突破性的多光源全光网络架起海、空、天之间通信的桥梁

最新的网络架构利用各种光源来克服环境造成的障碍。科学家们创建了一个完全基于光的通信网络，可以在太空、空中和水下环境中实现无缝连接。新的网络设计结合了不同类型的光源，无论在什么环境下都能确保连接。

研究人员开发出一种创新的全光通信网络，可在太空、空中和水下等各种环境中实现无缝连接。通过整合多个光源，该网络可在不同介质间进行不间断的实时数据传输，从而增强通信、导航和数据交换能力。资料来源：南京邮电大学，王永进

来自南京邮电大学的研究团队负责人王永进说："在当今世界，数据传输对通信、导航、应急响应、研究和商业活动至关重要。这种新型无线网络可实现跨环境的不间断连接，促进网络节点之间的双向实时数据传输，从而在网络内部和网络之间进行通信和数据交换"。

在 Optica 出版集团的《光学快报》（Optics Express）杂志上，研究人员描述了这种完全基于光的通信网络，并演示了网络节点之间的实时视频通信。他们还展示了该网络能同时支持有线和无线设备接入，并能在网络节点之间进行双向数据传输。这两种功能对于同时向不同用户提供各种服务至关重要。

全光通信可用于海洋和湖泊，例如，传感器收集生态数据并与水面浮标通信。然后，数据可以通过无线方式在水面或城市之间的长距离传输链路上发送。该网络还可以通过调制解调器连接到互联网，让身处偏远海域等地的人们能够访问主干网络，共享信息。

建立综合网络

无线光通信网络通常是为特定场景设计的，缺乏与其他通信系统的互操作性。要建立天-空-海互联，需要将多种技术融合在一起，形成一个无缝的通信网络，这是一项艰巨的任务。为了实现这一目标，研究人员利用四种光的光谱为四种不同的环境或应用建立了无线光通信链路。

研究人员进行的实验表明，全光通信网络可以通过有线和无线接入实现全双工实时视频通信以及传感器、图像和音频文件的寻址传输。资料来源：南京邮电大学，王永进

他们使用蓝光进行水下通信，因为海水对蓝绿色光的吸收窗口较小，与其他波长的光相比，蓝绿色光可以在水下传播得更远。这使得该系统可用于控制无人驾驶水下航行器，或在水下设备和浮标之间建立通信。白光 LED 用于在浮标或水面上的船只等物体之间传输信息。

在与无人机等机载设备连接时，则使用深紫外光。这提供了太阳盲通信，可防止阳光干扰。最后，为了在自由空间进行点对点通信，使用了近红外激光二极管，因为它们能发出定向光，具有很高的光功率。研究人员还根据 TCP/IP 协议设计了一种可无线或有线访问互联网的网络，使其适用于物联网应用。

连接光源

王说："重要的是要从蓝光、白光、深紫外波长和激光二极管的通信中建立一种统一的传输模式，这样我们就能利用以太网交换机将它们整合在一起。"为了使这项工作成为可能，LED 和调制方案决定了网络吞吐量，而光电二极管则限制了传输范围，光学带通滤波器将所需的光信号与其他光谱的光信号隔离开来。

研究人员的研究表明，全光通信网络可以通过有线和无线接入完成全双工实时视频通信以及传感器数据、图像和音频文件的传输。全双工视频意味着可以同时传输和接收视频，这是视频会议等应用所必需的。当以每秒 22 帧的速度向网络传输 2560 × 1440 和 1920 × 1080 像素的实时视频时，视频依然清晰，几乎没有延迟。使用网络数据包分析工具测得的最大数据包丢失率为 5.80%，传输延迟低于 74 毫秒。

现在，研究人员的目标是利用波分复用技术消除 LED 造成的瓶颈，从而提高全光通信网络的吞吐量。这将有助于提高网络的整体效率和性能。他们还致力于实现移动节点，而不仅仅是固定节点，这就需要解决光对准的难题。这对于水下设备和无人机的使用尤为重要。

编译自:ScitechDaily

研究人员开发出全光通信网络：使用四种光谱，实现海陆空的无缝连接【附通信技术赛道观察图谱】

瞻观前沿

研究人员开发了一种全光通信网络，可以实现太空、空中和水下环境的无缝连接。新的网络设计结合了用于控制无人水下航行器(UUV)的蓝光通信(BLC)与白光通信(WLC)、用于无人机(UAV)的深紫外通信以及与卫星的激光二极管通信(LC)，无论环境如何都能确保连接。

在《Optics Express》中，研究人员描述了完全基于光的通信网络，并演示了网络节点之间的实时视频通信。他们还表明，它可以同时支持有线和无线设备接入， 并且可以在网络节点之间进行双向数据传输。这两种功能对于同时向不同用户提供各种服务至关重要。

无线光通信网络通常是针对特定场景而设计的，缺乏与其他通信系统的互操作性。创建空海互联需要艰巨的任务，即以创建无缝通信网络的方式整合多种技术。为了实现这一目标，研究人员使用四种光谱为四种不同的环境或应用建立无线光通信链路。

