2025年智慧城市行業技術分析：技術發展深度影響城市治理智能化水平

  中國報告大廳網訊，在數位化浪潮席捲全球的當下，智慧城市作為城市發展的創新模式，正依託先進技術不斷演進。光通信網絡憑藉高速率、大容量等特性，成為智慧城市建設的核心支撐，其技術發展深度影響著城市治理的智能化水平。從空間雷射通信實現跨域互聯，到通感一體化光網絡助力實時監測，再到可見光通信滿足特定場景需求，光通信網絡在智慧城市中展現出多元應用價值，同時新型光通信技術也為其未來發展指明方向。

  一、空間雷射通信網絡：為智慧城市跨域互聯與應急通信賦能

  據《2025-2030年全球及中國智慧城市行業市場現狀調研及發展前景分析報告》顯示，隨著通信技術進步，智慧城市通信網絡向天地一體化轉型，空間雷射通信網絡(FSO)成為重要力量。FSO 通過構建星間及空天地一體化雷射通信鏈路，為跨區域數據傳輸提供創新方案。相較於傳統光纖通信，它無需鋪設物理光纖，環境適應性強、傳輸速率高，在廣域覆蓋和無差別通信服務上優勢明顯，尤其適用於地面網絡覆蓋不足或布設困難的場景。

  在短距跨域互聯方面，FSO 網絡表現出色。美國 Trimble 公司的 FSO 網絡系統可在 4km 內實現高速穩定傳輸，抗干擾性能優於傳統微波通信系統，已成功應用於軍事野外訓練的實時數據共享。國內也有相關實踐，如基於 FSO 網絡的 10G 無源光網絡跨越太湖實現島域高速回傳，解決了傳統通信方式在島嶼環境中的局限性，但在極端天氣下存在傳輸不穩定的問題。

  應急通信保障是 FSO 網絡的另一重要應用場景。在自然災害或光纖損毀等突發情況下，FSO 網絡能快速建立臨時通信網絡。例如，基於無人機平台的低空應急通信指揮系統，在廣東韶關洪澇、海南文昌颱風災害救援中迅速恢復災區通信。

  此外，FSO 網絡在衛星網際網路接入領域發揮關鍵作用。作為空間雷射中繼節點，它構建起天地一體化 FSO 網絡樞紐，實現星地高速數據傳輸，為高解析度遙感數據提供傳輸鏈路，助力城市管理決策。在智能駕駛領域，FSO 網絡與北斗 / 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，支持車路協同場景下的實時信息交互，實驗測試已初步驗證其可行性，隨著低軌星座規模化部署，有望實現全球車輛實時協同駕駛。

  二、通感一體化光通信網絡：實現智慧城市多場景動態感知

  智慧城市的發展依賴新一代信息通信技術和物聯網技術實現動態感知、實時分析和智慧服務，通感一體化光通信網絡應運而生。該網絡將通信與感知功能深度融合，以光纖為傳輸介質，在支持高速、大容量數據傳輸的同時，賦予光纖環境感知能力。基於分布式光纖傳感(DFOS)技術，可實時監測溫度、應變、振動等物理參數，使光通信網絡兼具通信基座和智能感知網絡的雙重功能。

  在智慧交通場景中，DFOS 技術的應用不斷發展。2021 年，某城市首次利用 DFOS 技術進行交通監測實驗，1 小時內 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，結合光柵陣列傳感光纜(1.6×10⁴個光柵傳感器)及毫米波雷達、雷射雷達等設備，實現車輛全息數據綁定與全域跟蹤，檢測成功率顯著提升，但複雜天氣下數據丟包率仍達 15%。

  地震檢測也是通感一體化光通信網絡的重要應用領域。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，且無法區分地震類型。後續在不同地區的實驗中，雖然在響應時間和定位精度上有所提升，但仍存在預警延遲、誤報率高以及無法區分地震波類型等問題。如 2024 年，在台灣花蓮 7.3 級地震實時監測中，定位誤差小於 1km，但山地環境中的信號衰減率超 25%。

  在城市管道監測方面，DFOS 技術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，相比傳統人工巡檢，能覆蓋複雜地形盲區，提升響應效率。不過，該技術存在環境噪聲干擾大、複雜地形信號衰減快、誤報率高等問題，未來可通過空分復用光纖、優化智能算法等進一步提升性能。

  三、可見光通信(VLC)網絡：滿足智慧城市特定場景需求

  可見光通信(VLC)技術兼具高集成度、高速率及高安全性等優勢，尤其適用於解決室內、地下空間及特定區域的射頻信號覆蓋盲區問題，其 「通信 + 照明」 雙重功能為智慧城市建設提供了集成化創新方案。

