光通信行业发展推动数字化社会发展和智能化应用普及
思瀚产业研究院 优迅    2025-07-16

随着数字化时代的到来，全球应用数据量和对通信容量的需求急剧增长，光通信行业迎来持续发展机遇。而人工智能（AI）的快速发展更是成为推动这一趋势的重要因素。AI 技术的广泛应用，从智能语音助手、机器学习算法、自动驾驶汽车到具身智能，都对数据传输的速度和容量提出了前所未有的要求。

光通信技术利用光波作为信息的载体，通过光纤这种媒介进行信息传输，它的优势在于能够提供高速的数据传输、巨大的数据容量、超长距离的传输能力、极低的信号损耗，同时具有小巧的体积、轻便的重量以及出色的抗干扰性能。如今，光纤传输正在逐步取代传统的电缆传输，成为全球信息网络的主导传输方式。事实上，光通信已成为信息高速传输和高速计算的技术底座。

在固网接入方面，光纤到户（FTTH）技术不断升级，为家庭与企业用户带来了千兆（10G PON）甚至万兆（50G PON）的超高速网络体验，实现了高清视频流传输、虚拟现实的流畅运行。在无线接入领域，5G 基站间的前传、中传与回传大量依赖光通信设备，有力保障了 5G 网络的大容量与低时延特性。

数据中心内部，光通信支撑着服务器之间、存储设备之间的高速数据交互，满足了 AI大模型集群训练，云计算对海量数据处理与存储的需求。城域和骨干网中，光通信构建起了连接不同城市、地区的信息高速公路，实现了大规模数据的长距离、高效传输。值得关注的是，在新兴领域，光通信同样展现出强劲的发展势头。在车载光通信领域，随着自动驾驶技术的发展，车辆对传感器数据、车载娱乐系统数据等的传输需求猛增。

光通信凭借其高速率、抗电磁干扰等优势，为车内通信网络的升级以及车与外界（V2X）的通信提供了可靠方案，助力实现更安全、智能的出行体验。激光雷达作为智能驾驶的关键传感器，光通信技术在其中用于精确测量目标物体的距离和速度，其高精度的测量能力对于提升自动驾驶的安全性与可靠性至关重要。

依托光通信所提供的高分辨率测量能力，也有助于满足基于具身智能的环境感知高精度要求。此外，随着 6G 研究的逐步推进，光通信也将在其中扮演关键角色。6G 致力于实现比 5G 更高的速率、更低的时延以及更广泛的覆盖。空间光通信作为 6G通信的重要候选技术之一备受瞩目，其利用激光在自由空间中进行数据传输，可实现卫星与卫星、卫星与地面站之间的高速通信，能够有效弥补传统射频通信在带宽和传输速率上的不足。

未来，空间光通信有望构建起天地一体化的通信网络，让全球范围内的信息交互变得更加高效与便捷，无论是偏远地区的网络覆盖，还是高速移动场景下的通信保障，都将迎来全新的变革。

（1）电信侧应用场景

①固网接入

A.固网接入概况

固网接入通常指的是将用户端（如楼宇、家庭、房间等）连接到运营商主网络（例如城域网或骨干网）的连接网络。这种连接通常覆盖较短的距离，从几百米到几公里不等，因此常被称为“最后一公里”。由于运营商的骨干网络普遍采用高速的光纤传输，接入网往往成为限制用户通信速度的关键环节。

光纤接入因其巨大的传输容量、优秀的传输质量、微小的信号损耗和较长的中继距离，已成为突破这一瓶颈的理想解决方案。固网接入网络是以光纤为主要传输介质构建的高效宽带接入体系，根据网络中是否存在需供电的主动设备，可分为无源光网络架构（Passive）和有源光网络架构（Active）两种类型，当前主流技术采用无源光网络架构（PON）以降低运维复杂度。光通信电芯片承担着光电信号转换、放大和处理的核心任务，确保了高速稳定的数据传输，支撑了 FTTH（Fiber To The Home，光纤到户）、FTTR（Fiber To The Room，光纤到房间）和千兆接入的普及。

PON 技术的代际演进直观地体现为速率的持续提升。

B.光纤到户（FTTH）发展至光纤到房间（FTTR）

在固网接入技术的推动下，FTTH 应运而生。FTTH 将光纤直接引入家庭，为家庭用户提供了高速且稳定的宽带接入服务。FTTH 使用 OLT 将电信号转换为光信号，通过 ODN 传输，由 ONU 接收并转换回电信号，最后通过用户端设备如路由器分配给家庭内的智能设备。FTTH 技术的发展，不仅极大地提升了家庭用户的网络体验，也为宽带服务提供了新的发展机遇。Omdia 数据显示，大多数国家的 FTTH 基础设施建设势头正在增强，预计到 2027 年，全球 FTTH 家庭渗透将超过 12 亿户；全球 PON 设备市场预计在 2027 年超过 180 亿美元。

