ไฟเบอร์แกนกลวง-: รูปแบบใหม่สำหรับลิงก์ศูนย์ข้อมูลที่มีการสูญเสียต่ำ-มาก-

เส้นใยแบบแกนกลวง (HCF) เข้ามาแทนที่แกนแก้วของเส้นใยแบบโหมดเดี่ยว (SMF) แบบเดิม- ด้วยเส้นใยแบบเติมอากาศ- โดยพื้นฐานแล้ว HCF ถูกสร้างขึ้นเป็น "เปลือก" แก้วที่มีโครงสร้างจุลภาคซึ่งล้อมรอบช่องอากาศส่วนกลาง แสงไม่ได้ถูกนำทางโดยการสะท้อนภายในกระจกทั้งหมด แต่เกิดจากช่องว่างของแถบโฟโตนิกหรือเอฟเฟกต์แอนติเรโซแนนซ์ในการหุ้ม รูปที่ 1 แสดงการออกแบบ antiresonance แบบ "rotator" ทั่วไป: แกนอากาศส่วนกลางที่ล้อมรอบด้วยวงแหวนของท่อควอทซ์บาง ๆ ช่วยให้โหมดแสงคงอยู่ในอากาศได้มากกว่า 99% ซึ่งช่วยลดปฏิสัมพันธ์กับกระจกได้อย่างมาก ในทางตรงกันข้าม SMF ประกอบด้วยแกนซิลิกาเจือเจอร์เมเนียม-แข็ง (เส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 9 μm) ภายในชั้นเคลือบกระจกดัชนี-การหักเหของแสง-ต่ำ เนื่องจากแกน HCF มีดัชนีการหักเหของแสง (n µ1) ต่ำกว่าการหุ้มมาก จึงจำเป็นต้องมีโครงสร้างการหุ้มแบบพิเศษเพื่อจำกัดแสง

รูปที่ 1: การออกแบบไฟเบอร์แกนกลวง- (ก) แผนผังของเส้นใยแกนกลางกลวง-ต้านเรโซแนนซ์แบบท่อ (HCF): แสงถูกจำกัดอยู่ในแกนอากาศส่วนกลางที่ล้อมรอบด้วยเส้นเลือดฝอยแก้วบางๆ ที่ซ้อนกัน (b) ไฟเบอร์โหมดเดี่ยว-แบบดั้งเดิมใช้แกนแก้วที่เป็นของแข็ง รูปทรงเรขาคณิตของแกน HCF และการหุ้ม (เช่น วงแหวนแก้วแบบรังผึ้ง) ทำให้แสงสะท้อนกลับเข้าไปในช่องอากาศผ่านเอฟเฟกต์แถบความถี่โฟโตนิกหรือเอฟเฟกต์แอนติเรโซแนนซ์

การลดทอน (การสูญเสีย)

ไฟเบอร์โหมดเดี่ยว- (SMF) แบบดั้งเดิมมีการสูญเสียต่ำมากในย่านความถี่ C- (ประมาณ 0.2 dB/กม.) ตัวอย่างเช่น ไฟเบอร์ Corning SMF-28 ULL มีการสูญเสียน้อยกว่า 0.16 dB/km ที่ 1550 นาโนเมตร SMF-ระดับโลกที่แท้จริง-คุณภาพสูงมีช่วงการสูญเสีย 0.16–0.2 dB/km ที่ 1550 นาโนเมตร ในการเปรียบเทียบ ต้นแบบ HCF รุ่นแรกๆ มีการสูญเสียในช่วง 1–10 dB/km ด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี (การออกแบบแอนติเรโซแนนซ์แบบซ้อน HCF แบบ "หมุน" เป็นต้น) การสูญเสีย HCF จึงลดลงอย่างมีนัยสำคัญ: จากประมาณ 1.3 dB/km ในปี 2018 เป็นประมาณ 0.65 dB/km ในปี 2019 และจากนั้นเป็นประมาณ 0.28 dB/km ในปี 2020 การออกแบบสมัยใหม่กำลังเข้าใกล้ระดับ SMF: การสาธิตล่าสุดได้รายงานการสูญเสีย HCF ต่ำกว่า 0.2 dB/km และ ห้องปฏิบัติการ ต้นแบบได้รับความดังประมาณ 0.11 เดซิเบล/กม. ในการเชื่อมโยงศูนย์ข้อมูลระยะสั้น (หลายสิบกิโลเมตร) แม้แต่ 0.2–0.3 dB/km ก็ยอมรับได้ ดังนั้น HCF จึงใกล้เคียงกับความเท่าเทียมกันของการสูญเสียในทางปฏิบัติ

