伝統的G.652.D シングルモードファイバー消えていない。これは依然として安価で標準化されており、世界中で入手可能であり、ほぼすべての光ファイバー設置チームに馴染みのあるものです。従来の通信ネットワーク、エンタープライズ リンク、FTTH、および長年確立されてきたバックボーン システムの場合、その組み合わせを置き換えるのは依然として困難です。
AI データセンターは異なります。大規模な GPU クラスターにより、光ネットワークは、古いネットワーク設計では無視できた 2 つのプレッシャーに対処する必要があります。マイクロ秒レベルの遅延そして極端な繊維密度の増加。従来のネットワークでうまく機能するファイバータイプでも、何百万もの光チャネルをラック、列、建物、キャンパスの相互接続を介して配線する必要がある場合、物理的に制限される可能性があります。
AI データセンターのファイバー計画では、次の 3 つの予算間のバランスが問題になります。時間の予算、スペースの予算、そしてコストの予算。中空コアファイバーは伝播遅延を低減することで時間バジェットを改善します。マルチコア ファイバーは、ファイバーあたりの光パスの数を増やすことによりスペース バジェットを改善します。 G.652.D は、コストと成熟度のベースラインのままです。したがって、将来の繊維プラントは単一繊維の話になる可能性は低いです。これは、各ファイバ タイプがその最も強い制約に一致するネットワーク レベルを占める階層型アーキテクチャになります。
このため、次の 2 つの新しいファイバー アーキテクチャが注目を集めています。中空コアファイバー、または HCF、およびマルチコアファイバー、またはMCF。彼らはさまざまな問題を解決します。 HCF は主にレイテンシ テクノロジです。 MCF は主に密度技術です。どちらも、すべてのネットワーク層にわたって G.652.D を 1 対 1 で置き換えるものとして扱うべきではありません。
本当の問題は、HCF と MCF のどちらが G.652.D を「殺す」かということではありません。より有用なエンジニアリング上の質問は次のとおりです。各ファイバーの種類は、将来の AI データセンター相互接続内のどこに適合しますか?
中空コアファイバーとマルチコアファイバー従来のシングルコア シリカ ファイバの限界を回避する 2 つの異なる方法の比較です。中空コア ファイバーはほとんどの光パワーを空気を通して導くことで遅延を短縮しますが、マルチコア ファイバーは 1 本のファイバー内に複数の独立したコアを配置することで密度を高めます。 HCF は主に時間遅延を解決します。 MCF は主にスペースとケーブル数のプレッシャーを解決します。
G.652.D 対 HCF 対 MCF 繊維構造の比較
標準の G.652.D ファイバーでは、光は主に固体シリカ ガラスを通過します。シリカコアの屈折率は約1.468なので、光信号はおよそ真空中での光速の68%。これにより、G.652.D の伝播遅延は約4.9μs/km。
中空コアファイバーは基本的な媒体を変えます。光学フィールドの大部分をガラスを通して導く代わりに、HCF は人工ガラスの微細構造で囲まれた中空の空芯を使用します。実際の中空コア設計では、光パワーの99.9%固体ガラスではなく空気を介して伝播する可能性があります。空気の屈折率が近いので1.0003、HCF は伝播遅延を約3.35μs/km。
これはチューニングの小さな改善ではありません。物理パスの変更です。 AI データセンター相互接続のコンテキストでは、次の違いは次のとおりです。4.9μs/kmそして3.35μs/km複数のネットワーク ホップと同期層で遅延が蓄積すると、問題が発生する可能性があります。
マルチコアファイバーは別のルートをたどります。それは主に光の移動を速くしようとするものではありません。代わりに、複数の独立した光コアを同じ外側のファイバー構造内に配置します。
現在の AI データセンターの議論では、次のことに焦点が当てられることがよくあります。4コア弱結合MCF。このアーキテクチャでは、4 つの個別のコアが標準の内部に統合されています。クラッド直径 125 μm。各コアは、既存の G.652 / G.657 シングルモード ファイバー エコシステムと光学的な互換性を維持するように設計できます。
この互換性がエンジニアリングの重要なポイントです。 MCF では、すべての光信号パスを再発明する必要はありません。主に、複数のシングルコア パスを 1 つの物理ファイバーに圧縮し、ケーブル数、コネクタ数、経路の混雑、およびケーブルの質量を削減します。
G.652.D は、安価で標準化されており、導入が簡単であるため、ベースラインのままです。そのコストはよく次のように説明されます。$0.10/月、そのインストールエコシステムは成熟しています。こちらもロングランに属しますITU-T G.652シングルモード光ファイバー仕様のファミリー。シングルモード光ファイバーとケーブルの特性を定義します。
ただし、AI クラスターは別の種類のストレスを引き起こします。問題は、G.652.D が突然動作しなくなったことではありません。問題は、ネットワークが同期された GPU 計算と大規模な光チャネル密度をサポートする必要がある場合、その 2 つの最も強力な物理的前提 (固体ガラス伝播とシングルコア ジオメトリ) が制限されることです。
通常の Web トラフィックでは、1 キロメートルあたりのマイクロ秒の追加によってユーザー エクスペリエンスが変化することはほとんどありません。 1.5 ミリ秒長くかかるページ要求は、通常は目立ちません。分散トレーニングは繰り返しの同期に依存するため、GPU クラスターはより敏感になります。
その間オールリデュース、何千もの GPU がミニバッチを計算し、結果がクラスター全体で集約されるのを待つ場合があります。ネットワークの 1 つの層によって数マイクロ秒しか追加されない場合、それは重要ではないように見えるかもしれません。しかし、複数のレイヤーと多くの通信ラウンドで遅延が蓄積すると、マイクロ秒単位で GPU の有効利用に影響が出る可能性があります。
G.652.D には約4.9μs/km伝播遅延の影響。 HCF はこれを約3.35μs/km、おおよその違い1.54μs/km。以上10km、それは約です15.4μsスイッチング、シリアル化、DSP、またはプロトコルのオーバーヘッドを考慮する前に、伝播遅延の差を考慮します。
従来のネットワークでは、この数は小さく見えるかもしれません。緊密に同期された AI トレーニング クラスターの場合、それは物理層の予算の一部になります。
2 番目の制限は物理的なスペースです。ハイパースケール AI データセンター レベルでは、ファイバー スケールが並外れたレベルに達する可能性があります。2,000 万のファイバーチャネル単一のデータセンター内で、100万本の繊維建物間、および到達する可能性のあるケーブルの重量1フィートあたり100ポンド極端なケーブル束の場合。シングルNVIDIA GB200 NVL72ノードには周囲が必要であるとも説明されています10,000本のファイバー。
これらの数値は、通常の企業のケーブル配線の問題ではありません。それは、経路、トレイ、ダクト、ラック、設置、建物負荷の問題です。物理的なスペースがボトルネックになると、シングルコア ファイバーを追加することは、もはや最もクリーンな解決策ではなくなります。
そこがMCFの魅力です。 4 コア MCF は、4 つの光コアを 1 つのファイバーに結合できます。同じチャネル数の場合、代表的な144 ファイバーと 36×4 コア MCF の比較を示しています繊維数を 75% 削減そして約ケーブル断面積が 45.7% 減少。
| ボトルネック | G.652.D ベースライン | AI データセンターで重要な理由 | HCF / MCF の関連性 |
|---|---|---|---|
| 伝播遅延 | ～4.9μs/km | 同期 GPU 通信ではマイクロ秒の遅延が蓄積される可能性がある | HCF は遅延を最大 3.35 μs/km に削減します |
| 繊維数 | ファイバーごとに 1 コア | 何百万もの光パスがルーティングと終端のプレッシャーを生み出す | MCF はファイバーあたりのチャネルを増加します |
| ケーブル重量 | 密集したルートでは極端になる可能性があります | ケーブル トレイ、ダクト、建物の構造が制約となる | MCF はケーブルの質量と経路の負荷を軽減します |
| スケーラビリティパス | さらに繊維を追加する | 物理的なスペースが制限要因になる可能性がある | MCF は、単に繊維を追加することなく密度を増加させます |
中空コアファイバーはより革新的な技術です。その主な利点は、減衰が低いことや帯域幅が広いことだけではありません。最大の特徴は光の進む場所が変わることです。
HCF は主に固体シリカを通って移動するのではなく、空気を通って光パワーを導きます。これは、従来のグラスコアファイバの伝播遅延限界に直接影響します。
物理学は単純です。
| ファイバーの種類 | 主な伝播媒体 | 屈折率 | おおよその信号速度 | 伝播遅延 |
|---|---|---|---|---|
| G.652.D | 石英ガラス | ~1.468 | ～200,000km/秒 | ～4.9μs/km |
