通俗易懂——什么是光通信

使用光纤通信网络将每个人发送的信息，传播到世界各地。接下来介绍可以一次性快速传输海量信息的通信技术。

光通信的定义

指利用光导纤维做媒体，用光波来载送信息的通信方式

通俗的说就是使用光，向对方传输信息的技术。

光通信的基本结构

我们身边的电脑和手机，通过电信号“0”和“1”发送信息。光通信是由将电信号转换成光信号的“发送机”，将光信号转换成电信号的”接收机”，以及传输光的回路”光纤”构成。

光通信的优点

1. 频带宽,通信容量大

理论上讲一根单模光纤可利用的带宽达20THz(1THz=1012Hz)以上,现在最先进的光纤通信系统达400GHz,而一路电话带宽约占4KHz频带,一路彩色电视约占6MHz频带。

大量用户可以同时接收需要的信息（电影或新闻等）。在1秒钟内，电通信最多只能传输10Gb（100亿个0和1信号）的信息，与此相比，光通信最多可以传输1Tb（1万亿个0和1信号）的信息。

2. 损耗低,中继距离长

假设1秒钟内要传输10Gb的信息（100亿个信号），如果使用电通信的话，每隔100米就要调整一次信号。与此相比，使用光通信的话，需要调整间隔可为100千米以上。

比如说，现在和国外的朋友通话或上网聊天时，感觉与在国内通话没什么两样。不像以前那样声音会滞后。在只有电通信的时代，一次能传输的距离短而且传输的信息量少，国际间的通信主要通过人造卫星作为中继传输。但是，使用光通信的话，一次性传输的距离长而且传输的信息量多，因此，通过使用铺设在海底的光纤光缆，就能实现与海外自然畅通的通信。（电波和光的速度相同。但是，由于经由卫星的话传输路径会变长，信号到达较慢。海底电缆的距离短很多，所以信号会更快达到。

3. 具有抗电磁干扰能力

光导纤维是绝缘体材料,不受输电线,电气化铁路及高压设备等电器干扰,可以与高压电线平行架设,还可制成复合光缆。

4. 线径细,重量轻,柔软

可制成大芯数高密度光缆， 单芯光缆可安装在飞机,火箭,潜艇及航天飞机上。

5. 节约有色金属,原材料资源丰富

制造石英光纤的最基本原材料是二氧化硅即砂子，而砂子在大自然界中几乎是取之不尽、用之不竭的，可节约大量铜金属。

光通信应用 ——光通信存在于身边乃至世界

互联网、手机、IP电话等使用网络的设备，将每个人与其所在地区、与整个国家联系起来，甚至连接至全球通信网。比如说，电脑和手机发出的信号聚集在本地通信运营商的基站和网络供应商，再通过海底光缆中的光纤传输至世界各地。

连接网络的各种设备

我们平常所使用的各种设备都能联网。网络的出现，让我们的生活变得更加舒适便捷。

为什么需要光通信技术

通信量

我们的通信量每年都在增加。我们平时使用手机、短信、接收图像、网络（虚拟）商店时进行信息交流。设备性能逐年改善，使用方法也随之改变。我们可以想象，今后的通信量还会不断增大。光通信技术就运用于信息交流中。

传输量

随着整个社会通信量的增加，不断出现了只需1根光纤就能传输更多信息的技术。

表示传输量的单位

单位是bps。即bit per second的简称，表示1秒钟内可以传输的比特数。比如说，1bps表示的则是1秒钟内可以传输1比特的数据。

光通信中所使用的装置（光传输装置）

光传输装置是做什么的呢

光通信网的关键部位装有光传输装置。这个装置发挥着许多作用。

1.信号转换（发送信号）：将电信号转换成光信号。

2.信号复用：将多个窄的信号汇聚成一个宽的信号。

3.信号中继：远距离传输，中途中继信号。

4.信号转向：转换信号的传输方向。

5.信号解复用：将复用的信号分解成原来的单独信号。

6.信号转换（接收信号）：将光信号转换成电信号。

光传输装置

装置中安装了各种部件。

1. 转换（发送信号）

将接收的电信号转换成光信号。

2.复用

复用多个信号同时发送。

3.中继

传输过程中，信号的波形和强度发生劣化，因此需要将波形复原到原信号那样整齐的波形，加大光强。如果波形劣化严重，就需要暂时将光信号转换成电信号，波形错误修正后，重新转换成光信号进行传输。