  在室內定位領域，基於 VLC 網絡的可見光定位(VLP)技術利用 LED 的高帶寬特性，實現厘米級高精度定位。相關實驗表明，通過優化資源分配方法和輔助導航系統，可將定位誤差大幅降低，為室內提供精準定位和智慧導航服務，彌補室內無線信號盲區。

  在工業場景中，基於 VLC 網絡的井下人員定位系統，藉助頂部 LED 燈與礦工攜帶的 LED 礦燈實現實時軌跡跟蹤，提升了礦井安全管理效率。在智慧交通方面，融合 VLC 網絡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，響應時間為 51.32ms，初步實現了高速動態定位，但仍需進一步提升精度。在醫療領域，基於 VLC 網絡的數位化手術室方案，通過無影燈實現手術數據高速穩定傳輸，避免了傳統射頻通信對醫療設備的干擾。

  四、新型光通信技術：引領智慧城市未來發展

  智慧城市建設對光通信技術提出支撐海量連接、超低時延、超高安全性的要求，新型光纖技術、新型光電器件製造工藝和量子通信技術的突破成為關鍵。

  空芯光纖與多芯光纖作為新型光纖技術的代表，正重構智慧城市光通信網絡底層架構。空芯光纖基於反諧振導光機理，以空氣為傳輸介質，具有傳輸損耗低、時延小等優勢。2025年3月30日展示的最新空芯光纖產品，單根光纖長度超過 20km，最低衰減係數低至 0.05dB/km，信號傳輸速度相比常規光纖快大約 47%，傳輸時延降低約 31%，為骨幹網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計實現空分復用，在保持光纖直徑不變的前提下成倍提升傳輸容量，適用於短距離高密度接入場景，還能集成 DFOS 功能進行隱患監測。未來，多芯光纖與空芯光纖將形成 「短距接入 - 長距傳輸」 的分層協同架構，滿足智慧交通、工業網際網路等場景需求。

  新型光電器件製造工藝技術的發展對智慧城市智能化轉型至關重要。人工智慧(AI)大模型在智慧城市中的應用對算力基礎設施提出嚴苛要求，光電共封裝(CPO)、線性驅動可插拔光學(LPO)、矽光等新工藝技術成為破局關鍵。CPO 技術將光源與電晶片直接集成，降低傳輸損耗與功耗，適配 AI 集群的高密度互聯需求;LPO 技術移除高功耗數位訊號處理器晶片，實現成本優化，適用於數據中心短距傳輸場景;矽光技術依託互補金屬氧化物半導體(CMOS)工藝實現光電器件大規模集成，光 / 電轉換效率較傳統方案提升 40%。未來，新型光電器件製造工藝將形成 「短距 LPO + 中長距 CPO + 矽光底層支撐」 的技術矩陣，為 AI 智算中心提供保障，支撐智慧城市建設。

  量子通信技術為智慧城市構建安全屏障。量子密鑰分發(QKD)技術基於光子的不可克隆性和測不準原理，與經典加密算法結合，能為智慧城市政務、金融、醫療等關鍵領域建立不可破解的通信鏈路。連續變量量子密鑰分發技術在城域網和接入網場景中兼具高速率、高兼容性、低成本和易擴展性，適用於智慧城市密集接入場景的安全防護。隨著量子中繼技術突破和小型化終端研發，量子通信網絡將向更廣覆蓋、更低成本方向演進，形成立體化安全防護體系。

  綜上所述，光通信網絡在智慧城市建設中扮演著不可或缺的角色，從空間雷射通信網絡實現跨域互聯與應急通信，到通感一體化光通信網絡助力多場景動態感知，再到可見光通信網絡滿足特定場景需求，以及新型光通信技術引領未來發展，光通信技術全方位推動智慧城市創新發展。儘管當前部分技術存在穩定性不足、誤報率高、硬體成本高等問題，但隨著新材料、新工藝和智能算法的不斷突破，未來將構建起更高效、更安全、更智能的城市通信網絡，為智慧城市的可持續發展奠定堅實基礎。

更多智慧城市行業研究分析，詳見中國報告大廳《智慧城市行業報告匯總》。這裡匯聚海量專業資料，深度剖析各行業發展態勢與趨勢，為您的決策提供堅實依據。

更多詳細的行業數據盡在【資料庫】，涵蓋了宏觀數據、產量數據、進出口數據、價格數據及上市公司財務數據等各類型數據內容。