| HCF | 空気 | ~1.0003 | ～300,000km/秒 | ～3.35μs/km |
結果は約レイテンシが 31% 短縮そして一般的に説明されている信号速度の向上47%従来のソリッドコアシングルモードファイバーと比較。
HCF の低遅延伝播原理
パッチコードが短い環境では、この利点がコストに見合わない可能性があります。 DCI、キャンパス相互接続、または遅延に敏感な金融ネットワークを構築する場合、これは意味を持つ可能性があります。
レイテンシは HCF の主要な機能ですが、より大きなエンジニアリング上の変更は、非線形性が大幅に低下したことかもしれません。
G.652.D では、発射出力を増加させると、最終的に非線形障害が増加します。カー効果、四波混合、誘導ブリルアン散乱により信号が歪む可能性があります。これが、技術者が到達範囲を拡大するために単純に光パワーを無制限に高めることができない理由の 1 つです。
HCF はこのバランスを変えます。非線形係数は約で説明されます。0.001 W⁻¹km⁻¹、周りと比べて1.3 W⁻¹km⁻¹G.652.D用。それはおおよそ次のとおりです1,000倍の削減。ガラスと相互作用する光パワーがはるかに少ないため、HCF は非線形歪みが制限要因になる前に、より高い光パワーに耐えることができます。
ここで使用される DCI 比較では、HCF は約1.5 倍長い非増幅スパンG.652.D よりも優れており、複数の建物がある AI キャンパスにおける中間機器、消費電力、および潜在的な障害点を削減できます。
HCF はレイテンシだけで評価すべきではありません。そのより広い値は、伝播速度、低い非線形性、分散挙動、および潜在的により広い使用可能なスペクトルの組み合わせから得られます。
| パラメータ | G.652.D | HCF / AR-HCF | 工学的な意味 |
|---|---|---|---|
| 伝播遅延 | ～4.9μs/km | ～3.35μs/km | 遅延が約 31% 短縮 |
| Cバンドの減衰 | 0.14～0.20dB/km | 記録結果では 0.05 ～ 0.11 dB/km。導入範囲で 0.085 ～ 0.28 dB/km | 最近の HCF 研究により、損失は従来のシリカ レイリー散乱フロアを下回りました。 |
| 非線形係数 | ~1.3 W⁻¹km⁻¹ | ~0.001 W⁻¹km⁻¹ | 約 1,000 倍低い非線形応答 |
| 波長分散 | ~17 ps/nm·km | ~2 ～ 4 ps/nm·km | 約 4 ～ 8 倍低い |
| 使用可能なスペクトル | C+L、~10THz | 18+ THz、潜在的に S+C+L 以上 | より広いスペクトルにより、より広い伝送設計空間をサポートできる |
| ダメージ閾値 | ガラスの相互作用による制限 | SMFよりはるかに高い | より高い発射出力耐性が可能になる可能性がある |
最近の中空コアファイバーの研究が報告されました。自然フォトニクス以下に減衰を示しています0.1dB/kmこれは、HCF が現在、低遅延の実験室のコンセプト以上のものとして真剣に受け止められている理由を裏付けています。これは、展開されたすべての HCF リンクが実験室の記録結果と一致するという意味ではありません。これは、HCF が重要な信頼性の基準を超えたことを意味します。
HCF はすでに純粋な研究を超えています。Microsoft Azureは中空コアファイバーの生産規模の拡大について公に議論しているCorning および Heraeus との製造協力を通じて、HCF は複数の企業で実稼働環境での使用が報告されています。1,280kmヨーロッパの Azure データセンター リンクの数。報告された稼働データには現場での故障は含まれていません。47%速度の向上と、32%レイテンシの短縮。
別のハイパースケール クラウド オペレーターも HCF の導入に移行しており、リンクは大まかに報告されています。10のデータセンター。金融取引ネットワークは、実稼働環境で HCF を何年も使用してきました。4年これは、このテクノロジーの最も強力な初期の価値提案と一致しています。つまり、一部の金融環境では、マイクロ秒レベルの遅延の差が取引結果に影響を与える可能性があります。
それでも、HCF はコストとエコシステムの厳しい障壁に直面しています。現状のコスト比較ではHCFはほぼ横ばい50～100倍G.652.D よりも高価ですが、世界のファイバー敷設におけるシェアは依然として下回っています。0.1%。中国では、HCF の生産能力ギャップが報告されており、70%、生産が依然として制限されているため、価格差は海外市場よりもはるかに高くなる可能性があります。
このコスト構造により、短期的に広範な代替が行われる可能性は低くなります。 HCF のおそらく採用経路は次のように段階的に設定されています。
金融取引ネットワーク
ハイパースケーラー DCI
ハイエンドのエンタープライズ相互接続
通信バックボーンのユースケースを選択してください
各ステップでは、低コスト、より標準化されたテスト、より簡単な設置、より広範なトランシーバーのサポートが必要です。
MCF は物理学の観点からは HCF ほど劇的ではありませんが、展開の観点からはより緊急性がある可能性があります。
MCF は光が空気中を伝わるようにするものではありません。代わりに、物理スペースをボトルネックとして扱います。データセンターがシングルコアファイバーを必要な速度で追加し続けることができない場合、論理的な次のステップは、各ファイバー内に複数のコアを配置することです。
4 コア MCF は、標準の内部に 4 つの独立したコアを配置します。125μmクラッディング。外側の繊維のサイズは既存の繊維エコシステムによく知られたままであるため、この詳細は重要です。目標は、より大きなファイバー直径を中心にすべてのダクト、パネル、経路を再構築することではありません。目標は、同じ物理エンベロープ内で光パスを増やすことです。
のITU-T G 追補 87標準化フレームワークは、標準の弱結合マルチコア ファイバを優先します。125 μm クラッド既存のものとの下位互換性G.65xシングルモードファイバーエコシステム。これは、MCF が単なるカスタム特殊ファイバーではないという考えを裏付けるものであるため、重要です。既存のシングルモード インフラストラクチャとの互換性を中心に形成されています。
G.657 カテゴリー A ファイバーは G.652 に準拠しており、トランスポート、データセンター、およびアクセス環境全体で使用されるため、G.657 も関連します。 MCF の場合、より広範な互換性ロジックは、ファイバー全体がはるかに高い空間密度を提供しながら、各コアが標準のシングルモード チャネルのように動作できるというものです。
最も重要な MCF メトリクスは光学的なものだけではありません。これらは、物理的な導入の指標です。つまり、ファイバーの数、ケーブルの数、コネクタの数、質量の減少、設置時間の短縮です。
| パラメータ | G.652.D シングルコアファイバー | 4コアMCF | 導入への影響 |
|---|---|---|---|
| ファイバーあたりのチャネル数 | 1 | 4 | 4倍の光路密度 |
| 同じ容量のファイバー数 | ベースライン | -75% | 配線および終端するファイバーが少なくなる |
| ケーブル断面積 | 144 心従来のケーブルのベースライン | 36×4コアMCFの例 | 面積が最大 45.7% 縮小 |
| ケーブル重量 | ベースライン | 比較例では-75% | 下部トレイと経路負荷 |
| 導入時間 | ベースライン | 比較例では-60% | 引っ張り、取り扱い、終端処理が少なくなる |
| コア減衰 | ≤0.35 dB/km @ 1310 nm | ターゲット ≤0.4 dB/km | 光学性能も同様の順位 |
| コア間クロストーク | 該当なし | ≤ -40 dB @ 1310 / 1550 nm (10 km 以上) | 弱結合コア設計 |
| 400G-PAM4 単一波長到達範囲 | ～600メートル | ～2km | 引用された比較では約 3.3 倍のリーチ |
商用 MCF ソリューションの文献また、標準的な 125 µm のフットプリント内の 4 つのコアについても説明しています。4倍の光路密度、 までケーブルまたはコネクタの数が 75% 削減、ケーブルの質量と設置時間が大幅に削減されます。これらの値は、すべての設置に対する普遍的な保証ではなく、ソリューション レベルの主張として扱う必要がありますが、MCF が AI データセンターのケーブル配線にとって魅力的な理由を示しています。
AI データセンターのケーブル配線における MCF 密度の向上
MCF は、光伝播物理学における完全な変更を必要としないため、生態系の準備において HCF よりも早く進んでいます。主要なコンポーネントはすでにチェーン全体で出現しています。
| 生態系要素 | 現在の状況 |
|---|---|
| ファイバ | 4コアMCF商用ソリューション。 4 / 7 / 8 / 19コアMCF製品ラインが中国で報告 |
| コネクタ | MCF LC (標準 IL は約 0.12 dB)。 MCF MPO (代表的な IL は約 0.3 dB) |
