中國報告大廳網(wǎng)訊，在數(shù)字化浪潮席卷全球的當(dāng)下，智慧城市作為城市發(fā)展的創(chuàng)新模式，正依托先進技術(shù)不斷演進。光通信網(wǎng)絡(luò)憑借高速率、大容量等特性，成為智慧城市建設(shè)的核心支撐，其技術(shù)發(fā)展深度影響著城市治理的智能化水平。從空間激光通信實現(xiàn)跨域互聯(lián)，到通感一體化光網(wǎng)絡(luò)助力實時監(jiān)測，再到可見光通信滿足特定場景需求，光通信網(wǎng)絡(luò)在智慧城市中展現(xiàn)出多元應(yīng)用價值，同時新型光通信技術(shù)也為其未來發(fā)展指明方向。

  一、空間激光通信網(wǎng)絡(luò)：為智慧城市跨域互聯(lián)與應(yīng)急通信賦能

  據(jù)《2025-2030年全球及中國智慧城市行業(yè)市場現(xiàn)狀調(diào)研及發(fā)展前景分析報告》顯示，隨著通信技術(shù)進步，智慧城市通信網(wǎng)絡(luò)向天地一體化轉(zhuǎn)型，空間激光通信網(wǎng)絡(luò)(FSO)成為重要力量。FSO 通過構(gòu)建星間及空天地一體化激光通信鏈路，為跨區(qū)域數(shù)據(jù)傳輸提供創(chuàng)新方案。相較于傳統(tǒng)光纖通信，它無需鋪設(shè)物理光纖，環(huán)境適應(yīng)性強、傳輸速率高，在廣域覆蓋和無差別通信服務(wù)上優(yōu)勢明顯，尤其適用于地面網(wǎng)絡(luò)覆蓋不足或布設(shè)困難的場景。

  在短距跨域互聯(lián)方面，F(xiàn)SO 網(wǎng)絡(luò)表現(xiàn)出色。美國 Trimble 公司的 FSO 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可在 4km 內(nèi)實現(xiàn)高速穩(wěn)定傳輸，抗干擾性能優(yōu)于傳統(tǒng)微波通信系統(tǒng)，已成功應(yīng)用于軍事野外訓(xùn)練的實時數(shù)據(jù)共享。國內(nèi)也有相關(guān)實踐，如基于 FSO 網(wǎng)絡(luò)的 10G 無源光網(wǎng)絡(luò)跨越太湖實現(xiàn)島域高速回傳，解決了傳統(tǒng)通信方式在島嶼環(huán)境中的局限性，但在極端天氣下存在傳輸不穩(wěn)定的問題。

  應(yīng)急通信保障是 FSO 網(wǎng)絡(luò)的另一重要應(yīng)用場景。在自然災(zāi)害或光纖損毀等突發(fā)情況下，F(xiàn)SO 網(wǎng)絡(luò)能快速建立臨時通信網(wǎng)絡(luò)。例如，基于無人機平臺的低空應(yīng)急通信指揮系統(tǒng)，在廣東韶關(guān)洪澇、海南文昌臺風(fēng)災(zāi)害救援中迅速恢復(fù)災(zāi)區(qū)通信。

  此外，F(xiàn)SO 網(wǎng)絡(luò)在衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)接入領(lǐng)域發(fā)揮關(guān)鍵作用。作為空間激光中繼節(jié)點，它構(gòu)建起天地一體化 FSO 網(wǎng)絡(luò)樞紐，實現(xiàn)星地高速數(shù)據(jù)傳輸，為高分辨率遙感數(shù)據(jù)提供傳輸鏈路，助力城市管理決策。在智能駕駛領(lǐng)域，F(xiàn)SO 網(wǎng)絡(luò)與北斗 / 第五代移動通信進階版(5G-A)融合，通過超低時延、亞米級定位等技術(shù)，支持車路協(xié)同場景下的實時信息交互，實驗測試已初步驗證其可行性，隨著低軌星座規(guī)?；渴穑型麑崿F(xiàn)全球車輛實時協(xié)同駕駛。

