ज्ञान

विस्फोटक डेटा वृद्धि की आज की दुनिया में, प्रति सेकंड वैश्विक डेटा जनरेशन ‌500, 000 gb‌ से अधिक हो गया है, जो पारंपरिक एकल-कोर फाइबर ट्रांसमिशन कैपेसिटी को शैनन सीमा के करीब धकेल रहा है। मल्टी-कोर फाइबर (MCF), एक एकल फाइबर के भीतर कई स्वतंत्र ट्रांसमिशन चैनलों को एकीकृत करके, "सिंगल-लेन रोड" को "थ्री-डायमेंशनल क्लोवरलीफ इंटरचेंज" में बदल देता है, "क्षमता की अड़चन के माध्यम से तोड़ने के लिए एक प्रमुख तकनीक के रूप में उभर रहा है। यह लेख तीन आयामों के माध्यम से इस क्रांतिकारी तकनीक के रहस्यों का खुलासा करता है: तकनीकी विशेषताएं, मुख्य लाभ और विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य।

मैं। मल्टी-कोर फाइबर की मुख्य विशेषताएं

‌Three- आयामी स्थानिक मल्टीप्लेक्सिंग आर्किटेक्चर the
मल्टी-कोर फाइबर μ125 μM‌ के एक मानक क्लैडिंग व्यास के भीतर कई स्वतंत्र कोर (आमतौर पर 4-19) की व्यवस्था करते हैं। उदाहरण के लिए, एक सात-कोर फाइबर एक ofhexagonal क्लोज-पैक संरचना को अपनाता है, जो कि μ30 μM‌ (मानव बाल के एक-तिहाई व्यास के बराबर) के लिए केंद्र-से-केंद्र रिक्ति को संपीड़ित करता है, पारंपरिक फाइबर की तुलना में कोर घनत्व की तुलना में ‌5-10x वृद्धि प्राप्त करता है।

‌Space डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग (SDM) Technology)
Transspatial आयाम के साथ ट्रांसमिशन चैनलों को विभाजित करके, प्रत्येक कोर स्वतंत्र रूप से अलग -अलग संकेतों को वहन करता है। ‌Mode मल्टीप्लेक्सिंग के साथ संयुक्त (प्रति कोर प्रति कई ऑप्टिकल मोड का समर्थन) और ingwaveldaghth डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग (C+L बैंड विस्तार), यह एक "स्पेस × मोड × तरंग दैर्ध्य" तीन-आयामी मल्टीप्लेक्सिंग सिस्टम, सैद्धांतिक रूप से ‌100x‌ द्वारा सैद्धांतिक रूप से बढ़ावा देने की क्षमता बनाता है।

‌Ultra-low crosstalk design‌
‌Trench-assisted संरचना को नियोजित किया जाता है: कुंडलाकार खाइयों को ‌2–5 μM‌ की गहराई के साथ कोर के बीच खोदता है और क्लैडिंग की तुलना में एक अपवर्तक सूचकांक कम होता है। ‌Heterogeneous कोर लेआउट (अलग -अलग कोर व्यास/अपवर्तक सूचकांक प्रोफाइल) के साथ युग्मित, यह आसन्न कोर क्रॉसस्टॉक को -50 db/किमी या लोअर ({{4} से कम के सिग्नल रिसाव के बराबर) को दबाता है।

‌Intelligent संगतता
सिंगल-कोर फाइबर सिस्टम के साथ सहज एकीकरण ‌fan-in/Fan-out (FIFO) डिवाइसेस के माध्यम से सक्षम है, मल्टी-कोर और सिंगल-कोर फाइबर सरणियों के बीच कुशल युग्मन को प्राप्त करना, जो कि ‌ 0 के नीचे नियंत्रित सम्मिलन हानि के साथ, मौजूदा ऑप्टिकल संचार उपकरण के साथ संगतता सुनिश्चित करता है।

‌Ii। बहु-कोर फाइबर के मुख्य लाभ

‌Key तकनीकी लाभ: ‌

Shansbraking शैनन लिमिट: स्थानिक आयामों के माध्यम से क्षमता का विस्तार करना, प्रयोगात्मक रिकॉर्ड के साथ ‌10.66 PBPS‌ (एक सेकंड में वैश्विक वॉयस कॉल के एक वर्ष के मूल्य को प्रसारित करने के बराबर) तक पहुंचना।

‌Space दक्षता: डेटा सेंटर रैक में फाइबर काउंट को कम कर देता है, ‌80%‌, केबलिंग कंजेशन को कम करने से।

‌Enhanced विश्वसनीयता: स्वतंत्र बहु-कोर ट्रांसमिशन से अंतर्निहित ‌channel अतिरेक ‌ ‌999999%‌ की प्रणाली उपलब्धता सुनिश्चित करता है।

‌Iii। विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य

‌1। हाइपरस्केल डेटा सेंटर्स

‌Challenge‌: AI कंप्यूटिंग क्लस्टर्स को ‌microsecond- स्तरीय विलंबता इंटरकनेक्शन की आवश्यकता होती है, जो कि हजारों GPU के दसियों पारंपरिक फाइबर केबलिंग के साथ प्रति रैक ‌kilometers तक पहुंचती है।

‌Solution‌: सात-कोर फाइबर ‌all-optical बैकप्लेन नेटवर्क्स को सक्षम करते हैं, ‌256 GPU प्रति फाइबर। का समर्थन करते हैं। परीक्षा के परिणाम:

सर्वर-टू-सर्वर विलंबता 3.5 μs से कम हो गई 0। 8 μs

केबल वजन में 62%की कमी हुई, ऊर्जा की खपत 45%कम हो गई

‌ Case Study‌: एक वैश्विक क्लाउड प्रदाता ने अपने टोक्यो डेटा सेंटर में MCF को तैनात किया, AI मॉडल प्रशिक्षण को ‌4.3x‌ द्वारा तेज किया।