| FIFO | 従来のコンパクトな FIFO 約 6 × 10 × 25 mm。小型版 約3.3 × 3.8 × 30 mm |
| スプライシング | 屋内平均約 0.07 dB、最大 0.22 dB。屋外平均約0.12 dB、最大0.35 dB |
| 光モジュール | OFC 2025で報告されたMCF関連の1.6T / 3.2Tモジュールコンセプト |
| 標準化 | ITU-T G.csmcf / G.smmcf が進行中。テスト、アンプ、コネクタにわたる IEC SC86 アクティビティ |
| フィールド展開 | チャイナモバイル天津、チャイナユニコム広東、吉林、香港、広東長距離構築、南シナ海7コアMCF潜水艦配備 |
商用 MCF 製品も、単なる特殊なベア ファイバーではなく、統合されたファイバー、ケーブル、および接続システムとして登場し始めています。データセンター事業者は通常、ファイバー アーキテクチャを単独で採用しないため、これは重要です。コネクタ、ファンイン/ファンアウト デバイス、テスト手順、設置トレーニング、サプライ チェーンの可用性が必要です。
最も簡単な間違いは、どのテクノロジーが「最適」であるかを尋ねることです。それは工学的な問題の仕組みではありません。
G.652.D、HCF、MCF はさまざまな制約を最適化します。
| 寸法 | G.652.D | HCF | MCF |
|---|---|---|---|
| 主な利点 | コストと完成度 | レイテンシと低い非線形性 | 密度と導入効率 |
| 主な問題が解決されました | 標準的な低コスト輸送 | 時間遅延 | 繊維数と空間圧力 |
| レイテンシ | ～4.9μs/km | ～3.35μs/km | G.652.Dに似ている |
| 繊維あたりの密度 | 1x | 1x、ただしより広いスペクトルが可能 | 4x 4 コア MCF の場合 |
| 非線形性 | ベースライン | ～1,000倍低い | 標準の SMF コアと同様の順序 |
| 既存機器の互換性 | 非常に高い | より低い;新しいトランシーバーと DSP が必要になる場合があります | より高い。各コアは既存のシングルモード システムと調整可能 |
| スプライシングの難易度 | 非常に低い。 <0.05 dB 代表基準 | 適度; 0.04 ～ 0.16 dB、SMF 遷移損失は約 0.15 ～ 0.3 dB | 低から中程度。屋内平均約0.07dB、屋外平均約0.12dB |
| コストと G.652.D の比較 | ベースライン | ~50～100倍 | 現在は 5 ～ 10 倍、規模拡大後は 2 ～ 3 倍になる可能性があると推定されています |
| 標準化 | 成熟した ITU-T G.652 ファミリ | ITU-T 標準はまだ成熟していません。後で予想される | 標準化フレームワークと MCF 作業はすでに進行中 |
| インストールシェア | >99.9% | <0.1% | 0.01% 未満だが急速に成長 |
| コマーシャルステージ | 成熟した | ハイエンドの実稼働展開 | 初期の商用エコシステム |
コスト、標準化、現場での精通性が最も重要な場合には、G.652.D が勝ちます。ネットワークが本当に遅延に制約されている場合、HCF が勝ちます。スペース、経路容量、コネクタ数、ケーブル質量、設置時間が制限要因となる場合には、MCF が最適です。
その区別が中心です。 HCF は MCF よりも優れているわけではありません。 MCF は安価な HCF ではありません。これらは物理ネットワークのさまざまな層を解決します。
HCF には、より破壊的な導入パスがあります。新しいトランシーバー、異なる DSP の仮定、新しい OTDR とテストのアプローチ、現場チームの新しいトレーニングが必要になる場合があります。物理的な利点は強力ですが、生態系が追いつく必要があります。
MCF には、より段階的な導入パスがあります。各コアは、使い慣れたシングルモード光動作との互換性を維持できますが、その周囲のインフラストラクチャは、コネクタ、FIFO デバイス、接続手順、標準化を通じて変化します。
そのため、MCF がより早く緊急になる可能性があります。その導入モデルでは、エコシステム全体を一度に置き換える必要はありません。
HCF は、純粋な物理学の観点からすると、より魅力的です。あレイテンシを 31% 削減は理解しやすいですが、特定のロングスパン設計では非線形性の低減がさらに重要になります。しかし、HCF のコスト、製造規模、テスト要件、標準化のギャップにより、HCF はハイエンドのユースケースに集中しています。
MCF はそれほど過激ではありませんが、より展開可能です。既存のシングルモード エコシステムをより多く保持できるため、導入の障壁が低くなります。 4 コアの商用ソリューション、コネクタ開発、FIFO の小型化、MCF モジュール、標準化活動がすべて連携することで、MCF は HCF よりも早く AI データセンターでの広範な用途に到達できる可能性があります。
互換性パス、コネクタ エコシステム、FIFO 開発、モジュール アクティビティ、および標準化の進捗状況に基づいて、MCF はより広範な商業採用に向けて移行する可能性があります。2027–2028、潜在的に3 ～ 5 年前広範な HCF 導入よりも。これは、保証されたタイムラインではなく、条件付きの市場判断として扱われる必要があります。タイミングは、標準化、コネクタの供給、モジュールの入手可能性、テスト手順、および設置トレーニングによって異なります。
AI データセンターのネットワークは階層化されています。各層には異なるボトルネックがあるため、適切なファイバーの選択は距離と機能によって変わります。
この記事では、次の実用的なラベルが役に立ちます。
スケールアップ: 非常に短い距離での密結合されたコンピューティング拡張
スケールアウト: 建物またはデータセンターファブリック内の水平方向の拡張
スケールアクロス: 建物間またはキャンパスレベルの AI インフラストラクチャ相互接続
| ネットワーク層 | 距離 | 2026 年の主流オプション | 2028 ～ 2030 年の予想される方向性 | 主なボトルネック |
|---|---|---|---|---|
| ラック内 GPU インターコネクト | <3m | 銅DAC | 銅DAC | コスト、消費電力、パッケージング |
| ラック間のスケールアップ | 3～100m | AOC / MMF | AOC + MCF | 密度とケーブル管理 |
| 建物内スケールアウト | 100m～2km | G.652.D | MCF | 繊維数と経路容量 |
| クロスビルディング DCI | 2～10km | G.652.D | HCF | レイテンシ |
| キャンパス/公園相互接続 | 10～80km | G.652.D + アンプ | HCF | レイテンシーと非増幅スパン |
| 長距離バックボーン | >80km | G.654.E / G.652.D | G.654.E は中心的な存在であり続けます | 成熟した低損失トランスポート |
階層型 AI データセンター ファイバー ネットワーク アーキテクチャ
MCF は物理密度が問題となる場合に最も強力です。数千または数百万本のファイバをトレイ、ダクト、パネル、建物内に配線する必要がある場合、ファイバの数を 75% 削減することの方が、伝播遅延を削減するよりも価値がある可能性があります。
HCF は時間が問題になる場合に最も強力です。建物間およびキャンパス レベルのリンクでは、伝播遅延がネットワーク バジェットに現れるほどの距離が蓄積される可能性があります。 HCF は、低遅延で中間電源サイトの数が少ないためコストが正当化される場合に特に重要です。
これが、HCF と MCF が補完的であると見なされるべき理由です。 MCFは繊維植物を圧縮します。 HCF は時間を圧縮します。
将来のファイバーでは、理論的には両方のアイデアを組み合わせることができます。つまり、それぞれが中空コアのガイダンスを使用する複数のコアです。そんなマルチコア中空コアファイバーHCF のレイテンシーの利点と MCF の密度の利点を組み合わせることが目的です。
どちらのアプローチにも微細構造ファイバー設計が含まれるため、この概念は物理的に妥当です。障壁となるのは製造の複雑さです。複数の独立したコアを中空コアのガイダンスと組み合わせると、形状制御、損失制御、クロストーク制御、スプライシング、コネクタ接続、および歩留まりがはるかに困難になります。
現時点では、これは短期的なデータセンター展開の選択肢ではなく、将来の研究および製造の方向性として扱われる必要があります。
技術記録が自動的に産業上の採用を生み出すわけではありません。ファイバーテクノロジーは、製造、設置、テスト、接続が可能であり、ユースケースに見合ったコストで利用可能である必要があります。
HCF と MCF では、産業上の課題が異なるため、規模の拡大が異なります。
中国は、次のような強力な HCF テクニカル指標を報告しました。0.05dB/km2025 年には低損失の結果が得られます。7.5km杭州ユニコムは浜江で試験運用を行っており、複数の通信事業者が国境を越えた金融回線のテストを行っている。