随着家庭内部对网络速度和稳定性的需求日益增长，特别是在智能家居、高清视频流、在线游戏等高带宽应用的普及下，FTTH 技术进一步演进为 FTTR。与 FTTH 相比，FTTR 技术方案通过在配线箱或关键位置部署主网关，并使用分光器和单芯双向光纤组建成光网络，通过将光纤网络的接入点进一步延伸至房间级别，确保每个房间都能获得独立的高速光纤连接。

这种技术方案涉及在家庭内部部署更多的光网络设备，例如主网关、从网关（光路由）、分光器等。为了实现光纤到房间的光电转换，家庭内部需要大量的光电转换设备，这进一步意味着FTTR 技术会使用更多的电芯片来支持这些设备的运行和管理。

FTTR 通过更精细的网络覆盖，确保了每个房间都能获得独立且高质量的网络服务，减少了 Wi-Fi 中继的需要，降低了信号衰减和延迟，提供了更加稳定和可靠的网络体验。FTTR 技术的引入，进一步提升了家庭网络的整体性能。随着技术的不断成熟和成本效益的提高，预计 FTTR 技术将在未来几年内得到更广泛的应用，推动家庭网络服务向更高水平发展。根据 Omdia 预测，到 2030 年，中国 FTTR 渗透率将领先全球，达到 25%以上。

②无线接入

在无线通信领域，光通信技术发挥着重要作用，特别是在电信运营商构建的地面通信网络中。这些网络通过大量的通信基站，将用户的数据转换为光信号，然后高效地传输回运营商的骨干网络。4G 和 5G 移动通信网络通过基站实现手机等移动终端与运营商城域网的连接。移动通信网络的传输方式会根据基站的不同结构而有所区别。

在 4G 网络中，数据传输主要分为前传和回传两个环节。而到了 5G 时代，为了实现更灵活的网络调度、更可靠的组网保护，以及满足大带宽和低时延的性能需求，网络架构从前传及回传的两层演进为前传、中传和回传的三层结构。这种演进不仅提升了对电芯片数量的需求，也对电芯片的性能提出了更高的要求，以支持更快的传输速率。

在向 6G 演进的过程中，5G-Advanced（5G-A）作为承上启下的关键技术阶段，通过通感一体、无源物联、内生智能等全新的革命性技术，能更好地匹配人联、物联、车联、高端制造、感知等场景，进一步推动网络能力的跃升。

在政策推动下，我国 5G 建设走在全球前列。根据工信部数据，截至 2024年底，我国移动电话基站总数达 1,265 万个，其中 5G 基站 425.1 万个，占移动电话基站总数达 33.6%，占比较上年末提升 4.5 个百分点。

此外，随着 6G 研究的逐步推进，光通信也将在其中扮演关键角色。2025 年政府工作报告首次将 6G 技术纳入未来产业培育核心框架。6G 致力于实现比 5G更高的速率、更低的时延以及更广泛的覆盖。相比 5G，6G 在传输速率上理论上可达到 1Tbps，是 5G 峰值速率的 50 倍；时延从 5G 的毫秒级降至微秒级，让远程手术、自动驾驶等对实时性要求极高的应用更加流畅稳定；覆盖范围上，6G借助卫星和高空平台，实现全球无缝覆盖，偏远山区、广袤海洋都能享受到高速网络服务。

此外，6G 将推动通信感知一体化，利用太赫兹频段通信潜能，支持无蜂窝式网络架构，网络容量急剧扩展，可同时接入数百甚至数千个无线连接，室内定位精度可达 10 厘米，室外为 1 米，满足密集城区覆盖和特殊场景下的通信需求。

③城域和骨干网

城域网是以城市为地理覆盖范围的通信网络，向上连接国家或省级骨干网，向下接入用户侧的接入网，形成“骨干网-城域网-接入网”三级架构。城域网传输距离通常在几十到 100 公里，主要承担区域内企业、家庭用户与互联网服务之间的数据汇聚与分发功能。骨干网作为跨区域、跨城市的核心传输层，主要依赖光纤构建地面通信网络，传输距离可达几百至 2,000 公里，负责跨省、跨国数据的高速调度。随着固网接入和 5G 移动通信技术的大规模部署，运营商需要不断提升传输系统的性能，以增强城域网的数据承载能力。

