随着高清视频，虚拟现实(VR)，增强现实(AR)等数据驱动应用的不断推广，中国电信科技委主任韦乐平先生认为未来几年“容量危机”终将不可避免，故而在大流量需求驱动下，超大容量、超高速、超长距离传输将成为光通信发展的必然趋势。

在 2021 华为全球分析师大会上，华为董事、华为战略研究院院长徐文伟先生发布的迈向智能世界 2030 的九大技术挑战中， “实现光纤容量指数级增长”亦为重要课题之一（相关报道>）。

为应对挑战，空分复用技术（英文缩写：SDM）（名词解释>）逐渐走入人们的视野。来自日本信息和通信技术研究所的 Benjamin J. Puttnam 等人以“Space-division multiplexing for optical fiber communications” 为题在 Optica 发表综述论文，概述了新型 SDM 光纤的主要分类和特征，回顾了每种光纤类型的研究成果并对光纤类型进行了比较，最后推测了未来发展和应用。

 空分复用光传输系统概述  

利用光纤的空间维度进行多路复用的想法可以追溯到光纤通信诞生之初，但随着基于传统单模光纤的波分复用传输系统传送容量逐渐逼近理论极限(~100 TB/s)，并得益于相关制造技术，譬如光纤拉制与微电子集成技术的日渐成熟，SDM 技术才在过去的十几年内，逐渐成为研究热点并取得了一些里程碑式的成果。

标准的 SDM 系统如图 2 所示，除了专用光纤和放大器外，系统还需要空间多路复用器/空间解复用器(SMUX/SDEMUX)来引导光信号的注入和输出。SDM 系统可以拥有 100 多个空间通道，每个空间通道又能承载数百个波长通道，在一些示例性实验中，其传输速率已突破 10 Pbit/s，比传统波分复用系统理论极限高出两个数量级。

• 弱耦多芯光纤

• 强耦多芯光纤

• 少模/多模光纤

• 少模多芯光纤

• 其他种类光纤

其他种类光纤，譬如空心光纤，熊猫光纤等，可减少信号损伤，但由于其制作工艺复杂，成本高昂，故非 SDM 主流选择。

下图描述了 SDM 光纤的发展历程。由图可见，光纤始终在朝向小型化发展，一方面可以降低制造成本，提高光纤稳定度，另一方面，可以与现行光网络设备兼容，降低组网成本。

2. 数字信号处理模块

信号在传输过程中，由于纤芯无法完全束缚光场，会有部分信号泄露至其他纤芯中，且该过程会随着信号的传输，随机不断地发生。最终积累在输出端，形成串扰，进而影响判决。

为应对信号损伤，降低误判。信号处理(Digital Signal Processing, DSP)单元是 SDM 系统的重要组件。相比于传统单路通信系统，更应当注意空间信道间的相互作用，其主要方式有：

• 联合数字信号处理

• 多进多出(MIMO)数字信号处理

• 多维度调制与编码

  应用场景