ギャップは生産規模です。海外の HCF 導入は、マイクロソフトのハイパースケーラー ネットワークでより進んでいます。1,280km以上デプロイメントと、大まかな内容を伴う別のハイパースケール デプロイメント10のデータセンター。中国の HCF 能力ギャップは次のように報告されています。70%、生産が依然として制限されているため、価格差は海外市場よりもはるかに高くなる可能性があります。
重要な解釈は、中国の HCF への挑戦は単に技術的なものではないということである。それは需要側と産業化側です。中国のハイパースケーラーからの非常に大規模な調達注文がなければ、生産規模を構築するのは難しく、コストを削減するのは困難です。
MCFは見た目が違います。中国では、YOFC は、以来、ITU-T MCF 標準化に参加していると言われています。2020年、製品全体を網羅4/7/8/19コアMCF、連続描画長さ1,000km以上、MCF LC および MPO コネクタ、小型 FIFO、スプライシング ソリューション、および複数の現場展開。
| 展開 / 能力 | 詳細 |
|---|---|
| チャイナモバイル天津 | 36 × 4 コア MCF、データセンタービル相互接続、<1 km |
| チャイナユニコム広東省 | 160km |
| 吉林省 | 33km |
| 香港 | 40kmが工事中 |
| 広東省 | 1160 km 建設中、減衰 <0.165 dB/km |
| 南シナ海海底ケーブル | 7コアMCFが2025年に嘆頂島と亀山島の間に配備される |
| 製品ライン | 4/7/8/19コアMCF |
| 連続描画 | 1,000km以上 |
| コネクタエコシステム | MCF LC および MPO |
| FIFO | 小型化された 3.3 × 3.8 × 30 mm バージョン |
これが、MCF が戦略的に重要である理由です。繊維だけではありません。これは、ファイバー、ケーブル、コネクタ、ファンイン/ファンアウト、スプライシング、テスト、およびフィールド導入など、システム レベルのサプライ チェーンになりつつあります。
将来の AI データセンターのファイバー プラントは、1 つの汎用ファイバー タイプを中心に構築される可能性は低いです。レイヤードになります。
| 要件 | 最優秀候補者 | 理由 | 注意 |
|---|---|---|---|
| 最低のコストと最も幅広い分野の成熟度 | G.652.D | 成熟した標準、低コスト、グローバルエコシステム | 限られた遅延と密度の向上 |
| 最小の伝播遅延 | HCF | 光は主に空気中を伝わります | 高コスト、限られた規格、新しいテストとトランシーバーのエコシステム |
| 最高の物理経路密度 | MCF | 1本のファイバー内に複数のコア | コネクタ、FIFO、スプライシング、およびまだ成熟中の標準 |
| 短～中高密度AIファブリック | MCF | ファイバー数とケーブル質量を削減 | エコシステムの準備が必要 |
| クロスビルディングの低遅延 DCI | HCF | 伝播遅延を約 3 分の 1 に短縮 | コストはレイテンシー値によって正当化される必要がある |
| 長距離バックボーン | G.654.E / G.652.D | 成熟した長距離輸送エコシステム | HCF と MCF はまだ広範な代替品ではありません |
エンジニアリング選択マトリックス: 時間、スペース、コスト
G.652.D は、超低遅延や極度の密度よりもコスト、標準化、展開の成熟度が重要な場合には、依然として実用的な選択肢です。これは、FTTH、多くの企業ネットワーク、従来のトランスポート システム、バックボーン インフラストラクチャの一部で引き続き使用されます。
時代遅れではありません。それはもはや、すべての AI データセンター層にとって最適な答えではありません。
遅延がコストとエコシステムの複雑さを正当化するのに十分な価値がある場合、HCF は評価する価値があります。これには、金融取引ネットワーク、ハイパースケーラー DCI、クロスビルディング AI クラスター インターコネクト、キャンパス リンクが含まれ、低遅延と長い非増幅スパンによりシステムの複雑さを軽減できます。
注意点は明らかです。HCF では、トランシーバー、DSP、テスト、接続移行、規格、サプライ チェーン、コストに関する新しい考え方が必要です。
MCF は、ボトルネックが物理密度である場合に魅力的になります。ケーブル トレイ、ダクト、パッチ パネル、コネクタの数、設置時間が成長を制限している場合、MCF は各光チャネルが既存のシングルモード エコシステムを放棄する必要がなく、ファイバ密度を高める直接的なパスを提供します。
AI データセンターにとって、MCF はスケールアウトおよび短中距離の内部相互接続層の有力な候補となります。
はい。中空コアファイバーは伝播遅延を約4.9μs/kmG.652.D で約3.35μs/kmなぜなら、ほとんどの光パワーは固体シリカガラスではなく空気を通って伝わるからです。それはおおよそ次のとおりですレイテンシを 31% 削減これは、DCI、キャンパス インターコネクト、遅延の影響を受けやすい AI クラスター ネットワークを構築する場合に重要になる可能性があります。
HCF とは異なります。 MCFは主に改善します密度伝播速度ではありません。 4 コア MCF は 1 つのファイバー内に 4 つのコアを配置するため、ファイバー数、ケーブル質量、および経路の混雑を軽減できます。コアあたりの遅延は一般に、中空コア ファイバーよりも従来のシングルモード ファイバーに近くなります。
G.652.D は、安価で標準化されており、接続が容易で、世界中で利用可能であり、成熟したエコシステムによってサポートされているため、広く使用され続けています。 HCF と MCF は、特定の AI データセンター層に重要な利点をもたらしますが、コスト、標準化、テスト、コネクタ、サプライ チェーンの課題ももたらします。
それはボトルネックによって異なります。 HCF は、主な問題が遅延である場合、特に建物やキャンパス間での場合に優れています。 MCF は、主な問題が物理的な繊維密度である場合、特にデータセンターの建物内やスケールアウト ファブリックの場合に優れています。大規模な AI キャンパスでは、両方が異なるレイヤーで使用される場合があります。
主な障壁は、コスト、製造規模、標準化、特殊なトランシーバー要件、試験装置、接続の移行、および現場でのトレーニングです。 HCF にはレイテンシーと非線形性に関する強力な利点がありますが、依然として高価であり、ハイパースケーラー DCI や金融ネットワークなどの高価値のユースケースに集中しています。
MCF は既存のシングルモード ファイバー エコシステムへの影響が少ないため、より早く商品化される可能性があります。各コアは、使い慣れた G.65x タイプのシステムと光学的な互換性を維持できますが、主な変更はコネクタ、FIFO デバイス、スプライシング、およびテスト手順に発生します。これにより、密度に制約のある AI データセンター ルートでの MCF の拡張が容易になります。
伝統的G.652.D シングルモードファイバー消えていない。これは依然として安価で標準化されており、世界中で入手可能であり、ほぼすべての光ファイバー設置チームに馴染みのあるものです。従来の通信ネットワーク、エンタープライズ リンク、FTTH、および長年確立されてきたバックボーン システムの場合、その組み合わせを置き換えるのは依然として困難です。
AI データセンターは異なります。大規模な GPU クラスターにより、光ネットワークは、古いネットワーク設計では無視できた 2 つのプレッシャーに対処する必要があります。マイクロ秒レベルの遅延そして極端な繊維密度の増加。従来のネットワークでうまく機能するファイバータイプでも、何百万もの光チャネルをラック、列、建物、キャンパスの相互接続を介して配線する必要がある場合、物理的に制限される可能性があります。
AI データセンターのファイバー計画では、次の 3 つの予算間のバランスが問題になります。時間の予算、スペースの予算、そしてコストの予算。中空コアファイバーは伝播遅延を低減することで時間バジェットを改善します。マルチコア ファイバーは、ファイバーあたりの光パスの数を増やすことによりスペース バジェットを改善します。 G.652.D は、コストと成熟度のベースラインのままです。したがって、将来の繊維プラントは単一繊維の話になる可能性は低いです。これは、各ファイバ タイプがその最も強い制約に一致するネットワーク レベルを占める階層型アーキテクチャになります。
このため、次の 2 つの新しいファイバー アーキテクチャが注目を集めています。中空コアファイバー、または HCF、およびマルチコアファイバー、またはMCF。彼らはさまざまな問題を解決します。 HCF は主にレイテンシ テクノロジです。 MCF は主に密度技術です。どちらも、すべてのネットワーク層にわたって G.652.D を 1 対 1 で置き換えるものとして扱うべきではありません。
本当の問題は、HCF と MCF のどちらが G.652.D を「殺す」かということではありません。より有用なエンジニアリング上の質問は次のとおりです。各ファイバーの種類は、将来の AI データセンター相互接続内のどこに適合しますか?