根据 LightCounting 的产业调研报告，未来的城域网和骨干网将朝着更高的数据传输速率、更宽的频谱范围以及更强的灵活性和自动化方向发展。预计 25G 速率将逐渐取代 10G 成为城域网接入层的主流，而 100G、200G 和 400G 速率将成为城域网汇聚层和核心层的主流选择。同时，随着人工智能模型的快速发展，对大规模计算资源和数据存储的需求也在不断增长。这导致了对跨地域、跨层次、跨架构的数据调度需求的增加，进而推动了骨干网传输系统的升级。

骨干网流量的快速增长可能会导致运营商带宽成本的上升，而在收入增长有限的情况下，为了优化成本效益，400G 骨干网络的建设成为了行业的一个必然选择。2023 年，中国移动在全球率先进行了 400G骨干网络的商业部署，中国联通和中国电信也与头部设备制造商合作，进行了400G 骨干网技术的相关测试。光通信行业预计将从 400G 骨干网络的建设中获得持续的推动力。

（2）数据中心侧应用场景

光通信在数据中心市场主要应用于数据中心内服务器与交换机、交换机与交换机之间以及不同的数据中心之间的互联。物联网、人工智能及云计算的发展以及新一代信息技术与电信、商务、金融、信息化平台、社交等社会各行各业加速融合创造的复杂应用场景，对数据中心的计算、存储及处理能力提出更高的要求，驱动数据中心内部光模块的需求提升。

在人工智能领域，光通信的价值尤为突出。AI 模型训练需要处理海量数据（如大语言模型训练涉及的万亿级文本），这要求计算集群之间实现高速、稳定的数据传输。光通信凭借其高带宽特性，能快速将训练数据从存储设备传送至计算节点，缩短数据加载时间。同时，分布式训练中频繁的模型参数交换依赖低延迟通信，光通信的优势确保了参数同步效率，避免训练瓶颈。在 AI 推理场景，光通信则在数据中心内部快速传输实时数据至推理服务器，并将结果即时反馈，满足低延迟响应的需求。

AI 发展对数据传输速度、带宽和低时延的空前需求，成为光通信电芯片技术升级的核心驱动力。海量数据的快速交换，尤其在大规模数据中心和 GPU 集群协同工作中，高度依赖电芯片提供的高速传输能力。其低功耗、高集成度和高带宽特性，使之成为 AI 基础设施的关键组件。此外，AI 技术本身也在推动光通信电芯片的设计和优化。借助机器学习算法，工程师们能够更高效地优化芯片架构和信号处理流程，从而提升性能与能效比，形成技术与需求的良性互动。

根据 IDC 数据，全球数据量呈现爆发式增长，预计到 2028 年将增至 384.6ZB，年复合增长率高达 24.4%。这一显著增长主要归因于人工智能技术的广泛应用和不断发展。

为了应对海量数据带来的存储需求，数据中心的建设和扩容迎来巨大机遇。随着信息技术的持续进步、企业数字化转型的深入以及数字经济的蓬勃发展，数据中心的算力应用场景不断扩展。数据中心正从仅提供数据存储和分发的传统角色，转变为支持大规模数据处理、存储和高性能计算的现代化平台，其需求呈现出稳步上升趋势。随着数据中心和云计算等应用对带宽和传输速率的要求不断提高，光通信硅光技术展现出巨大的市场潜力。

根据 LightCounting 数据，预计到2029 年，硅光芯片的销售额将达到 30 亿美元，其在全球光模块市场中的占比也将显著增长。此外，随着“东数西算”工程的深入推进，预计国内数据中心的建设将进一步加强。根据思瀚产业研究院数据，预计到 2028 年，中国的数据中心机架数量将增至 2,000 万架，市场规模将扩大至 5,437 亿元人民币。

（3）终端侧光通信应用场景

①车载光通信

随着新一轮技术革命和产业变革的蓬勃发展，汽车产业正经历深刻变革。智能化与网联化已成为汽车产业发展的重要方向，智能网联汽车的出现，为全球汽车产业的转型升级注入了新动力。智能汽车和自动驾驶技术的迅猛发展，使得车载电子系统以及自动驾驶所需的高清摄像头、激光雷达、毫米波雷达等传感器的应用数量快速增加。这一变化直接致使汽车内部通信带宽需求急剧增长，为满足这些日益增长的需求，车内网络总带宽也在不断提高。