4.转向

根据信号的去向，光开关切换光信号的传输方向。

5.解复用

将复用的信号分解成原来的单独信号。

6.转换（接收信号）

将接收的光信号转换成电信号。

通信方式（现在与将来）

下面通过汽车和车道来说明通信方式。假设汽车代表占有车道的时间（1区间）、货物代表每次搬运的信息量（比特数）、车道代表光的一个波长。

现在的通信速度：每波长传输10Gbps、100Gbps

时分复用法（TDM: Time Division Multiplexing)

波分复用法(WDM: Wavelength Division Multiplexing)

一次能传输的信息量较多，通过改变波长，可同时传输多位用户的信息。比如说，即使多位用户同时发送信息，只要分布着多条车道就不易造成堵塞，能够流畅地运送货物（比特数），而且传输速度比较平稳。

多级调制法 (MM:Multi-level Modulation)

在1波长的1个区间传输多个信号的方法。通过改变光的波形，在同一波长上传输多位用户的信息。具有代表性的技术是四相差分相移键控调制法（DQPSK:Differential Quadrature Phase-Shift-Keying)。通常情况下，每辆货车装载的货物是1比特，但是，使用“DQPSK”时，每辆货车可装载2比特货物。

将来的通信速度：每波长传输100Gbps

100Gbps相当于约0.4秒传输一张DVD的速度。（假设换算成容量为4.7GB的DVD）

偏振复用法(Polarization multiplexing)

光在振动的同时向前进。振动的方向叫做“偏波”，分成垂直振动前进的光（垂直偏波）和水平振动前进的光（水平偏波）两种。偏波中包含的信息不会互相干扰，可传输大量信息。比如说，1条车道上同时行驶着2辆货车，这2辆货车在传输信息时不会发生碰撞。

神通广大的光网络（实例介绍）

光纤遍布全世界，我们在各种场合都能获得高质量的服务。接下来介绍相关实例。

小故事（为什么天空是蓝色的，夕阳是红色的呢）

为什么天空是蓝色的，夕阳是红色的呢？

你有没有想过，为什么天空看起来是蓝色的呢？ 天空呈现蓝色是有原因的。光的波长不同，呈现的颜色也不尽相同。太阳光进入地球的空气层（大气层）后会与空气中的灰尘（分子）发生碰撞，因此会改变光的朝向。也就是说，因为波长较短的光（比起红光蓝光波长更短）更容易与灰尘发生碰撞，所以光线容易到处扩散。天空之所以看起来是蓝色，是因为波长较短的蓝光扩散至整片天空。

太阳光的波长

太阳光看上去泛白，实际上因为混杂着从红光到蓝光的各色光。也就是说，太阳光中的光的波长各不相同。

天空呈现蓝色的原因（太阳光与灰尘发生碰撞）

1)太阳光进入空气层。空气层中漂浮着许多灰尘。

2)波长较短的蓝光容易与灰尘发生碰撞，光就向四周扩散。另外，波长较长的红光在灰尘间自由穿梭。

3)蓝光扩散至整片天空，从远处看，天空呈现蓝色。

夕阳呈现红色的原因

为什么蓝色的天空在傍晚时分会呈现红色呢？这与太阳光穿过空气层的距离有关。太阳下山时，太阳的位置从我们的正上方向水平方向移动。于是，太阳光穿过空气层的距离，比起在正上方时，水平方向时变得更长，之前从灰尘缝隙中穿过的波长较长的红光开始与灰尘发生碰撞。而且，由于蓝光的波长较短，无法到达远处，只有被红光覆盖的天空映入我们的眼帘，因此，夕阳看上去是红色。

如上图所示，夕阳呈现红色的原因是，波长较长的光即使穿过厚厚的大气层后也不容易发生散射，具有能够到达远处的特性。光通信正是利用了这一原理，为了减少光纤中的散射，实现远距离传输，使用的是波长稍长的光。

预备知识（什么是波长）

什么是波长

从字面上看，“波长”就是“波的长度”。“波”包括声波、电波和光波等。波长是指一个波到下一个波之间的“一波”之长。

波长的差异随处可见。比如说，颜色的差异和声音高低的差异都取决于波长的“长短”。

波的伙伴

波长不同，种类各异。光通信中所使用的频率是1.3微米或1.55微米，属于红外线的一种。

产业发展环境透析智研产业百科【699】——光通信

摘要： 随着云计算、大数据、物联网等技术的快速发展，对高速传输的需求不断增加。中国的互联网用户数量庞大，对高速、大带宽的通信需求迫切，这推动了光通信市场的快速增长；中国是全球最大的移动通信市场之一，5G网络的建设对光通信行业带来了巨大的机遇。中国光通信行业市场规模庞大且增长迅速，受益于高速传输需求、5G网络建设、FTTH建设等因素的推动，2022年中国光通信行业市场规模约为1331亿元。