‌2। ट्रांसोकेनिक पनडुब्बी केबल सिस्टम्स

‌Value Proposition‌: एकल MCF केबल पारंपरिक बहु-फाइबर बंडलों को बदलते हैं, विश्वसनीयता बढ़ाते हैं और तैनाती की लागत को कम करते हैं।

‌Innovations‌:

हेंगटोंग फाइबर के ‌double-बख्तरबंद सात-कोर पनडुब्बी केबल the100 kn‌ तक तन्य बलों को झेलता है और 25 वर्षों के लिए 8, 000- मीटर की गहराई पर मज़बूती से संचालित होता है।

एकीकृत ‌distributed फाइबर सेंसिंग, सीबेड भूकंपों ({{0}}}।

‌ Commercial परिनियोजन: एशिया-अमेरिका नेक्स्ट-जेन पनडुब्बी प्रणाली MCF का उपयोग करती है, ‌35% कम निर्माण लागत के साथ ‌800 tbps प्रति Fiber‌ बैंडविड्थ प्राप्त करती है।

‌3। 6G मोबाइल FRONTHAUL नेटवर्क्स

‌6g आवश्यकताएँ: terahertz (0।

‌Solutions::

‌Hollow-core mcf‌: achieves ‌ {0। 2 db/m अल्ट्रा-लो लॉस thz बैंड में।

‌Orbital कोणीय गति (OAM) मल्टीप्लेक्सिंग: प्रति कोर 12 OAM मोड को सक्षम करता है, वर्णक्रमीय दक्षता को ‌256 बिट/s/hz‌ तक बढ़ाता है।

‌Field Tests‌: पर्पल माउंटेन लेबोरेटरी के 6G ट्रायल नेटवर्क में, MCF ने सफलतापूर्वक ‌1e -15} के नीचे एक बिट त्रुटि दर के साथ ‌1 TBPS वायरलेस सिग्नल ट्रांसमिशन को सफलतापूर्वक किया।

‌4। क्वांटम संचार बैकबोन नेटवर्क्स

‌Unique एडवांटेज: MCF endependently क्वांटम और शास्त्रीय चैनलों को अलग करता है, सह-फाइबर हस्तक्षेप चुनौतियों को हल करता है।

प्रदर्शन:

क्वांटम बिट त्रुटि दर (क्यूबर)<0.6%

प्रमुख पीढ़ी की दर बढ़कर k15 kbps@500 किमी तक बढ़ गई

‌National Project‌: चीन का "बीजिंग-शंघाई क्वांटम नेटवर्क" अपग्रेड रिले नोड्स को ‌40%‌ द्वारा कम कर दिया और MCF का उपयोग करके ‌300%‌ द्वारा प्रमुख वितरण दक्षता में सुधार किया।

‌Iv। भविष्य के दृष्टिकोण: "मल्टी-कोर" से "इंटेलिजेंट कोर" तक

‌3D फोटोनिक एकीकरण में प्रगति के साथ और ‌ai-empowered ऑप्टिकल नेटवर्क्स, MCF की ओर विकसित हो रहा है:

‌Multi- आयामी मल्टीप्लेक्सिंग:: ‌oam‌ और olarpolarization स्टेट्स का संयोजन मौजूदा 7- कोर डिज़ाइन के साथ ‌100 pbps प्रति फाइबर‌ को लक्षित करने के लिए।

Senselfself-Sensing Networks: वास्तविक समय के तनाव, तापमान और विरूपण की निगरानी के लिए फाइबर सेंसर एम्बेडेड, "ट्रांसमिशन + सेंसिंग" स्मार्ट इन्फ्रास्ट्रक्चर बनाते हैं।

‌ Green एनर्जी ब्रेकथ्रूज़: कार्बन न्यूट्रैलिटी लक्ष्यों का समर्थन करते हुए, Tbps/w ऊर्जा दक्षता को प्राप्त करने के लिए MCF के घनत्व का लाभ उठाना।

‌Conclusion: ऑप्टिकल संचार के आयामों को फिर से परिभाषित करना ‌

मल्टी-कोर फाइबर न केवल एक तकनीकी सफलता का प्रतिनिधित्व करता है, बल्कि स्थानिक आयामों को दोहन करने में एक प्रतिमान बदलाव करता है। सीबेड से लेकर क्लाउड इन्फ्रास्ट्रक्चर तक, और शास्त्रीय से क्वांटम संचार तक, एमसीएफ ऑप्टिकल नेटवर्क की भौतिक सीमाओं को फिर से परिभाषित कर रहा है। चीन के अंतर्राष्ट्रीय मानकों (11 ITU/IEC मानक) और कोर प्रौद्योगिकियों (जैसे, 30 μM कोर रिक्ति नियंत्रण) में अग्रणी, MCF 6G, Metaverse और Computing नेटवर्क के लिए अगली-जीन बुनियादी ढांचे को रेखांकित करेगा। इस यात्रा में "अंतरिक्ष के माध्यम से क्षमता का विस्तार" करने के लिए, प्रत्येक फाइबर एक अधिक परस्पर जुड़े, तीन-आयामी डिजिटल भविष्य को बुन रहा है।

संदर्भ

ITU-T G.654.3: मल्टी-कोर ऑप्टिकल फाइबर विशेषताएं

हेंगटोंग फाइबर। स्पेस डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग टेक्नोलॉजी व्हाइट पेपर, 2023।

प्रकृति फोटोनिक्स। "10.66 पीबी/एस ट्रांसमिशन मल्टी-कोर फाइबर का उपयोग करके", 2022।