เกณฑ์มาตรฐานการลดทอน:SMF (1550 นาโนเมตร) ประมาณ 0.16–0.2 เดซิเบล/กม. HCF (ปัจจุบัน) ≲0.2–0.3 dB/km (เป้าหมาย ~0.1 dB/km)

ความหมายโดยนัยในทางปฏิบัติก็คือ การเชื่อมต่อ HCF โดยตรงสามารถขยายระยะทางได้ใกล้เคียงกับระยะทางของไฟเบอร์โหมดเดี่ยว- (SMF) โดยไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องขยายสัญญาณรีพีทเตอร์ เนื่องจาก HCF หลีกเลี่ยงแกนแก้ว การสูญเสียที่เหลืออยู่ส่วนใหญ่มาจากการรั่วไหลและการกระเจิงของพื้นผิว โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การกระเจิงของเรย์ลีนั้นไม่มีนัยสำคัญในอากาศ ทำให้สามารถลดการสูญเสียได้มากขึ้นผ่านโครงสร้างต้าน-การสั่นพ้องที่ได้รับการปรับปรุง ผลลัพธ์ก็คือ HCF ที่ได้รับการออกแบบมาอย่างดี-สามารถเทียบเคียงกับไฟเบอร์ออปติกทั่วไปในด้านการลดทอน อย่างน้อยในระยะทางสั้นถึงปานกลาง

ความล่าช้า (ความล่าช้าในการแพร่กระจาย)

เนื่องจาก HCF นำแสงในอากาศ ดัชนีการหักเหของแสงที่มีประสิทธิภาพจึงอยู่ใกล้ 1 (เทียบกับประมาณ 1.47 ในแก้ว) ซึ่งหมายความว่าแสงจะแพร่กระจายเร็วขึ้นอย่างมากใน HCF ในการใช้งานจริง HCF สามารถลดความล่าช้าในการแพร่กระจายได้ประมาณ 30% ถึง 50% ตัวอย่างเช่น ความล่าช้าของกลุ่มของไฟเบอร์โหมดเดี่ยว- (SMF) อยู่ที่ประมาณ 2.0 µs/km ในขณะที่การออกแบบ HCF ที่เผยแพร่มีความล่าช้าของกลุ่มประมาณ 1.54 µs/km กล่าวอีกนัยหนึ่ง เวลาแฝงของลิงก์ HCF จะลดลงประมาณ 31% ต่อกิโลเมตร รูปที่ 2a-b แสดงให้เห็นถึงเอฟเฟกต์ความเร่งนี้ (หมายเหตุ: แหล่งข้อมูลบางแห่งรายงานการปรับปรุงความเร็วสูงถึงประมาณ 47% ขึ้นอยู่กับความแตกต่างของดัชนีการหักเหของแสงเฉพาะ)

รูปที่ 2:ข้อได้เปรียบด้านความเร็วของไฟเบอร์แกนกลวง-- ใน-แกน HCF แบบกลวง (ขวา) พัลส์แสงจะแพร่กระจายเร็วกว่าในแกนแก้ว- SMF ประมาณ 50% (ซ้าย) ซึ่งจะช่วยลดความล่าช้าของกลุ่ม (เวลาแฝง) ต่อความยาวหน่วยได้ประมาณ 30% ถึง 50% รูปนี้แสดงให้เห็นว่าลิงก์ HCF ส่งข้อมูลเดียวกันในเวลาประมาณสอง-ในสามของเวลาของลิงก์ SMF ในการใช้งานจริง-ในโลกแห่งความเป็นจริง ลิงก์ HCF 10 กม. มีความล่าช้าในการแพร่กระจายประมาณ 15 µs (5 ns/m) ในขณะที่ลิงก์ SMF มีความล่าช้าในการแพร่กระจายประมาณ 20 µs ส่งผลให้มีเวลาแฝง- ถึง-การสิ้นสุดที่ประหยัดได้ประมาณ 5 µs การวัด OFS ยืนยันว่า HCF มีความหน่วงประมาณ 1.54 µs/km ในขณะที่ SMF มีความหน่วงประมาณ 2.24 µs/km (ลดลงประมาณ 31%) การลดเวลาแฝงนี้มีความสำคัญต่อการแลกเปลี่ยนข้อมูล AI/HPC และ-การซื้อขายความถี่สูง ในความเป็นจริง การทดสอบในอุตสาหกรรมรายงานการปรับปรุงเวลาแฝงประมาณ 30% อย่างต่อเนื่อง (ในการทดลองใช้ที่มาดริดเมื่อเร็วๆ นี้ ลิงก์ HCF 1.386 กม. ลด-เวลาแฝงการเดินทางไปกลับได้ 4.287 µs เมื่อเทียบกับ SMF) สรุป:

