimas lauke yra pritaikytas projektas. Reikia sukurti specialius kelių šerdies sujungimo įrankius-, ypač siekiant užtikrinti, kad juos būtų galima sujungti greitai, su mažais nuostoliais ir dideliu stiprumu. Galiausiai taip pat reikalingi gerai-apmokyti daugiagysliai-šviesolaidiniai specialistai, kuriems geriausia laikytis nustatytų standartų ir jų laikytis.

 

Nepaisant to, bręstant daugia{0}}gyslėms skaiduloms, jos neatsiliks nuo standartinių skaidulų ir tuščiavidurių{1}}pagrindinių skaidulų, todėl duomenų centrams, hiperskalės teikėjams, debesijos ir paslaugų teikėjams bei įmonėms bus suteikta daugiau tinklo galimybių. Ko gero, labiausiai į ateitį žiūrintis-pastebėjimas, kurį galiu pasiūlyti, yra tai, kad tinklo planuotojai turėtų atidžiai apsvarstyti būsimą pusiausvyrą tarp įdiegtų optinių skaidulų ir turimų vamzdynų, kad galėtų pristatyti naujus sprendimus, kai klientams jų reikia (pvz., tuščiavidurių arba daugiagyslių optinių skaidulų).

Tradiciniai vienos{0}}sijos optiniai pluoštai neišnyks, bet visada gerai, kad jie gali pasiūlyti pasirinkimų pažengusiems naudotojams, kurie siekia mažesnio delsos, didesnio tankio ir (arba) didesnio pralaidumo.