中空コアファイバーとマルチコアファイバー従来のシングルコア シリカ ファイバの限界を回避する 2 つの異なる方法の比較です。中空コア ファイバーはほとんどの光パワーを空気を通して導くことで遅延を短縮しますが、マルチコア ファイバーは 1 本のファイバー内に複数の独立したコアを配置することで密度を高めます。 HCF は主に時間遅延を解決します。 MCF は主にスペースとケーブル数のプレッシャーを解決します。
G.652.D 対 HCF 対 MCF 繊維構造の比較
標準の G.652.D ファイバーでは、光は主に固体シリカ ガラスを通過します。シリカコアの屈折率は約1.468なので、光信号はおよそ真空中での光速の68%。これにより、G.652.D の伝播遅延は約4.9μs/km。
中空コアファイバーは基本的な媒体を変えます。光学フィールドの大部分をガラスを通して導く代わりに、HCF は人工ガラスの微細構造で囲まれた中空の空芯を使用します。実際の中空コア設計では、光パワーの99.9%固体ガラスではなく空気を介して伝播する可能性があります。空気の屈折率が近いので1.0003、HCF は伝播遅延を約3.35μs/km。
これはチューニングの小さな改善ではありません。物理パスの変更です。 AI データセンター相互接続のコンテキストでは、次の違いは次のとおりです。4.9μs/kmそして3.35μs/km複数のネットワーク ホップと同期層で遅延が蓄積すると、問題が発生する可能性があります。
マルチコアファイバーは別のルートをたどります。それは主に光の移動を速くしようとするものではありません。代わりに、複数の独立した光コアを同じ外側のファイバー構造内に配置します。
現在の AI データセンターの議論では、次のことに焦点が当てられることがよくあります。4コア弱結合MCF。このアーキテクチャでは、4 つの個別のコアが標準の内部に統合されています。クラッド直径 125 μm。各コアは、既存の G.652 / G.657 シングルモード ファイバー エコシステムと光学的な互換性を維持するように設計できます。
この互換性がエンジニアリングの重要なポイントです。 MCF では、すべての光信号パスを再発明する必要はありません。主に、複数のシングルコア パスを 1 つの物理ファイバーに圧縮し、ケーブル数、コネクタ数、経路の混雑、およびケーブルの質量を削減します。
G.652.D は、安価で標準化されており、導入が簡単であるため、ベースラインのままです。そのコストはよく次のように説明されます。$0.10/月、そのインストールエコシステムは成熟しています。こちらもロングランに属しますITU-T G.652シングルモード光ファイバー仕様のファミリー。シングルモード光ファイバーとケーブルの特性を定義します。
ただし、AI クラスターは別の種類のストレスを引き起こします。問題は、G.652.D が突然動作しなくなったことではありません。問題は、ネットワークが同期された GPU 計算と大規模な光チャネル密度をサポートする必要がある場合、その 2 つの最も強力な物理的前提 (固体ガラス伝播とシングルコア ジオメトリ) が制限されることです。
通常の Web トラフィックでは、1 キロメートルあたりのマイクロ秒の追加によってユーザー エクスペリエンスが変化することはほとんどありません。 1.5 ミリ秒長くかかるページ要求は、通常は目立ちません。分散トレーニングは繰り返しの同期に依存するため、GPU クラスターはより敏感になります。
その間オールリデュース、何千もの GPU がミニバッチを計算し、結果がクラスター全体で集約されるのを待つ場合があります。ネットワークの 1 つの層によって数マイクロ秒しか追加されない場合、それは重要ではないように見えるかもしれません。しかし、複数のレイヤーと多くの通信ラウンドで遅延が蓄積すると、マイクロ秒単位で GPU の有効利用に影響が出る可能性があります。
G.652.D には約4.9μs/km伝播遅延の影響。 HCF はこれを約3.35μs/km、おおよその違い1.54μs/km。以上10km、それは約です15.4μsスイッチング、シリアル化、DSP、またはプロトコルのオーバーヘッドを考慮する前に、伝播遅延の差を考慮します。
従来のネットワークでは、この数は小さく見えるかもしれません。緊密に同期された AI トレーニング クラスターの場合、それは物理層の予算の一部になります。
2 番目の制限は物理的なスペースです。ハイパースケール AI データセンター レベルでは、ファイバー スケールが並外れたレベルに達する可能性があります。2,000 万のファイバーチャネル単一のデータセンター内で、100万本の繊維建物間、および到達する可能性のあるケーブルの重量1フィートあたり100ポンド極端なケーブル束の場合。シングルNVIDIA GB200 NVL72ノードには周囲が必要であるとも説明されています10,000本のファイバー。
これらの数値は、通常の企業のケーブル配線の問題ではありません。それは、経路、トレイ、ダクト、ラック、設置、建物負荷の問題です。物理的なスペースがボトルネックになると、シングルコア ファイバーを追加することは、もはや最もクリーンな解決策ではなくなります。
そこがMCFの魅力です。 4 コア MCF は、4 つの光コアを 1 つのファイバーに結合できます。同じチャネル数の場合、代表的な144 ファイバーと 36×4 コア MCF の比較を示しています繊維数を 75% 削減そして約ケーブル断面積が 45.7% 減少。
| ボトルネック | G.652.D ベースライン | AI データセンターで重要な理由 | HCF / MCF の関連性 |
|---|---|---|---|
| 伝播遅延 | ～4.9μs/km | 同期 GPU 通信ではマイクロ秒の遅延が蓄積される可能性がある | HCF は遅延を最大 3.35 μs/km に削減します |
| 繊維数 | ファイバーごとに 1 コア | 何百万もの光パスがルーティングと終端のプレッシャーを生み出す | MCF はファイバーあたりのチャネルを増加します |
| ケーブル重量 | 密集したルートでは極端になる可能性があります | ケーブル トレイ、ダクト、建物の構造が制約となる | MCF はケーブルの質量と経路の負荷を軽減します |
| スケーラビリティパス | さらに繊維を追加する | 物理的なスペースが制限要因になる可能性がある | MCF は、単に繊維を追加することなく密度を増加させます |
中空コアファイバーはより革新的な技術です。その主な利点は、減衰が低いことや帯域幅が広いことだけではありません。最大の特徴は光の進む場所が変わることです。
HCF は主に固体シリカを通って移動するのではなく、空気を通って光パワーを導きます。これは、従来のグラスコアファイバの伝播遅延限界に直接影響します。
物理学は単純です。
| ファイバーの種類 | 主な伝播媒体 | 屈折率 | おおよその信号速度 | 伝播遅延 |
|---|---|---|---|---|
| G.652.D | 石英ガラス | ~1.468 | ～200,000km/秒 | ～4.9μs/km |
| HCF | 空気 | ~1.0003 | ～300,000km/秒 | ～3.35μs/km |
結果は約レイテンシが 31% 短縮そして一般的に説明されている信号速度の向上47%従来のソリッドコアシングルモードファイバーと比較。
HCF の低遅延伝播原理
パッチコードが短い環境では、この利点がコストに見合わない可能性があります。 DCI、キャンパス相互接続、または遅延に敏感な金融ネットワークを構築する場合、これは意味を持つ可能性があります。
レイテンシは HCF の主要な機能ですが、より大きなエンジニアリング上の変更は、非線形性が大幅に低下したことかもしれません。
G.652.D では、発射出力を増加させると、最終的に非線形障害が増加します。カー効果、四波混合、誘導ブリルアン散乱により信号が歪む可能性があります。これが、技術者が到達範囲を拡大するために単純に光パワーを無制限に高めることができない理由の 1 つです。