เกณฑ์มาตรฐานความหน่วง: SMF µ2.0 µs/กม. HCF หยาบคาย 1.5–1.6 µs/กม. ซึ่งแสดงถึงการลดเวลาแฝงลงประมาณ 30–35%

ข้อได้เปรียบ "ความเร็วแสง" นี้ช่วยให้ศูนย์ข้อมูลสามารถกระจายไปในระยะทางที่มากขึ้นภายในงบประมาณเวลาแฝงที่กำหนด ในทำนองเดียวกัน ภายในศูนย์ข้อมูลหรือวิทยาเขตแห่งเดียว ลิงก์ HCF สามารถลดเวลาแฝงของฮอปได้อย่างมาก ซึ่งช่วยตอบสนองความต้องการช่วงย่อย-เสี้ยววินาที-เพื่อ-ยุติข้อกำหนดเวลาแฝงของรถไฟ AI แบบกระจาย

การกระจายตัวและผลกระทบแบบไม่เชิงเส้น

HCF สืบทอดการกระจายตัวที่ต่ำมาก เนื่องจากแสงส่วนใหญ่อาศัยอยู่ในอากาศ การกระจายตัวของวัสดุ (ความยาวคลื่น-การเปลี่ยนแปลงที่ขึ้นอยู่กับดัชนีการหักเหของกระจก) จึงน้อยมาก Anti-Resonant HCF ที่ออกแบบมาอย่างระมัดระวังมีการกระจายตัวใกล้-เป็นศูนย์ในช่วง-การสูญเสียต่ำ วิธีนี้จะช่วยลดการขยายสัญญาณพัลส์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ และปรับปรุงผลิตภัณฑ์ระยะทางแบนด์วิดท์- ในทำนองเดียวกัน การกระจายตัวของโหมดโพลาไรเซชัน (PMD) ใน HCF มีน้อยมาก และผลกระทบของปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม (อุณหภูมิและความเครียด) มีน้อยมาก จากการเปรียบเทียบ SMF มีการกระจายตัวประมาณ 17 ps/(nm·km) ที่ 1550 นาโนเมตร (โดยมีความแปรผันมากกว่าในแถบ C/L) และ PMD ในเส้นใยนำแสงระดับสูง-จะอยู่ที่ประมาณ 0.05–0.2 ps/√km

ใน HCF ผลกระทบที่ไม่เป็นเชิงเส้น (เช่น ความไม่เชิงเส้นของ Kerr, SPM/XPM และการผสมคลื่นสี่-) จะมีขนาดที่อ่อนกว่าหลายระดับ ด้วยโหมดในอากาศมากกว่า 99.99% ค่าสัมประสิทธิ์ไม่เชิงเส้นที่มีประสิทธิผลจึงน้อยกว่าค่าสัมประสิทธิ์ไม่เชิงเส้นที่เทียบเท่าในซิลิกาประมาณ 100 ถึง 1,000 เท่า ซึ่งหมายความว่า HCF สามารถรองรับกำลังแสงที่สูงขึ้นก่อนที่จะเกิดการบิดเบือนแบบไม่เชิงเส้น ซึ่งอาจปรับปรุงประสิทธิภาพสเปกตรัมต่อช่องสัญญาณหรือทำให้รูปแบบการมอดูเลตง่ายขึ้น ตามที่ผู้เสนอบางคนชี้ให้เห็น มันยังสามารถปรับปรุงความปลอดภัยได้ (ทำให้ง่ายต่อการดักฟังหรือฉีดไฟเบอร์ผ่านไฟเบอร์)

