在當(dāng)今的超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心中，光纖傳輸速度可以超過800Gbps（甚至1.6Tbps都是可能的，但尚未廣泛采用），而過時(shí)的銅纜雖然可以達(dá)到10Gbps，甚至40Gbps，但有很多限制。盡管光纖的容量得到了增強(qiáng)，但仍需要更多的創(chuàng)新來滿足全球不斷增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)需求。例如，最近的創(chuàng)新包括空心光纖、空分復(fù)用 (SDM) 和抗彎曲光纖等等。
接下來，我們來聊聊光纖技術(shù)的創(chuàng)新如何推動(dòng)未來超大規(guī)模設(shè)施中的無縫數(shù)據(jù)流，并擴(kuò)展了數(shù)字領(lǐng)導(dǎo)者即將面臨的挑戰(zhàn)。
空心光纖：空心光纜新時(shí)代
雖然光纖的基本概念可以追溯到 19 世紀(jì)，但直到 20 世紀(jì)中葉，制造技術(shù)的限制才阻礙了低損耗光纖電纜的生產(chǎn)。這些早期的光纖太不純凈，無法可靠地傳輸信號(hào)。然而，在二十年之內(nèi)，重大進(jìn)步，特別是像高錕博士這樣的研究人員取得的重大進(jìn)步，幫助克服了這些限制，導(dǎo)致了現(xiàn)代光纖電纜和通過光穿過玻璃的高速通信的發(fā)展。今天，當(dāng)我們努力追求更強(qiáng)大的功能時(shí)，我們迎來了光纖發(fā)展的下一步：空心光纖。
雖然光纖可以承載更高的光功率水平，但最好的空心芯光纖仍然比最好的傳統(tǒng)光纖有更高的損耗，這意味著遠(yuǎn)距離鏈路的建立還不現(xiàn)實(shí)。
空分復(fù)用：未來的形態(tài)
空分復(fù)用 (SDM.Space division multi-plexing) 是傳統(tǒng)波分復(fù)用 (WDM.wavelength division multiplexing) 的下一步。簡(jiǎn)單來說，WDM 使用不同波長(zhǎng)的光通過單根光纖電纜傳輸數(shù)據(jù)。然而，這個(gè)過程面臨著獨(dú)特的挑戰(zhàn)，包括串?dāng)_、放大要求（以及相關(guān)成本）以及防止波長(zhǎng)漂移的持續(xù)監(jiān)控工作。
相比之下，SDM 技術(shù)使用不同的光橫截面“形狀”在單根光纜內(nèi)創(chuàng)建多個(gè)描繪的路徑，通過減少孤立通道故障對(duì)光纜中其他空間路徑的連鎖影響來提高整體系統(tǒng)可靠性。
抗彎曲纖維：靈活的游戲規(guī)則改變者
通常，光纜的最大彎曲應(yīng)力約為光纜護(hù)套外徑的十到二十倍。例如，如果電纜直徑為 2 毫米，則電纜的理論彎曲半徑將等于 20-40 毫米。此彎曲量足以使較小直徑的電纜能夠繞過物體而不會(huì)影響信號(hào)強(qiáng)度，但超過此彎曲半徑，信號(hào)純度可能會(huì)降低。
數(shù)字化領(lǐng)導(dǎo)者必須根據(jù)具體情況解決與數(shù)據(jù)中心環(huán)境內(nèi)大型高纖芯電纜相關(guān)的獨(dú)特操作和部署挑戰(zhàn)，通常需要昂貴的資源進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)規(guī)劃。解決方案是抗彎曲電纜（或彎曲不敏感光纖）。
抗彎曲光纖布線的主要優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)化安裝——抗彎曲允許在任何數(shù)據(jù)中心環(huán)境中輕松布線，這反過來又為更有效地利用數(shù)據(jù)中心空白空間鋪平了道路。
人工智能和光纖連接：協(xié)作與共同創(chuàng)新
全球?qū)?shù)據(jù)的需求不斷增長(zhǎng)，對(duì)帶寬和超大規(guī)模處理滿足需求的前所未有的計(jì)算方面的能力提出了額外的期望。
光纖技術(shù)的創(chuàng)新建立在現(xiàn)有解決方案的基礎(chǔ)上，以穩(wěn)定、持續(xù)地提高連接水平。與此同時(shí)，業(yè)界需要在平臺(tái)互操作性方面取得新的、針對(duì)特定用途的進(jìn)步，以確保所有系統(tǒng)的兼容性。新興光纖技術(shù)的協(xié)作和共同創(chuàng)新以及人工智能網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)交換的進(jìn)步齊頭并進(jìn)，以確保高效的通信和設(shè)備支持。