一、定义及分类

光通信（Optical Communication）是以光波为载波的通信方式。增加光路带宽的方法有两种：一是提高光纤的单信道传输速率；二是增加单光纤中传输的波长数，即波分复用技术（WDM）。根据传输介质：光纤通信是利用光纤作为传输介质进行通信；自由空间光通信是利用自由空间传输光信号，如激光通信、卫星通信等；根据传输方式：点对点光通信是在两个特定的点之间进行光信号的传输；多点光通信是在多个点之间进行光信号的传输，如光纤通信网络；根据传输速率：低速光通信传输速率较低，一般在几百Mbps以下；中速光通信传输速率在几百Mbps到几Gbps之间；高速光通信传输速率在几Gbps以上，如10Gbps、40Gbps、100Gbps等。

二、商业模式

1、设备制造与销售

光通信行业的传统商业模式之一是设备制造与销售。该模式主要涉及光传输设备、光模块、光缆等产品的生产和销售。企业通过自主研发和技术引进，生产出满足市场需求的光通信设备，并销售给电信运营商、数据中心等客户。这种模式的盈利点在于产品的销售差价和规模效益。

2、解决方案提供

随着技术的发展和市场竞争的加剧，越来越多的企业开始提供光通信解决方案。这些方案包括设备供应、系统集成、网络优化等多个方面。通过提供整体解决方案，企业能够更好地满足客户的个性化需求，增强客户黏性，提高市场竞争力。

3、服务模式创新

除了传统的设备销售和解决方案提供外，一些企业还通过创新服务模式来拓展业务范围。例如，一些企业提供光通信设备的租赁服务，为客户节省了初期投资；还有的企业通过与电信运营商合作，开展光通信网络的运维和托管服务，实现了从设备供应商到服务提供商的角色转变。

三、行业政策

近年来，中国光通信行业受到各级政府的高度重视和国家产业政策的重点支持。国家陆续出台了多项政策，鼓励光通信行业发展与创新，《“十四五”数字经济发展规划》《“十四五”国家信息化规划》《基础电子元器件产业发展行动计划（2021-2023年）》等产业政策为光通信行业的发展提供了明确、广阔的市场前景，为企业提供了良好的生产经营环境。

四、行业壁垒

1、技术壁垒

光通信行业的技术壁垒主要体现在研发与创新能力上。光通信技术涉及多个学科领域，如物理、化学、光学等，需要企业具备强大的研发实力和创新能力。此外，随着技术的不断进步，企业需要不断投入资金和人力资源进行技术研发和产品升级，以保持竞争优势。对于新进入者而言，技术壁垒的存在使得他们在短时间内难以与现有企业竞争。

2、资金壁垒

光通信行业属于资本密集型行业，需要大量的资金投入。企业在研发、生产、销售等环节都需要资金的支持。此外，随着技术的不断升级和市场的变化，企业需要不断地更新设备和工艺，这也需要大量的资金投入。对于新进入者而言，资金壁垒的存在使得他们难以在短时间内筹集到足够的资金来开展业务。

3、人才壁垒

光通信行业的人才壁垒主要体现在专业人才的培养和引进上。光通信技术涉及多个学科领域，需要企业具备高素质的专业人才。这些人才不仅需要具备扎实的专业知识和技能，还需要具备丰富的实践经验和管理能力。对于新进入者而言，人才壁垒的存在使得他们难以在短时间内招聘到合适的人才来开展业务。此外，由于人才的流动性较大，企业需要不断地进行人才的培养和引进，以保持竞争优势。

五、产业链

光通信行业产业链上游为PCB、光器件、光芯片等其他原材料；产业链中游为路由器、交换机、基站等；产业链下游为应用领域，主要为数据通信，云服务，电信行业，接入网市场等。电信行业为光通信行业主要的下游应用领域。2023年一季度，电信业务收入累计完成4252亿元，同比增长7.7%。其电信行业业务收入的上涨有助于带动光通信市场良好发展。

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