โดยรวมแล้ว HCF ช่วยลดข้อจำกัดแบนด์วิธและข้อจำกัดแบบไม่เชิงเส้นที่เกี่ยวข้องกับการกระจายตัวลงอย่างมาก ศูนย์ข้อมูลสามารถใช้ความยาวคลื่นที่กว้างกว่า (นอกเหนือจากแบนด์ C- มาตรฐาน) เพื่อให้ได้ลิงก์ที่มีความจุสูง- โดยไม่จำเป็นต้องมีการชดเชยการกระจายตัว การออกแบบ HCF จำนวนมากมี "หน้าต่างป้องกันการสั่นพ้องแรก" ที่กว้าง ซึ่งครอบคลุมแถบความถี่ 1.5 ถึง 1.6 µm ส่วนใหญ่โดยมีการสูญเสียแบบคงที่ ในขณะที่หน้าต่างที่สองสามารถขยายไปยังแถบ L- และแม้แต่แถบที่มองเห็นซึ่งมีการสูญเสียน้อยกว่า โดยรวมแล้ว ศักยภาพแบนด์วิธของ HCF อย่างน้อยก็เทียบเคียงได้และอาจมากกว่าของ SMF ด้วยซ้ำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อพิจารณาถึงการทำงานแบบมัลติแบนด์และกำลังส่งสูง

แบนด์วิธและความจุ

ความเร็วสูงและความไม่เป็นเชิงเส้นต่ำของ HCF ทำให้มีสมรรถนะที่ยอดเยี่ยม ในเชิงเปรียบเทียบ HCF เปรียบเสมือนใยแก้วนำแสงที่เร็วกว่าและมีช่องทางที่กว้างกว่า โดยสามารถบรรทุก "รถยนต์" (บิต) ได้มากกว่าด้วยความเร็วที่เร็วกว่า รูปที่ 3 (ขวา) แสดงให้เห็นสิ่งนี้: "ซุปเปอร์ทรัค" ของ HCF สามารถบรรทุกข้อมูลได้มากกว่าด้วยความเร็วสูงกว่า "รถยนต์" ของ SMF ในทางปฏิบัติ HCF ได้แสดงให้เห็นอัตราข้อมูลรวมที่สูงมากในการทดลองในห้องปฏิบัติการ ตัวอย่างเช่น การทดลองบรรลุอัตราช่องสัญญาณที่ 800 Gb/s และ 1.2 Tb/s โดยใช้ HCF ที่เป็นสารต้านการสะท้อนซึ่งใช้มัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความยาวคลื่นที่สอดคล้องกัน (WDM) ในเครือข่าย-โลกแห่งความเป็นจริง HCF รองรับช่องสัญญาณ 6 x 100 Gb/s และเพย์โหลดความยาวคลื่นหลาย-ที่คล้ายกันบนไฟเบอร์เส้นเดียว

รูปที่ 3:การเปรียบเทียบปริมาณข้อมูล HCFสามารถเปรียบได้กับ "รถบรรทุก" ที่เร็วและมีความจุสูง- ในขณะที่ SMF ก็เปรียบได้กับ "รถยนต์" สิ่งนี้สะท้อนให้เห็นถึงการรวมกันของแบนด์วิธสูงของ HCF (ความยาวคลื่น/โหมดที่มากขึ้น ความบิดเบี้ยวที่ต่ำกว่า) และความเร็วการแพร่กระจายที่สูงขึ้น แตกต่างจาก SMF (ซ้าย) HCF หลีกเลี่ยงความไม่เป็นเชิงเส้นของแก้วและสามารถใช้หน้าต่างสเปกตรัมที่กว้างขึ้น ช่วยให้อัตราข้อมูลเกินเทราบิตต่อวินาทีบนไฟเบอร์เดี่ยว

ประเด็นสำคัญเกี่ยวกับกำลังการผลิต HCF:

● ช่วงความยาวคลื่น:HCF ไม่ได้จำกัดอยู่แค่การดูดซึมซิลิกา "ยอดน้ำ" และการดูดซับรังสียูวีของ SMF การออกแบบ HCF ใหม่ทำงานได้ดีตั้งแต่ ~1200 นาโนเมตร จนถึง ~1700 นาโนเมตร และแม้กระทั่งในรูปแบบที่มองเห็นได้สำหรับประเภทเฉพาะทาง

● ช่อง WDM:การทดสอบในช่วงแรกแสดงให้เห็นว่า HCF มีช่อง WDM หลายสิบช่อง (แถบ C+L) โดยมีครอสทอล์คแบบไม่เป็นเชิงเส้นน้อยที่สุด

