隨著人工智能等新興業(yè)務的迅猛發(fā)展，光網(wǎng)絡正朝著大容量、低時延的方向加速演進。傳統(tǒng)單模光纖系統(tǒng)在實踐中逐漸暴露出長距離傳輸單波速率提升受限、多波段系統(tǒng)性能衰減、線路時延偏高等問題?？招竟饫w作為一種新型光纖形態(tài)，在提升傳輸容量與降低時延方面展現(xiàn)出顯著潛力，其在長距離、低功耗傳輸場景中的優(yōu)勢亦日益凸顯。本文聚焦數(shù)據(jù)中心場景，系統(tǒng)探討空芯光纖的應用路徑及面臨的現(xiàn)實挑戰(zhàn)。

    一、城域數(shù)據(jù)中心互聯(lián)（≤100公里）：拓展覆蓋范圍與緩解能源約束
    在城域數(shù)據(jù)中心短距離互聯(lián)場景中，空芯光纖的低時延特性得到充分發(fā)揮，可有效擴大數(shù)據(jù)中心的地理覆蓋范圍（增幅約70%），并在選址距離上提供30%以上的余量。該場景已成為空芯光纖當前最核心的應用領(lǐng)域，得到行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)的積極推動。
    微軟作為行業(yè)先驅(qū)，在數(shù)據(jù)中心互聯(lián)場景中大力推進空芯光纖部署。其于去年底宣布，計劃在兩年內(nèi)部署15000公里空芯光纖；目前，基于空芯光纖互聯(lián)的Azure數(shù)據(jù)中心已投入運營，完成兩個站點間端到端空芯光纖網(wǎng)絡的組建并承載實時流量。
    技術(shù)參數(shù)顯示，空芯光纖的傳輸速度較傳統(tǒng)光纜提升近50%，在保持相同時延水平的前提下，有效傳輸距離延長1.5倍，為跨地域復雜數(shù)據(jù)操作與應用的同步提供了保障。傳統(tǒng)光纜受時延限制，通常要求數(shù)據(jù)中心與電力設(shè)施或其他數(shù)據(jù)中心的間距不超過60公里，而空芯光纖技術(shù)將這一范圍擴展至90公里，顯著緩解了能源供給對數(shù)據(jù)中心布局的限制。

    二、數(shù)據(jù)中心內(nèi)部互聯(lián)（≤500米）：潛力與瓶頸并存
    在數(shù)據(jù)中心內(nèi)部互聯(lián)場景中，空芯光纖的低時延特性有望將AI訓練效率提升10%以上。隨著AI大模型計算的發(fā)展，運算節(jié)點數(shù)量激增，網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)日趨復雜，通信時延已成為制約效率的關(guān)鍵瓶頸，空芯光纖的應用為解決這一問題提供了可能。
    其潛在應用包括：機架間高速數(shù)據(jù)傳輸，提升內(nèi)部通信效率；支持模塊化、預制化設(shè)計，滿足數(shù)據(jù)中心架構(gòu)靈活性需求；憑借高傳輸效率，實現(xiàn)整體能耗降低。經(jīng)測算，在網(wǎng)絡架構(gòu)不變的情況下，基于3跳交換機、每段鏈路平均距離50米的配置（總鏈路長度200米），空芯光纖可縮短單向時延約0.34μs，進而使運算效率提升至少10%。
    然而，該場景應用面臨兩項核心挑戰(zhàn)：一是現(xiàn)有大芯徑空芯光纖難以滿足密集布線、大芯數(shù)需求；二是當前數(shù)據(jù)中心普遍采用的多模VCSEL激光器與單模設(shè)計的空芯光纖存在模場失配，導致耦合損耗偏高。無論是研發(fā)多?？招竟饫w，還是推動數(shù)據(jù)中心改用單模光源，均需巨額投入與較長周期。此外，由于傳輸距離極短，空芯光纖的低時延、低衰減等特性在該場景的商業(yè)價值仍需進一步驗證。值得注意的是，數(shù)據(jù)中心內(nèi)部光纜因需周期性替換，對壽命要求較低，且無室外熔接、進水等維護問題，建設(shè)運維相對簡便。

    三、廣域數(shù)據(jù)中心互聯(lián)（數(shù)百公里）：前景與挑戰(zhàn)交織
    在廣域數(shù)據(jù)中心互聯(lián)場景中，傳統(tǒng)單模光纖構(gòu)成的高密度光纜目前仍占據(jù)主導地位。從技術(shù)潛力看，空芯光纖憑借低損耗、大帶寬、低非線性及色散優(yōu)勢，有望大幅提升傳輸容量與穩(wěn)定性，未來或在該領(lǐng)域占據(jù)一席之地。
    但空芯光纖在廣域互聯(lián)中的應用面臨多重工程難題：其一，進水進氣控制難度大，對光纜密封性提出極高要求；其二，熔接與成端工藝復雜，空芯光纖的特殊微結(jié)構(gòu)對對準精度要求嚴苛，需專用熔接設(shè)備，且與傳統(tǒng)實芯光纖轉(zhuǎn)接時連接損耗較大；其三，OTDR測量存在局限，當前商用設(shè)備無法準確測量其衰減、熔接損耗及位置，誤差可達近1公里，給故障排查與維護帶來極大困難。

    四、邊緣數(shù)據(jù)中心：低時延賦能靈活部署
    邊緣數(shù)據(jù)中心作為部署于網(wǎng)絡邊緣、靠近數(shù)據(jù)源或用戶側(cè)的小型設(shè)施，旨在滿足低時延、高實時性業(yè)務需求，通常分布于5G基站旁、工廠車間、商業(yè)樓宇弱電間等區(qū)域，單體規(guī)模一般不超過100個標準機架（部分僅為單個機柜），主要承擔本地數(shù)據(jù)的計算、存儲與轉(zhuǎn)發(fā)任務，以減少向云端傳輸?shù)难舆t，典型應用包括智能工廠生產(chǎn)線傳感器數(shù)據(jù)實時分析、自動駕駛路況信息快速處理等。
    空芯光纖的低時延特性為邊緣數(shù)據(jù)中心的建設(shè)提供了高度靈活性。目前，微軟正推進云服務向邊緣延伸，通過中央控制平面將Azure服務擴展至混合云、多云及邊緣環(huán)境，使其覆蓋零售、酒店、制造等行業(yè)的分布式場景，支持關(guān)鍵任務工作負載（包括新型AI工作負載）的跨云與邊緣協(xié)同運行。

    在人工智能數(shù)據(jù)中心（AIDC）時代，空芯光纖憑借超低時延特性成為產(chǎn)業(yè)關(guān)注焦點。盡管其優(yōu)勢顯著，但產(chǎn)業(yè)生態(tài)仍處于構(gòu)建階段，從光纖介質(zhì)到工程系統(tǒng)均需全面重構(gòu)，大規(guī)模商用面臨一系列技術(shù)與工程挑戰(zhàn)。隨著技術(shù)迭代與產(chǎn)業(yè)協(xié)同推進，空芯光纖在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域的應用前景值得期待。