通過這種方式，光纖技術(shù)、組件和人工智能系統(tǒng)之間的持續(xù)兼容性確保了未來超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心所需的百億億級(jí)連接數(shù)量（與超低延遲連接相結(jié)合）。
多芯光纖：數(shù)據(jù)中心吞吐量
多芯光纖 (MCF.Multi-core fibers) 在同一光纖束中部署多個(gè)纖芯，以提高數(shù)據(jù)容量。 MCF 的進(jìn)步使得單根光纜內(nèi)能夠同時(shí)進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳輸。 MCF 給最終用戶帶來的明顯好處是在更小的空間內(nèi)增加了容量。需要高速雙向通信的數(shù)據(jù)密集型服務(wù)和應(yīng)用程序（例如云計(jì)算和交互式流媒體服務(wù)）受益于增強(qiáng)的帶寬容量，以實(shí)現(xiàn)高性能吞吐量。
光纖創(chuàng)新：主要挑戰(zhàn)
為了跟上不斷增長(zhǎng)的網(wǎng)絡(luò)帶寬需求，并探索數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪M(jìn)步（例如，正交頻分復(fù)用或 OFDM，采用光纖子通道來最大限度地減少信號(hào)失真）， 數(shù)字領(lǐng)導(dǎo)者和超大規(guī)模企業(yè)必須首先優(yōu)先考慮并克服許多宏觀問題。應(yīng)對(duì)影響行業(yè)的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。信號(hào)放大、色散補(bǔ)償和增加傳輸距離可能是目標(biāo)，但要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，我們必須首先關(guān)注以下先進(jìn)光纖網(wǎng)絡(luò)安全挑戰(zhàn)：
竊聽：訪問光纖以攔截?cái)?shù)據(jù)端口監(jiān)控：訪問現(xiàn)場(chǎng)端口以在連接點(diǎn)獲取數(shù)據(jù)外來波長(zhǎng)：劫持光纜以限制合法波長(zhǎng)的性能信號(hào)干擾：增加數(shù)據(jù)中心串?dāng)_以壓倒和拒絕合法傳輸服務(wù)拒絕：攻擊包括淹沒網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，造成活動(dòng)瓶頸并影響性能總結(jié)：快車道越來越快
光纖技術(shù)的創(chuàng)新旨在增強(qiáng)超大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)性能，同時(shí)降低許多已知的安裝、連接、可擴(kuò)展性、維護(hù)和升級(jí)的復(fù)雜性。到 2025 年，全球?qū)?shù)據(jù)的需求將超過 180 ZB ，其中 1 ZB 等于 1 萬億 GB——ZB 時(shí)代意味著海量數(shù)據(jù)。有人估計(jì)，在 YouTube 上觀看所有視頻將需要17,000 多年的時(shí)間。 未來，為了確保行業(yè)與不斷增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)需求同步發(fā)展，光纖技術(shù)的創(chuàng)新必須繼續(xù)加快速度。
CIBIS峰會(huì)
由千家網(wǎng)主辦的2024年第25屆CIBIS建筑智能化峰會(huì)即將開啟，本屆峰會(huì)主題為：“匯智提質(zhì)：開啟未來新篇章”。屆時(shí)，我們將攜手全球知名智能化品牌及業(yè)內(nèi)專家，共同探討物聯(lián)網(wǎng)、AI、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、智慧建筑、智能家居、智慧安防等熱點(diǎn)話題與最新技術(shù)應(yīng)用，分享如何利用更智慧、更高效、更安全、更低碳的智慧技術(shù)，共同開啟未來美好智慧生活。
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