● รูปแบบการมอดูเลต:เนื่องจากความไม่เชิงเส้นมีค่าต่ำ HCF จึงสามารถดำเนินการมอดูเลตลำดับสูง- (เช่น. 64QAM) ที่กำลังสูงต่อช่องสัญญาณได้ง่ายขึ้น

● อัตราบิต-:ด้วยการตรวจจับที่สอดคล้องกัน HCF ควรสนับสนุนอัตราต่อ-บิตของช่องสัญญาณ-เดียวกันกับ SMF (100 Gb/s+ ต่อความยาวคลื่น) การทดลองช่วงแรกที่ความยาวคลื่น 100–600 Gb/s ประสบความสำเร็จ

โดยสรุปข้อเสนอของ HCFอย่างน้อยแบนด์วิธที่เป็นไปได้เช่นเดียวกับ SMF และในลิงก์หลาย- มักจะสามารถเกินได้ผ่านพลังการเปิดตัวที่สูงขึ้นและครอสทอล์คที่ต่ำกว่า ข้อแม้เพียงอย่างเดียวคือ HCF หลายประเภทมีช่วงการสูญเสีย-ต่ำจำกัด ดังนั้นการใช้แบนด์ C+L+U แบบไฟเบอร์เต็มอาจต้องใช้ไฟเบอร์หลายประเภทหรือการออกแบบทางวิศวกรรมการกระจายตัวที่เหมาะสมที่สุด-

ความท้าทายในการประดิษฐ์และการปฏิบัติ

แม้ว่าฟิสิกส์ของ HCF มีแนวโน้มดี แต่ความท้าทายทางวิศวกรรมหลายประการยังคงอยู่:

● พรีฟอร์มที่ซับซ้อน:ผลิตภัณฑ์ที่ขึ้นรูปขั้นต้น HCF (โครงสร้างแท่งแก้ว) มีความซับซ้อน พวกเขาต้องการการวางท่อคาปิลารีบางๆ หลายท่อซ้อนกัน ซึ่งต้องการ-การผลิตที่มีความแม่นยำสูงและการควบคุมการดึง เป็นผลให้ HCF ปัจจุบันถูกสร้างขึ้นในปริมาณที่จำกัด การขยายการผลิตไปจนถึงระยะทางนับหมื่นกิโลเมตรของการเชื่อมต่อไฟเบอร์ DC จะต้องอาศัยการพัฒนาและสายการผลิตใหม่มากขึ้น

● การประกบและตัวเชื่อมต่อ:HCF ไม่สามารถเชื่อมต่อกับตัวเชื่อมต่อไฟเบอร์มาตรฐานได้โดยตรง ดังนั้นการยุติจึงใช้ผมเปีย SMF ธรรมดาแบบสั้น ในทางปฏิบัติ อุตสาหกรรมใช้การประกบฟิวชั่นของ HCF กับตัวจับยึด SMF ในตัวเชื่อมต่อ LC/SC รายงานการสูญเสียรอยต่ออยู่ระหว่าง ~0.5 dB (ปรับให้เหมาะสม) ไปจนถึง ~2.5 dB ขั้วต่อ/ผมเปียใดๆ จะเพิ่ม ~0.5 dB การสูญเสียพิเศษเหล่านี้ (ต่อลิงก์) มีความสำคัญมากเมื่อเทียบกับงบประมาณตัวรับส่งสัญญาณใน DC การต่อ HCF ที่สูญเสีย-ต่ำและโซลูชันตัวเชื่อมต่อต้นทุนต่ำ-ใหม่เป็นพื้นที่ด้านการวิจัยและพัฒนาที่กระตือรือร้น

● ความไวต่อการโค้งงอและบรรจุภัณฑ์:HCF (โดยเฉพาะการออกแบบแกนขนาดใหญ่-) มีความไวต่อการดัดงอและการดัดงอระดับไมโคร-มากกว่า SMF Bends ทำให้เกิดการสูญเสียและสามารถแปลงโหมดได้ เพื่อบรรเทาปัญหานี้ สายเคเบิล HCF ใช้โครงสร้างท่อ-หลวมหรือริบบิ้นที่มีรัศมีโค้งงอมาก ต้องให้ความสนใจเป็นพิเศษเพื่อป้องกันความเครียดระหว่างการติดตั้ง ในการทดสอบในห้องปฏิบัติการ HCF บนวงล้อแข็งแสดงพฤติกรรมที่ยอมรับได้ แต่การเดินสายเคเบิลจริง (ที่มีการรบกวนน้อยที่สุด) สามารถเพิ่มการรบกวนในโหมดลำดับได้สูงกว่า- เว้นแต่จะออกแบบมาพร้อมกับตัวกรองโหมด OFS และโครงสร้างอื่นๆ ได้เพิ่มโครงสร้าง "shunt" เพื่อจงใจตัดโหมดลำดับที่สูงกว่า-และระงับการกระจายตัวของกิริยา