在这样的背景下，车载光通信技术应运而生。它能够提供高速的数据传输速率，充分满足车内网络对高带宽的需求，同时支持实时高清视频流、大容量数据传输以及高精度传感器数据的交换。光通信所具备的低延迟和高可靠性特性，为自动驾驶的实时决策提供了有力保障。

此外，相较于传统的车内铜缆传输，光通信在抗干扰、高带宽和轻量化方面优势显著，这使其成为智能汽车的关键通信技术。国际标准组织 IEEE 于 2023 年底发布了 IEEE 802.3cz 车载光通信技术标准，极大地加速了全球高速光通信技术在汽车领域的应用节奏。

在国内，中国汽车工程学会等牵头组建了“车载光通信产业联盟”，积极推进国内车载光通信相关技术标准的制定工作。车载光通信技术的广泛应用将为智能汽车的高带宽场景提供可持续的解决方案，满足智能化时代对高带宽通信的迫切需求，推动汽车产业的高质量发展。

②车载激光雷达

车载激光雷达技术的起源可追溯至科研及测绘领域，从 20 世纪 80 年代起，相关技术开始逐步向商业化方向探索，历经多年的研发与积累，直到 2021 年，全球首款车载激光雷达产品正式推出，这一标志性事件宣告了车载激光雷达商业化进程的正式开启。自此全球范围内的出货量呈现出迅猛增长的态势，行业由此迈入快速成长期。

根据盖世汽车的统计数据，2024 年全年，激光雷达市场增长势头强劲，装机量成功突破 150 万颗大关。另据中国汽车工程学会数据显示，截至 2024 年 10月，全球共有 77 款搭载激光雷达的车型上市，其中 67 款采用了中国厂商的产品，占比高达 87.0%。

根据 Yole Group 数据，全球车载激光雷达市场规模预计将从2024 年的 8.61 亿美元增长至 2030 年的 38.04 亿美元，年复合增长率达 28%。考虑激光雷达头部供应商主要在国内，智能驾驶、高阶辅助驾驶等车载终端应用也在国内率先落地并持续蓬勃发展，国产化车载激光雷达产业链前景可期。

③具身智能

具身智能（Embodied AI）是指有物理载体的智能体，在与物理世界的交互过程中，通过感知、控制和自主学习来积累知识和技能，形成智能并影响物理世界的能力。在具身智能机器人的飞速发展中，处理器、传感器、执行器等子系统的性能不断提升，而内部通信系统的复杂性与带宽瓶颈也随之凸显。

目前，小型化高集成度激光雷达已经在机器人上获得了广泛应用，而光通信凭借超大带宽、超低延迟和超强抗干扰能力，未来也有望进一步深入人形机器人的运动控制与感知系统，为其核心功能提供底层支持，通过高带宽、低延迟的光纤网络，实时传输机器人关节、姿态等运动数据，并结合光学编码器或分布式光纤传感器，精准捕捉细微的机械形变和受力状态，成为具身智能不可或缺的“高速神经”。

同时，光通信与新型计算技术的结合正在推动具身智能向更高性能发展，未来在脑机接口等前沿领域潜力巨大。随着这些新兴领域的发展和逐步落地，光感知与光通信产业链也正在迎接新的机遇和挑战。

④其他终端侧应用场景

随着传输速度和数据带宽的提高，成本、功耗的降低，集成度的提升，光通信与光感知应用场景正加速拓展至智能制造、医疗健康、环境监测、农业科技等终端侧领域。在智能制造领域，光通信与光感知可用于工业机器人和自动化设备，以实现高速、稳定的通信连接以及精确的物体检测、形貌测量等，从而提高生产效率和制造精度。

在医疗健康领域，光通信与光感知融合，可用于光学相干断层扫描（OCT）系统等医疗影像设备，实现对组织和器官的高分辨率成像，辅助眼科、皮肤科等临床诊断和治疗。在环境监测领域，光通信及光感知技术支撑大气污染监测系统，高精度检测空气中的颗粒物和气体浓度，为环保决策提供数据支持。

在农业科技领域，光通信及光感知电芯片可用于实现农业设备之间的高速数据传输和通信连接，用于农业生产监测、智能灌溉、精准施肥等智能检测和控制应用，提高农业生产效率和农产品质量。光通信及光感知行业的发展推动着数字化社会的发展和智能化应用的普及，而各行业对数字化、智能化的需求又将反哺光通信、光感知行业，驱动着光通信行业的发展。

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