HCF はこのバランスを変えます。非線形係数は約で説明されます。0.001 W⁻¹km⁻¹、周りと比べて1.3 W⁻¹km⁻¹G.652.D用。それはおおよそ次のとおりです1,000倍の削減。ガラスと相互作用する光パワーがはるかに少ないため、HCF は非線形歪みが制限要因になる前に、より高い光パワーに耐えることができます。
ここで使用される DCI 比較では、HCF は約1.5 倍長い非増幅スパンG.652.D よりも優れており、複数の建物がある AI キャンパスにおける中間機器、消費電力、および潜在的な障害点を削減できます。
HCF はレイテンシだけで評価すべきではありません。そのより広い値は、伝播速度、低い非線形性、分散挙動、および潜在的により広い使用可能なスペクトルの組み合わせから得られます。
| パラメータ | G.652.D | HCF / AR-HCF | 工学的な意味 |
|---|---|---|---|
| 伝播遅延 | ～4.9μs/km | ～3.35μs/km | 遅延が約 31% 短縮 |
| Cバンドの減衰 | 0.14～0.20dB/km | 記録結果では 0.05 ～ 0.11 dB/km。導入範囲で 0.085 ～ 0.28 dB/km | 最近の HCF 研究により、損失は従来のシリカ レイリー散乱フロアを下回りました。 |
| 非線形係数 | ~1.3 W⁻¹km⁻¹ | ~0.001 W⁻¹km⁻¹ | 約 1,000 倍低い非線形応答 |
| 波長分散 | ~17 ps/nm·km | ~2 ～ 4 ps/nm·km | 約 4 ～ 8 倍低い |
| 使用可能なスペクトル | C+L、~10THz | 18+ THz、潜在的に S+C+L 以上 | より広いスペクトルにより、より広い伝送設計空間をサポートできる |
| ダメージ閾値 | ガラスの相互作用による制限 | SMFよりはるかに高い | より高い発射出力耐性が可能になる可能性がある |
最近の中空コアファイバーの研究が報告されました。自然フォトニクス以下に減衰を示しています0.1dB/kmこれは、HCF が現在、低遅延の実験室のコンセプト以上のものとして真剣に受け止められている理由を裏付けています。これは、展開されたすべての HCF リンクが実験室の記録結果と一致するという意味ではありません。これは、HCF が重要な信頼性の基準を超えたことを意味します。
HCF はすでに純粋な研究を超えています。Microsoft Azureは中空コアファイバーの生産規模の拡大について公に議論しているCorning および Heraeus との製造協力を通じて、HCF は複数の企業で実稼働環境での使用が報告されています。1,280kmヨーロッパの Azure データセンター リンクの数。報告された稼働データには現場での故障は含まれていません。47%速度の向上と、32%レイテンシの短縮。
別のハイパースケール クラウド オペレーターも HCF の導入に移行しており、リンクは大まかに報告されています。10のデータセンター。金融取引ネットワークは、実稼働環境で HCF を何年も使用してきました。4年これは、このテクノロジーの最も強力な初期の価値提案と一致しています。つまり、一部の金融環境では、マイクロ秒レベルの遅延の差が取引結果に影響を与える可能性があります。
それでも、HCF はコストとエコシステムの厳しい障壁に直面しています。現状のコスト比較ではHCFはほぼ横ばい50～100倍G.652.D よりも高価ですが、世界のファイバー敷設におけるシェアは依然として下回っています。0.1%。中国では、HCF の生産能力ギャップが報告されており、70%、生産が依然として制限されているため、価格差は海外市場よりもはるかに高くなる可能性があります。
このコスト構造により、短期的に広範な代替が行われる可能性は低くなります。 HCF のおそらく採用経路は次のように段階的に設定されています。
金融取引ネットワーク
ハイパースケーラー DCI
ハイエンドのエンタープライズ相互接続
通信バックボーンのユースケースを選択してください
各ステップでは、低コスト、より標準化されたテスト、より簡単な設置、より広範なトランシーバーのサポートが必要です。
MCF は物理学の観点からは HCF ほど劇的ではありませんが、展開の観点からはより緊急性がある可能性があります。
MCF は光が空気中を伝わるようにするものではありません。代わりに、物理スペースをボトルネックとして扱います。データセンターがシングルコアファイバーを必要な速度で追加し続けることができない場合、論理的な次のステップは、各ファイバー内に複数のコアを配置することです。
4 コア MCF は、標準の内部に 4 つの独立したコアを配置します。125μmクラッディング。外側の繊維のサイズは既存の繊維エコシステムによく知られたままであるため、この詳細は重要です。目標は、より大きなファイバー直径を中心にすべてのダクト、パネル、経路を再構築することではありません。目標は、同じ物理エンベロープ内で光パスを増やすことです。
のITU-T G 追補 87標準化フレームワークは、標準の弱結合マルチコア ファイバを優先します。125 μm クラッド既存のものとの下位互換性G.65xシングルモードファイバーエコシステム。これは、MCF が単なるカスタム特殊ファイバーではないという考えを裏付けるものであるため、重要です。既存のシングルモード インフラストラクチャとの互換性を中心に形成されています。
G.657 カテゴリー A ファイバーは G.652 に準拠しており、トランスポート、データセンター、およびアクセス環境全体で使用されるため、G.657 も関連します。 MCF の場合、より広範な互換性ロジックは、ファイバー全体がはるかに高い空間密度を提供しながら、各コアが標準のシングルモード チャネルのように動作できるというものです。
最も重要な MCF メトリクスは光学的なものだけではありません。これらは、物理的な導入の指標です。つまり、ファイバーの数、ケーブルの数、コネクタの数、質量の減少、設置時間の短縮です。
| パラメータ | G.652.D シングルコアファイバー | 4コアMCF | 導入への影響 |
|---|---|---|---|
| ファイバーあたりのチャネル数 | 1 | 4 | 4倍の光路密度 |
| 同じ容量のファイバー数 | ベースライン | -75% | 配線および終端するファイバーが少なくなる |
| ケーブル断面積 | 144 心従来のケーブルのベースライン | 36×4コアMCFの例 | 面積が最大 45.7% 縮小 |
| ケーブル重量 | ベースライン | 比較例では-75% | 下部トレイと経路負荷 |
| 導入時間 | ベースライン | 比較例では-60% | 引っ張り、取り扱い、終端処理が少なくなる |
| コア減衰 | ≤0.35 dB/km @ 1310 nm | ターゲット ≤0.4 dB/km | 光学性能も同様の順位 |
| コア間クロストーク | 該当なし | ≤ -40 dB @ 1310 / 1550 nm (10 km 以上) | 弱結合コア設計 |
| 400G-PAM4 単一波長到達範囲 | ～600メートル | ～2km | 引用された比較では約 3.3 倍のリーチ |
商用 MCF ソリューションの文献また、標準的な 125 µm のフットプリント内の 4 つのコアについても説明しています。4倍の光路密度、 までケーブルまたはコネクタの数が 75% 削減、ケーブルの質量と設置時間が大幅に削減されます。これらの値は、すべての設置に対する普遍的な保証ではなく、ソリューション レベルの主張として扱う必要がありますが、MCF が AI データセンターのケーブル配線にとって魅力的な理由を示しています。
AI データセンターのケーブル配線における MCF 密度の向上
MCF は、光伝播物理学における完全な変更を必要としないため、生態系の準備において HCF よりも早く進んでいます。主要なコンポーネントはすでにチェーン全体で出現しています。
| 生態系要素 | 現在の状況 |
|---|---|
| ファイバ | 4コアMCF商用ソリューション。 4 / 7 / 8 / 19コアMCF製品ラインが中国で報告 |
| コネクタ | MCF LC (標準 IL は約 0.12 dB)。 MCF MPO (代表的な IL は約 0.3 dB) |