● การสูญเสียรอยต่อและไฟเบอร์:มีการวัดการสูญเสียต่ำเป็นประวัติการณ์ (≪0.2 dB/km) บนเส้น HCF "เปลือย" การเดินสายเคเบิล การต่อประกบ และปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม (การปนเปื้อน ความชื้น) มักทำให้เกิดการสูญเสีย ตัวอย่างเช่น OFS รายงานว่าการเดินสายเคเบิล HCF ของพวกเขาเพิ่มการสูญเสีย ~0.1–0.7 dB/km ในแถบ C- ดังนั้น การสูญเสียการใช้งานจริง-ในโลกอาจอยู่ที่ ~0.3–0.5 dB/km จนกว่ากระบวนการจะครบกำหนด

● ต้นทุนและความพร้อมจำหน่าย:ปัจจุบัน HCF มีราคาพรีเมียม ดังที่ผู้เชี่ยวชาญในอุตสาหกรรมระบุไว้ การใช้งานในช่วงแรกๆ (เช่น BT/Lumenisity สำหรับตลาดหลักทรัพย์ลอนดอน) ถือเป็นการใช้งานเฉพาะกลุ่ม-ซึ่งมีต้นทุนที่สมเหตุสมผล หากต้องการกลายเป็นกระแสหลักในการเชื่อมต่อระหว่างกันของ DC ปริมาณการผลิตจะต้องปรับขนาดและต้นทุนวัสดุลดลง กิจการใหม่หลายแห่ง (เครือข่ายสัมพัทธภาพ ความส่องสว่าง ไซเลนไฟเบอร์ ฯลฯ) กำลังสร้างการผลิต HCF ด้วยเงินทุนและการเข้าซื้อกิจการ VC

โดยสรุปลิงก์ HCF ที่ใช้งานได้จริงในปัจจุบันอาจต้องมีการจัดการอย่างระมัดระวัง: ขั้วต่อแบบประกบฟิวชั่น ห่วงหย่อนขนาดใหญ่ และสายเคเบิลแบบพิเศษ อุตสาหกรรมกำลังพัฒนามาตรฐานและแนวปฏิบัติที่ดีที่สุดอย่างแข็งขัน ตัวอย่างเช่น ขณะนี้มีสายเคเบิล OFS AccuCore™ สำหรับ HCF ที่มีฟอร์มแฟคเตอร์มาตรฐาน อย่างไรก็ตาม การเชื่อมต่อ HCF ทุกจุดยังคงมีการสูญเสียเพิ่มเติมประมาณ 0.5–3 dB สำหรับสายเคเบิล/ข้อต่อ ซึ่งจำกัดการเข้าถึงและจำเป็นต้องใช้งบประมาณด้านพลังงาน

การทดลองและต้นแบบในการตั้งค่าศูนย์ข้อมูล

HCF กำลังย้ายออกจากห้องปฏิบัติการไปยังเครือข่ายจริงแล้ว การทดลองภาคสนามและการใช้งานนำร่องล่าสุดแสดงให้เห็นผลลัพธ์ที่น่าหวัง:

● ลิงก์ DC-ถึง-DC:ในเดือนกุมภาพันธ์ ปี 2024 เจ้าหน้าที่ปฏิบัติการชาวสเปน Lyntia ร่วมมือกับ Nokia, OFS|Furukawa และ Digital Realty เพื่อปรับใช้สายเคเบิลแบบกลวง-ระหว่าง POP และศูนย์ข้อมูลในกรุงมาดริด กว่า 1.386 กม. HCF link พวกเขาประสบความสำเร็จในการลด-เวลาแฝงในการเดินทางไปกลับ287 µs (>30%) เมื่อเทียบกับ SMF ขณะรับส่งข้อมูล 600 Gb/s บนความยาวคลื่นเดียว การทดสอบในโลกแห่งความเป็นจริง-นี้ใช้ทรานสปอนเดอร์ที่เชื่อมโยงกันที่ 100 Gb/s ต่อ λ การทดลองยืนยันว่าสามารถต่อ HCF เข้ากับโครงสร้างพื้นฐานที่มีอยู่ (สายเคเบิล OFS AccuCore®) ด้วยอุปกรณ์เชื่อมต่อมาตรฐาน ซึ่งเปิดประตูสำหรับการเชื่อมต่อระหว่างกัน DC