他们使用蓝光进行水下通信， 因为海水对蓝绿光的吸收窗口减小，使其比其他波长在水下传播得更远。这使得该系统可用于控制无人水下航行器或在水下设备和浮标之间建立通信。白光 LED 用于在物体之间传输信息 ，例如水面以上的浮标或船只。为了与无人机等机载设备连接，使用深紫外光。这提供了日盲通信，防止阳光干扰。 最后，对于自由空间中的点对点通信，应用了近红外激光二极管 ，因为它们发射具有高光功率的定向光。研究人员还设计了基于 TCP/IP 方案的网络，允许无线或有线访问互联网，这使其对于物联网应用非常有用。

来自南京邮电大学和苏州亮芯单片光电科技有限公司的研究小组组长王永进说：“通过蓝光、白光、深紫外波长和激光二极管的通信建立统一的传输模式非常重要，这样我们就可以使用以太网交换机将它们集成 ，为了使这项工作成为可能，LED 和调制方案决定了网络吞吐量，而雪崩光电二极管限制了传输范围，并且光学带通滤波器将所需的光信号与其他光谱中的光信号隔离开来”。

研究人员表明，全光通信网络可以通过有线和无线接入实现全双工实时视频通信以及传感器数据、图像和音频文件的传输。

图片来源：摄图网

技术价值观察

通信产业的上游行业主要为电子元器件制造业(如集成芯片、电阻、电容、晶振、LCD屏、印刷电路板)、塑胶与五金结构件制造业(如塑胶、铝合金、五金插接件、机柜及其它结构件)和通信设备部件制造业(如收发器、交换机、天线、分路器、合路器等)。

通信产业的下游行业主要为政府与公共安全、公用事业以及工商业等行业，这些下游市场的需求变化和产业政策直接影响产业的经营效益和持续发展。同时，通信产业也能更大程度地促进下游行业的快速发展，提高下游行业的生产效率，具体产业链布局如下图：

研究人员开发出全光通信网络，使用四种光谱为四种不同的环境或应用建立无线光通信链路。因此，从通信产业链上看，全光通信网络处于产业链的中游环节。

宏观市场观察

——定义

通信是指是人与人或人与自然之间通过某种行为或媒介进行的信息交流与传递，从广义上指需要信息的双方或多方在不违背各自意愿的情况下，无论采用何种方法，使用何种媒质，将信息从某方准确安全传送到另方。

本文中，前瞻对通信产业的定义为：由从事通信设备和系统及相关的配套设备、专用零部件的研究、生产、开发的企业，以及电信运营服务商和光通信行业组成的产业群体。

——电信业务收入和发展质量平稳增长

工业和信息化部发布的《2021年通信业统计公报》显示：2021年我国通信行业保持稳中向好运行态势，电信业务收入稳步提升，累计完成1.47万亿元，比2020年增长8.0%。按照上年不变单价计算，全年电信业务总量较快增长，完成1.7万亿元，比2020年增长27.8%。

——通信设备制造行业市场规模逐年递增

根据《中国电子信息产业统计年鉴》，2014-2019年全国规模以上通信设备制造业营业收入持续增长。根据工信部，2020年，通信设备制造业营业收入同比增长4.7%，则通信设备制造业营业收入初步估计达39729亿元。

2016-2020年，全国通信设备零售营业收入呈波动递增趋势，年复合增长率2.01%;2020年受疫情影响，营业收入增速有所放缓。2020年全国通信设备零售营业收入达1363.5亿元，同比增长0.78%。面对激烈变化的内外部环境和新一轮通信技术的变革，我国通信设备产业在保持已有产品集成创新和低成本研发比较优势的基础上，亟须把握产业融合发展的新形势和新机遇，加强产业的横向协作和纵向整合，以继续扩大市场规模。

——光通信产业发展规模

1、中国光缆长度：接近5800万公里

根据国家统计局数据，2017-2021年中国光缆长度持续增长，截止2022年上半年已经达到5791万公里，较2021年底增加310万公里。

2、中国光模块市场规模：持续增长

2015-2020年受下游光电及数据通信行业需求的影响，我国光模块市场规模不断增加，2015-2020年年均复合增速为11.13%。2020年上半年受疫情影响，下游数据通信及三大运营商采购需求放缓，下半年国内电信及数通客户需求下半年回暖，整体推动2020年中国光模块行业市场规模增加至382.1亿元。初步统计，2021年我国光模块市场规模超过400亿元。

——“十四五”通信产业发展趋势：基础设施建设能力显著提高，向国际一流水平迈进

整体来看，未来我国通信行业将显著提高基础设施建设、数据与算力设施服务以及网络数据安全治理等方面的能力，并向国际一流水平迈进。

中国通信技术赛道热力图

根据前瞻产业热力图显示，与通信关键技术强关联的城市集群主要集中在华南地区，并且以广深为重点发展区域 ，未来布局通信技术及其他相关技术的发展路径，极大可能性在于华南地区优先导入，其中可重点关注广东省广州市天河区、广东省深圳市福田区、海南省海口市龙华区所处通信产业的相关企业 ，以及该地方对于通信产业发展投资环境、供给市场的潜力空间。

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