  二、通感一體化光通信網(wǎng)絡(luò)：實現(xiàn)智慧城市多場景動態(tài)感知

  智慧城市的發(fā)展依賴新一代信息通信技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)動態(tài)感知、實時分析和智慧服務(wù)，通感一體化光通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運而生。該網(wǎng)絡(luò)將通信與感知功能深度融合，以光纖為傳輸介質(zhì)，在支持高速、大容量數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r，賦予光纖環(huán)境感知能力?；诜植际焦饫w傳感(DFOS)技術(shù)，可實時監(jiān)測溫度、應(yīng)變、振動等物理參數(shù)，使光通信網(wǎng)絡(luò)兼具通信基座和智能感知網(wǎng)絡(luò)的雙重功能。

  在智慧交通場景中，DFOS 技術(shù)的應(yīng)用不斷發(fā)展。2021 年，某城市首次利用 DFOS 技術(shù)進行交通監(jiān)測實驗，1 小時內(nèi) 456 輛車輛的檢測成功率僅 73%，主要受車輛類型、速度及路面條件影響。2022 年，鄂州機場高速公路引入 DFOS 技術(shù)，結(jié)合光柵陣列傳感光纜(1.6×10?個光柵傳感器)及毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)等設(shè)備，實現(xiàn)車輛全息數(shù)據(jù)綁定與全域跟蹤，檢測成功率顯著提升，但復(fù)雜天氣下數(shù)據(jù)丟包率仍達(dá) 15%。

  地震檢測也是通感一體化光通信網(wǎng)絡(luò)的重要應(yīng)用領(lǐng)域。2020 年，利用海底光纜檢測牙買加附近 7.7 級地震，定位精度僅 10km 級，且無法區(qū)分地震類型。后續(xù)在不同地區(qū)的實驗中，雖然在響應(yīng)時間和定位精度上有所提升，但仍存在預(yù)警延遲、誤報率高以及無法區(qū)分地震波類型等問題。如 2024 年，在臺灣花蓮 7.3 級地震實時監(jiān)測中，定位誤差小于 1km，但山地環(huán)境中的信號衰減率超 25%。

  在城市管道監(jiān)測方面，DFOS 技術(shù)通過檢測光信號相位變化，可定位油氣管道沿線的安全威脅，相比傳統(tǒng)人工巡檢，能覆蓋復(fù)雜地形盲區(qū)，提升響應(yīng)效率。不過，該技術(shù)存在環(huán)境噪聲干擾大、復(fù)雜地形信號衰減快、誤報率高等問題，未來可通過空分復(fù)用光纖、優(yōu)化智能算法等進一步提升性能。

  三、可見光通信(VLC)網(wǎng)絡(luò)：滿足智慧城市特定場景需求

  可見光通信(VLC)技術(shù)兼具高集成度、高速率及高安全性等優(yōu)勢，尤其適用于解決室內(nèi)、地下空間及特定區(qū)域的射頻信號覆蓋盲區(qū)問題，其 “通信 + 照明” 雙重功能為智慧城市建設(shè)提供了集成化創(chuàng)新方案。

  在室內(nèi)定位領(lǐng)域，基于 VLC 網(wǎng)絡(luò)的可見光定位(VLP)技術(shù)利用 LED 的高帶寬特性，實現(xiàn)厘米級高精度定位。相關(guān)實驗表明，通過優(yōu)化資源分配方法和輔助導(dǎo)航系統(tǒng)，可將定位誤差大幅降低，為室內(nèi)提供精準(zhǔn)定位和智慧導(dǎo)航服務(wù)，彌補室內(nèi)無線信號盲區(qū)。

  在工業(yè)場景中，基于 VLC 網(wǎng)絡(luò)的井下人員定位系統(tǒng)，借助頂部 LED 燈與礦工攜帶的 LED 礦燈實現(xiàn)實時軌跡跟蹤，提升了礦井安全管理效率。在智慧交通方面，融合 VLC 網(wǎng)絡(luò)與雙目視覺的列車自主定位方法，解決了射頻通信的電磁干擾問題，在 100km/h 列車速度下，定位誤差為 36.11cm，響應(yīng)時間為 51.32ms，初步實現(xiàn)了高速動態(tài)定位，但仍需進一步提升精度。在醫(yī)療領(lǐng)域，基于 VLC 網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化手術(shù)室方案，通過無影燈實現(xiàn)手術(shù)數(shù)據(jù)高速穩(wěn)定傳輸，避免了傳統(tǒng)射頻通信對醫(yī)療設(shè)備的干擾。