● ลิงก์การเข้าถึงแบบสั้น-:OFS Labs สาธิตการเชื่อมต่อ HCF ยาว 3.1 กม. รองรับการรับส่งข้อมูล DWDM 10 Gb/s (10 ความยาวคลื่น) สำหรับเครือข่ายการซื้อขาย นี่เป็นการส่งสัญญาณ HCF แบบมีสายครั้งแรก ซึ่งแสดงบิต-ปราศจากข้อผิดพลาด- 10Gb/s บนสายไฟเบอร์+เคเบิล โดยมีการลดเวลาแฝงลง 31% ในทำนองเดียวกัน Nokia/Bell Labs ได้ทำการทดสอบ HCF ที่ความเร็วรวม 800–1200 Gb/s (8×100Gb/s) ในการตั้งค่าห้องปฏิบัติการ

● เครือข่ายทางการเงินและการค้า:การประหยัดเวลาในการตอบสนองของ HCF ดึงดูดกรณีการใช้งาน-การซื้อขายความถี่ (HFT) สูง- ในปี 2021 Lumenisity (ปัจจุบันเป็นส่วนหนึ่งของ Nokia) และ euNetworks ได้ใช้ลิงก์หลัก-เพื่อเชื่อมต่อกับตลาดหลักทรัพย์ในลอนดอน ด้วยการใช้ HCF สำหรับ- ไมล์สุดท้ายไปยังสถานที่ซื้อขาย เวลาแฝงระดับไมโครวินาทีจะลดลง การใช้งานดังกล่าวถือเป็นการใช้ HCF ในเชิงพาณิชย์เป็นครั้งแรก (BT และบริษัทอื่นๆ ได้นำร่อง HCF สำหรับการสื่อสารแบบ backhaul แบบเคลื่อนที่และเครือข่ายที่ปลอดภัย แม้ว่าสิ่งเหล่านี้จะอยู่นอก DC)

● การแลกเปลี่ยนข้อมูล AI/HPC:แม้ว่าข้อมูลสาธารณะจะมีจำกัด แต่ผู้ให้บริการระบบคลาวด์รายใหญ่กำลังตรวจสอบ HCF Microsoft Azure ได้จัดตั้งทีม (เดิมชื่อ Lumenisity) เพื่อสร้างต้นแบบการเชื่อมโยง HCF ระหว่างศูนย์ข้อมูล Relativity Networks (บริษัทสตาร์ทอัพในสหรัฐฯ-) กำลังพัฒนา HCF สำหรับแฟบริคศูนย์ข้อมูล AI โดยเฉพาะ ความพยายามเหล่านี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อใช้ประโยชน์จากความเร็วของ HCF เพื่อบรรเทาปัญหาคอขวดในการฝึกอบรม AI แบบกระจาย แม้ว่าจะยังอยู่ในช่วงเริ่มต้น แต่ความคิดริเริ่มเหล่านี้เน้นย้ำถึงศักยภาพของเทคโนโลยีในสภาพแวดล้อมแบบไฮเปอร์สเกลและ HPC

ในการทดลองทั้งหมดนี้การแสดงเป็นไปตามความคาดหวัง: เวลาแฝงลดลงอย่างมาก (โดยทั่วไป ~30%) และความจุหลาย-ร้อย-Gbps บนลิงก์แบบสั้น อย่างไรก็ตาม การทดลองเหล่านี้ยังไม่มีการขยายระยะทาง HCF หลายร้อยกิโลเมตร ซึ่งยังคงเป็นงานในอนาคต ในตอนนี้ HCF เหมาะที่สุดสำหรับลิงก์ศูนย์ข้อมูล-ขนาดใหญ่หรือภายใน-ศูนย์ข้อมูล (สูงสุดประมาณ 10–20 กม.) ซึ่งคุณประโยชน์จะเด่นชัดโดยไม่ต้องใช้ตัวทำซ้ำที่ทำงานอยู่