| FIFO | 従来のコンパクトな FIFO 約 6 × 10 × 25 mm。小型版 約3.3 × 3.8 × 30 mm |
| スプライシング | 屋内平均約 0.07 dB、最大 0.22 dB。屋外平均約0.12 dB、最大0.35 dB |
| 光モジュール | OFC 2025で報告されたMCF関連の1.6T / 3.2Tモジュールコンセプト |
| 標準化 | ITU-T G.csmcf / G.smmcf が進行中。テスト、アンプ、コネクタにわたる IEC SC86 アクティビティ |
| フィールド展開 | チャイナモバイル天津、チャイナユニコム広東、吉林、香港、広東長距離構築、南シナ海7コアMCF潜水艦配備 |
商用 MCF 製品も、単なる特殊なベア ファイバーではなく、統合されたファイバー、ケーブル、および接続システムとして登場し始めています。データセンター事業者は通常、ファイバー アーキテクチャを単独で採用しないため、これは重要です。コネクタ、ファンイン/ファンアウト デバイス、テスト手順、設置トレーニング、サプライ チェーンの可用性が必要です。
最も簡単な間違いは、どのテクノロジーが「最適」であるかを尋ねることです。それは工学的な問題の仕組みではありません。
G.652.D、HCF、MCF はさまざまな制約を最適化します。
| 寸法 | G.652.D | HCF | MCF |
|---|---|---|---|
| 主な利点 | コストと完成度 | レイテンシと低い非線形性 | 密度と導入効率 |
| 主な問題が解決されました | 標準的な低コスト輸送 | 時間遅延 | 繊維数と空間圧力 |
| レイテンシ | ～4.9μs/km | ～3.35μs/km | G.652.Dに似ている |
| 繊維あたりの密度 | 1x | 1x、ただしより広いスペクトルが可能 | 4x 4 コア MCF の場合 |
| 非線形性 | ベースライン | ～1,000倍低い | 標準の SMF コアと同様の順序 |
| 既存機器の互換性 | 非常に高い | より低い;新しいトランシーバーと DSP が必要になる場合があります | より高い。各コアは既存のシングルモード システムと調整可能 |
| スプライシングの難易度 | 非常に低い。 <0.05 dB 代表基準 | 適度; 0.04 ～ 0.16 dB、SMF 遷移損失は約 0.15 ～ 0.3 dB | 低から中程度。屋内平均約0.07dB、屋外平均約0.12dB |
| コストと G.652.D の比較 | ベースライン | ~50～100倍 | 現在は 5 ～ 10 倍、規模拡大後は 2 ～ 3 倍になる可能性があると推定されています |
| 標準化 | 成熟した ITU-T G.652 ファミリ | ITU-T 標準はまだ成熟していません。後で予想される | 標準化フレームワークと MCF 作業はすでに進行中 |
| インストールシェア | >99.9% | <0.1% | 0.01% 未満だが急速に成長 |
| コマーシャルステージ | 成熟した | ハイエンドの実稼働展開 | 初期の商用エコシステム |
コスト、標準化、現場での精通性が最も重要な場合には、G.652.D が勝ちます。ネットワークが本当に遅延に制約されている場合、HCF が勝ちます。スペース、経路容量、コネクタ数、ケーブル質量、設置時間が制限要因となる場合には、MCF が最適です。
その区別が中心です。 HCF は MCF よりも優れているわけではありません。 MCF は安価な HCF ではありません。これらは物理ネットワークのさまざまな層を解決します。
HCF には、より破壊的な導入パスがあります。新しいトランシーバー、異なる DSP の仮定、新しい OTDR とテストのアプローチ、現場チームの新しいトレーニングが必要になる場合があります。物理的な利点は強力ですが、生態系が追いつく必要があります。
MCF には、より段階的な導入パスがあります。各コアは、使い慣れたシングルモード光動作との互換性を維持できますが、その周囲のインフラストラクチャは、コネクタ、FIFO デバイス、接続手順、標準化を通じて変化します。
そのため、MCF がより早く緊急になる可能性があります。その導入モデルでは、エコシステム全体を一度に置き換える必要はありません。
HCF は、純粋な物理学の観点からすると、より魅力的です。あレイテンシを 31% 削減は理解しやすいですが、特定のロングスパン設計では非線形性の低減がさらに重要になります。しかし、HCF のコスト、製造規模、テスト要件、標準化のギャップにより、HCF はハイエンドのユースケースに集中しています。
MCF はそれほど過激ではありませんが、より展開可能です。既存のシングルモード エコシステムをより多く保持できるため、導入の障壁が低くなります。 4 コアの商用ソリューション、コネクタ開発、FIFO の小型化、MCF モジュール、標準化活動がすべて連携することで、MCF は HCF よりも早く AI データセンターでの広範な用途に到達できる可能性があります。
互換性パス、コネクタ エコシステム、FIFO 開発、モジュール アクティビティ、および標準化の進捗状況に基づいて、MCF はより広範な商業採用に向けて移行する可能性があります。2027–2028、潜在的に3 ～ 5 年前広範な HCF 導入よりも。これは、保証されたタイムラインではなく、条件付きの市場判断として扱われる必要があります。タイミングは、標準化、コネクタの供給、モジュールの入手可能性、テスト手順、および設置トレーニングによって異なります。
AI データセンターのネットワークは階層化されています。各層には異なるボトルネックがあるため、適切なファイバーの選択は距離と機能によって変わります。
この記事では、次の実用的なラベルが役に立ちます。
スケールアップ: 非常に短い距離での密結合されたコンピューティング拡張
スケールアウト: 建物またはデータセンターファブリック内の水平方向の拡張
スケールアクロス: 建物間またはキャンパスレベルの AI インフラストラクチャ相互接続
| ネットワーク層 | 距離 | 2026 年の主流オプション | 2028 ～ 2030 年の予想される方向性 | 主なボトルネック |
|---|---|---|---|---|
| ラック内 GPU インターコネクト | <3m | 銅DAC | 銅DAC | コスト、消費電力、パッケージング |
| ラック間のスケールアップ | 3～100m | AOC / MMF | AOC + MCF | 密度とケーブル管理 |
| 建物内スケールアウト | 100m～2km | G.652.D | MCF | 繊維数と経路容量 |
| クロスビルディング DCI | 2～10km | G.652.D | HCF | レイテンシ |
| キャンパス/公園相互接続 | 10～80km | G.652.D + アンプ | HCF | レイテンシーと非増幅スパン |
| 長距離バックボーン | >80km | G.654.E / G.652.D | G.654.E は中心的な存在であり続けます | 成熟した低損失トランスポート |
階層型 AI データセンター ファイバー ネットワーク アーキテクチャ
MCF は物理密度が問題となる場合に最も強力です。数千または数百万本のファイバをトレイ、ダクト、パネル、建物内に配線する必要がある場合、ファイバの数を 75% 削減することの方が、伝播遅延を削減するよりも価値がある可能性があります。
HCF は時間が問題になる場合に最も強力です。建物間およびキャンパス レベルのリンクでは、伝播遅延がネットワーク バジェットに現れるほどの距離が蓄積される可能性があります。 HCF は、低遅延で中間電源サイトの数が少ないためコストが正当化される場合に特に重要です。
これが、HCF と MCF が補完的であると見なされるべき理由です。 MCFは繊維植物を圧縮します。 HCF は時間を圧縮します。
将来のファイバーでは、理論的には両方のアイデアを組み合わせることができます。つまり、それぞれが中空コアのガイダンスを使用する複数のコアです。そんなマルチコア中空コアファイバーHCF のレイテンシーの利点と MCF の密度の利点を組み合わせることが目的です。