  四、新型光通信技術(shù)：引領(lǐng)智慧城市未來發(fā)展

  智慧城市建設(shè)對光通信技術(shù)提出支撐海量連接、超低時延、超高安全性的要求，新型光纖技術(shù)、新型光電器件制造工藝和量子通信技術(shù)的突破成為關(guān)鍵。

  空芯光纖與多芯光纖作為新型光纖技術(shù)的代表，正重構(gòu)智慧城市光通信網(wǎng)絡(luò)底層架構(gòu)。空芯光纖基于反諧振導(dǎo)光機理，以空氣為傳輸介質(zhì)，具有傳輸損耗低、時延小等優(yōu)勢。2025年3月30日展示的最新空芯光纖產(chǎn)品，單根光纖長度超過 20km，最低衰減系數(shù)低至 0.05dB/km，信號傳輸速度相比常規(guī)光纖快大約 47%，傳輸時延降低約 31%，為骨干網(wǎng)長距離傳輸提供突破性解決方案。多芯光纖通過單包層多纖芯設(shè)計實現(xiàn)空分復(fù)用，在保持光纖直徑不變的前提下成倍提升傳輸容量，適用于短距離高密度接入場景，還能集成 DFOS 功能進行隱患監(jiān)測。未來，多芯光纖與空芯光纖將形成 “短距接入 - 長距傳輸” 的分層協(xié)同架構(gòu)，滿足智慧交通、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等場景需求。

  新型光電器件制造工藝技術(shù)的發(fā)展對智慧城市智能化轉(zhuǎn)型至關(guān)重要。人工智能(AI)大模型在智慧城市中的應(yīng)用對算力基礎(chǔ)設(shè)施提出嚴(yán)苛要求，光電共封裝(CPO)、線性驅(qū)動可插拔光學(xué)(LPO)、硅光等新工藝技術(shù)成為破局關(guān)鍵。CPO 技術(shù)將光源與電芯片直接集成，降低傳輸損耗與功耗，適配 AI 集群的高密度互聯(lián)需求;LPO 技術(shù)移除高功耗數(shù)字信號處理器芯片，實現(xiàn)成本優(yōu)化，適用于數(shù)據(jù)中心短距傳輸場景;硅光技術(shù)依托互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)工藝實現(xiàn)光電器件大規(guī)模集成，光 / 電轉(zhuǎn)換效率較傳統(tǒng)方案提升 40%。未來，新型光電器件制造工藝將形成 “短距 LPO + 中長距 CPO + 硅光底層支撐” 的技術(shù)矩陣，為 AI 智算中心提供保障，支撐智慧城市建設(shè)。

  量子通信技術(shù)為智慧城市構(gòu)建安全屏障。量子密鑰分發(fā)(QKD)技術(shù)基于光子的不可克隆性和測不準(zhǔn)原理，與經(jīng)典加密算法結(jié)合，能為智慧城市政務(wù)、金融、醫(yī)療等關(guān)鍵領(lǐng)域建立不可破解的通信鏈路。連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)技術(shù)在城域網(wǎng)和接入網(wǎng)場景中兼具高速率、高兼容性、低成本和易擴展性，適用于智慧城市密集接入場景的安全防護。隨著量子中繼技術(shù)突破和小型化終端研發(fā)，量子通信網(wǎng)絡(luò)將向更廣覆蓋、更低成本方向演進，形成立體化安全防護體系。

  綜上所述，光通信網(wǎng)絡(luò)在智慧城市建設(shè)中扮演著不可或缺的角色，從空間激光通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)跨域互聯(lián)與應(yīng)急通信，到通感一體化光通信網(wǎng)絡(luò)助力多場景動態(tài)感知，再到可見光通信網(wǎng)絡(luò)滿足特定場景需求，以及新型光通信技術(shù)引領(lǐng)未來發(fā)展，光通信技術(shù)全方位推動智慧城市創(chuàng)新發(fā)展。盡管當(dāng)前部分技術(shù)存在穩(wěn)定性不足、誤報率高、硬件成本高等問題，但隨著新材料、新工藝和智能算法的不斷突破，未來將構(gòu)建起更高效、更安全、更智能的城市通信網(wǎng)絡(luò)，為智慧城市的可持續(xù)發(fā)展奠定堅實基礎(chǔ)。

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