แนวโน้ม: AI/HPC และเครือข่ายศูนย์ข้อมูลในอนาคต

การผลักดันไปสู่ ​​AI และ HPC ที่รวดเร็วเป็นพิเศษ-ทำให้ความต้องการลิงก์แบนด์วิดธ์สูง-แฝงต่ำ-เป็นพิเศษ มี-สูงเป็นพิเศษ-เพิ่มมากขึ้น HCF อยู่ในตำแหน่งที่โดดเด่นที่จะตอบสนองความต้องการเหล่านี้ ด้วยการลดความล่าช้าในการเชื่อมต่อ ~30% ต่อกิโลเมตร HCF ช่วยให้ผู้ปฏิบัติงาน DC ขยายความครอบคลุมทางภูมิศาสตร์ได้: การวิเคราะห์แนะนำว่าศูนย์ข้อมูลสามารถวางห่างกัน 1.5 เท่าเพื่อให้มีเวลาแฝงเท่ากัน "ความยืดหยุ่นทางภูมิศาสตร์" นี้มีความสำคัญเนื่องจากคลัสเตอร์ AI ครอบคลุมหลายไซต์ ในทำนองเดียวกัน ภายในศูนย์ข้อมูล HCF สามารถลดเวลาแฝงระหว่าง-แร็คและระหว่าง-พ็อดได้ โดยป้อนโมเดลขนาดใหญ่ที่มีความล่าช้าในการถ่ายโอนข้อมูลน้อยที่สุด

นอกเหนือจากความเร็วดิบแล้ว ความไม่เชิงเส้นที่ต่ำและการสนับสนุนสเปกตรัมกว้างของ HCF หมายความว่าตัวรับส่งสัญญาณในอนาคตสามารถผลักดันอัตราข้อมูลให้สูงขึ้นได้ เมื่อรวมกับการปรับขั้นสูงและโครงร่างไฟเบอร์แบบขนาน (เช่น multicore HCF) ปริมาณงานโดยรวมอาจเกินการเชื่อมโยง SMF ในปัจจุบันอย่างมาก ผู้ให้บริการมองเห็นว่า HCF รองรับการรับส่งข้อมูลเทราบิต-ต่อ-วินาทีต่อสแตรนด์ในทศวรรษหน้า ซึ่งตอบสนองความต้องการ I/O ระดับ Exascale ของชิป AI

อุตสาหกรรมกำลังสังเกตเห็น ผู้เล่นระบบคลาวด์/HPC หลักๆ (Microsoft, Google, Meta) ได้ให้ทุนสนับสนุนการวิจัยและพัฒนาของ HCF หรือการเข้าซื้อกิจการ และบริษัทสตาร์ทอัพ (สัมพัทธภาพ ความสว่าง) ได้รับเงินนับล้านจากการลงทุนและการสนับสนุนจากรัฐบาล หน่วยงานมาตรฐานและสมาคมเริ่มรวม HCF ไว้ในแผนเครือข่ายในอนาคต แม้ว่าจะยังคงมีความไม่แน่นอนหลายประการ (ต้นทุน ความน่าเชื่อถือ การบูรณาการ) แต่แนวโน้มก็ชัดเจน: HCF กำลังอยู่บนเส้นทางที่จะกลายเป็นองค์ประกอบหลักสำหรับเครือข่ายศูนย์ข้อมูลที่มี-ความหน่วงต่ำ และความจุสูงรุ่นถัดไป

สรุปแล้วเส้นใยแกนกลวง-แสดงถึงความก้าวหน้าที่น่าสนใจสำหรับออพติกศูนย์ข้อมูล- การเปลี่ยนกระจกเป็นอากาศ จะช่วยลดการสูญเสียและความหน่วงในขณะที่ขยายแบนด์วิดท์และความเชิงเส้น การทดลองในช่วงแรกพิสูจน์ให้เห็นถึงความมีชีวิต และการพัฒนาที่กำลังดำเนินอยู่กำลังเอาชนะอุปสรรคในทางปฏิบัติอย่างรวดเร็ว สำหรับการปรับใช้ AI และ HPC ที่ต้องการเครือข่าย "ความเร็วแสง-" HCF เสนอเส้นทางไปข้างหน้าที่ไม่มีใครเทียบได้ หากความท้าทายด้านวิศวกรรมและต้นทุนที่เหลืออยู่สามารถแก้ไขได้