どちらのアプローチにも微細構造ファイバー設計が含まれるため、この概念は物理的に妥当です。障壁となるのは製造の複雑さです。複数の独立したコアを中空コアのガイダンスと組み合わせると、形状制御、損失制御、クロストーク制御、スプライシング、コネクタ接続、および歩留まりがはるかに困難になります。
現時点では、これは短期的なデータセンター展開の選択肢ではなく、将来の研究および製造の方向性として扱われる必要があります。
技術記録が自動的に産業上の採用を生み出すわけではありません。ファイバーテクノロジーは、製造、設置、テスト、接続が可能であり、ユースケースに見合ったコストで利用可能である必要があります。
HCF と MCF では、産業上の課題が異なるため、規模の拡大が異なります。
中国は、次のような強力な HCF テクニカル指標を報告しました。0.05dB/km2025 年には低損失の結果が得られます。7.5km杭州ユニコムは浜江で試験運用を行っており、複数の通信事業者が国境を越えた金融回線のテストを行っている。
ギャップは生産規模です。海外の HCF 導入は、マイクロソフトのハイパースケーラー ネットワークでより進んでいます。1,280km以上デプロイメントと、大まかな内容を伴う別のハイパースケール デプロイメント10のデータセンター。中国の HCF 能力ギャップは次のように報告されています。70%、生産が依然として制限されているため、価格差は海外市場よりもはるかに高くなる可能性があります。
重要な解釈は、中国の HCF への挑戦は単に技術的なものではないということである。それは需要側と産業化側です。中国のハイパースケーラーからの非常に大規模な調達注文がなければ、生産規模を構築するのは難しく、コストを削減するのは困難です。
MCFは見た目が違います。中国では、YOFC は、以来、ITU-T MCF 標準化に参加していると言われています。2020年、製品全体を網羅4/7/8/19コアMCF、連続描画長さ1,000km以上、MCF LC および MPO コネクタ、小型 FIFO、スプライシング ソリューション、および複数の現場展開。
| 展開 / 能力 | 詳細 |
|---|---|
| チャイナモバイル天津 | 36 × 4 コア MCF、データセンタービル相互接続、<1 km |
| チャイナユニコム広東省 | 160km |
| 吉林省 | 33km |
| 香港 | 40kmが工事中 |
| 広東省 | 1160 km 建設中、減衰 <0.165 dB/km |
| 南シナ海海底ケーブル | 7コアMCFが2025年に嘆頂島と亀山島の間に配備される |
| 製品ライン | 4/7/8/19コアMCF |
| 連続描画 | 1,000km以上 |
| コネクタエコシステム | MCF LC および MPO |
| FIFO | 小型化された 3.3 × 3.8 × 30 mm バージョン |
これが、MCF が戦略的に重要である理由です。繊維だけではありません。これは、ファイバー、ケーブル、コネクタ、ファンイン/ファンアウト、スプライシング、テスト、およびフィールド導入など、システム レベルのサプライ チェーンになりつつあります。
将来の AI データセンターのファイバー プラントは、1 つの汎用ファイバー タイプを中心に構築される可能性は低いです。レイヤードになります。
| 要件 | 最優秀候補者 | 理由 | 注意 |
|---|---|---|---|
| 最低のコストと最も幅広い分野の成熟度 | G.652.D | 成熟した標準、低コスト、グローバルエコシステム | 限られた遅延と密度の向上 |
| 最小の伝播遅延 | HCF | 光は主に空気中を伝わります | 高コスト、限られた規格、新しいテストとトランシーバーのエコシステム |
| 最高の物理経路密度 | MCF | 1本のファイバー内に複数のコア | コネクタ、FIFO、スプライシング、およびまだ成熟中の標準 |
| 短～中高密度AIファブリック | MCF | ファイバー数とケーブル質量を削減 | エコシステムの準備が必要 |
| クロスビルディングの低遅延 DCI | HCF | 伝播遅延を約 3 分の 1 に短縮 | コストはレイテンシー値によって正当化される必要がある |
| 長距離バックボーン | G.654.E / G.652.D | 成熟した長距離輸送エコシステム | HCF と MCF はまだ広範な代替品ではありません |
エンジニアリング選択マトリックス: 時間、スペース、コスト
G.652.D は、超低遅延や極度の密度よりもコスト、標準化、展開の成熟度が重要な場合には、依然として実用的な選択肢です。これは、FTTH、多くの企業ネットワーク、従来のトランスポート システム、バックボーン インフラストラクチャの一部で引き続き使用されます。
時代遅れではありません。それはもはや、すべての AI データセンター層にとって最適な答えではありません。
遅延がコストとエコシステムの複雑さを正当化するのに十分な価値がある場合、HCF は評価する価値があります。これには、金融取引ネットワーク、ハイパースケーラー DCI、クロスビルディング AI クラスター インターコネクト、キャンパス リンクが含まれ、低遅延と長い非増幅スパンによりシステムの複雑さを軽減できます。
注意点は明らかです。HCF では、トランシーバー、DSP、テスト、接続移行、規格、サプライ チェーン、コストに関する新しい考え方が必要です。
MCF は、ボトルネックが物理密度である場合に魅力的になります。ケーブル トレイ、ダクト、パッチ パネル、コネクタの数、設置時間が成長を制限している場合、MCF は各光チャネルが既存のシングルモード エコシステムを放棄する必要がなく、ファイバ密度を高める直接的なパスを提供します。
AI データセンターにとって、MCF はスケールアウトおよび短中距離の内部相互接続層の有力な候補となります。
はい。中空コアファイバーは伝播遅延を約4.9μs/kmG.652.D で約3.35μs/kmなぜなら、ほとんどの光パワーは固体シリカガラスではなく空気を通って伝わるからです。それはおおよそ次のとおりですレイテンシを 31% 削減これは、DCI、キャンパス インターコネクト、遅延の影響を受けやすい AI クラスター ネットワークを構築する場合に重要になる可能性があります。
HCF とは異なります。 MCFは主に改善します密度伝播速度ではありません。 4 コア MCF は 1 つのファイバー内に 4 つのコアを配置するため、ファイバー数、ケーブル質量、および経路の混雑を軽減できます。コアあたりの遅延は一般に、中空コア ファイバーよりも従来のシングルモード ファイバーに近くなります。
G.652.D は、安価で標準化されており、接続が容易で、世界中で利用可能であり、成熟したエコシステムによってサポートされているため、広く使用され続けています。 HCF と MCF は、特定の AI データセンター層に重要な利点をもたらしますが、コスト、標準化、テスト、コネクタ、サプライ チェーンの課題ももたらします。
それはボトルネックによって異なります。 HCF は、主な問題が遅延である場合、特に建物やキャンパス間での場合に優れています。 MCF は、主な問題が物理的な繊維密度である場合、特にデータセンターの建物内やスケールアウト ファブリックの場合に優れています。大規模な AI キャンパスでは、両方が異なるレイヤーで使用される場合があります。
主な障壁は、コスト、製造規模、標準化、特殊なトランシーバー要件、試験装置、接続の移行、および現場でのトレーニングです。 HCF にはレイテンシーと非線形性に関する強力な利点がありますが、依然として高価であり、ハイパースケーラー DCI や金融ネットワークなどの高価値のユースケースに集中しています。
MCF は既存のシングルモード ファイバー エコシステムへの影響が少ないため、より早く商品化される可能性があります。各コアは、使い慣れた G.65x タイプのシステムと光学的な互換性を維持できますが、主な変更はコネクタ、FIFO デバイス、スプライシング、およびテスト手順に発生します。これにより、密度に制約のある AI データセンター ルートでの MCF の拡張が容易になります。
