光通信系统与光网络的区别及联系

往期发布的文章中，笔者分享了不少涉及光通信系统和光网络的文章，最近有部分读者（尤其是一些正准备进行相关研究的科研工作者）跟笔者交流：光通信系统与光网络有什么区别？二者有什么联系？

说实话，二者虽然不同但区别不大（内涵差不多，外延区别有点大），为和大家开展有益交流，本期就来阐述一下。

首先，讲一句题外话，物理先辈们曾告诉我们，光有波粒二象性，那么光通信系统和光网络中承载的光子信息体现出来的特性也有二象性（如下图所示），所以光通信系统与光网络都值得我们去搞清楚~

图1. 光的波粒二象性

在谈该问题之前，我们先来了解一下什么是光通信系统，什么是光网络；二者不说明，确实容易混淆。

光通信系统是采用光波高速传输信息的系统；通常由电信号端机（含收发模块），光信号端机（含收发模块），光传输信道（大多数情况下用各类光纤、少数情况下用室内外大气或外层自由空间信道）等组成（实验室中的光通信系统如下图所示）。

图2 实验室中的光通信系统

光网络是采用光波高速处理信息的网络，并采用更多的光电子器件、设备及应用更多的控制方式实现多节点、多系统中高速信息的传输、宽带信息的交换和多类信息的灵活接入（往往采用跟光通信系统同样的光传输信道，常用的电信级光网络如下图所示）。

图3 常用的电信级光网络

依据上文，大家不难看出两者的共性：1、都采用物理光波，具备高速特性；2、都采用必备的光电子器件、线材及设备，广义上具备光、电信号的融合性；3、都采用光传输信道（大多数情况下用各类光纤，如下图所示），具备信道的同质性和复用性。

图4 常见的各类光纤信道

同样依据上面的简述，我们也会产生这样的疑惑：1、从应用范畴上来讲，光网络是否涵盖光通信系统？2、从二者的应用模式来看，光通信系统似乎更聚焦于实现光信息的高速传输，光网络则同时聚焦于实现高速信息的传输、宽带信息的交换和多类信息的灵活接入？3、光网络似乎要解决的技术问题更多？

而上述问题，恰恰体现了二者的区别和联系；笔者逐一跟大家交流。

首先，光通信系统一般涉及两个节点（一个信源+一个信宿）间的光信息传递，在信源和信宿间有调制器（发送机）、信道（各类光纤或自由空间信道）、解调器（接收机）；其研究或应用一般限于物理层（最多至数据链路层）。光网络则涉及用户端机或路由器的节点间（这里的节点包含边缘节点（一般靠近用户端机侧）和网络中的核心节点（含入口、出口和中间路由器））的信息传递，其中边缘节点起到信息收发作用，核心节点起到信息路由交换作用；通常物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层都需要考虑，要解决信道共享、资源分配、路由选择、流量工程、差错控制、QoS等等一系列技术问题。所以，狭义上而言，光网络是涵盖光通信系统的。

其次，光通信系统实现光信息从一个信源到一个信宿的高速传输，也就是说实现的是“单点到单点“的传输，必然导致其研究或应用主要是面向传输机制的（但并不是说不需要交换机制和接入机制，只是说传输机制是主导性机制）；而光网络实现光信息从多个信源到多个信宿的高速传输，也就是说实现的是”多点到多点“的传输，而因为涉及的收发节点多，且接入的业务类型也杂，所以必然导致其研究或应用是兼顾高速信息传输、宽带信息交换和多类信息灵活接入三大主题。

最后要说的是，因为光网络在一般情形下会面向多个节点实现光信息的高速传输、宽带交换和灵活接入，所以要解决的技术问题常常更多；在如下特殊情形下，例如某个光网络的通信容量还不如某个光通信系统的大，或者某个光网络的通信速率还不如某个光通信系统的高，那么光通信系统就要解决更多传输领域的技术问题（此时交换问题和接入问题就显得不那么重要了）。

综上所述，虽然搞清楚光通信系统和光网络的区别和联系有一定意义，但笔者还是建议不要将二者孤立化，还是需要有机统一起来，毕竟无论是光通信系统还是光网络，它们在广义上都是统一的，二者存在之目的都是为了满足人类在广域网、城域网和接入网多类业务的通信需求，二者发展之目标都是为了更高速率的信息传输、更大容量的信息交换和更灵活的宽带接入得以实现。

以上内容供大家比较学习和进行研究工作时参考，本来还有许多要讲的，例如“光通信系统或光网络发展的终极目标是什么“等，留待以后有机会再与大家分享所思所得，读者也完全可以自己查阅文献，兼虑时间有限，谢谢大家理解，今后继续….

你分得清吗？电子信息工程、信息工程、通信工程有什么区别？

上一篇文章里说到了电子信息类学科下面有20个专业，今天我们仔细来聊聊这些专业。

电子信息工程 80701

电子科学与技术 80702

通信工程 80703

微电子科学与工程 80704

光电信息科学与工程 80705

信息工程 80706

广播电视工程 80707T

水声工程 80708T

电子封装技术 80709T

集成电路设计与集成系统 80710T

医学信息工程 80711T

电磁场与无线技术 80712T

电波传播与天线 80713T

电子信息科学与技术 80714T

电信工程及管理 80715T

应用电子技术教育 80716T

人工智能(2018) 80717T

海洋信息工程(2019) 80718T

柔性电子学(2020) 80719T

智能测控工程(2020) 80720T

电子信息工程、信息工程、通信工程、电子科学与技术这几个专业开设的学校最多，着重讲一下。电子信息科学与技术被撤销得最多，原因很简单，它想一网打尽所有的电子信息类专业的内容，结果是不伦不类，每个都学不好。

人工智能我在其他地方讲过，就不讲了。柔性电子学是新加的专业名称，由西工大的黄维院士主推，这个领域还比较新，我建议大家谨慎报考。

电子信息工程、信息工程和通信工程

很多人对电子类的专业会觉得比较迷糊，好像就是信息、电子、通信这几个词来回组合，究竟有什么区别呢？

我给大家看看北邮的专业介绍和培养方案。北邮有两个学院，一个是信息与通信工程学院，一个是电子工程学院。我们先看信息与通信工程学院，里面有3个专业：通信工程、信息工程和电子信息专业。

这三个专业的主干课程都是信息与通信工程、电子科学与技术、计算机科学与技术，看文字的描述很难分清楚，我们可以看各个专业的课程，这样就能分清了。

通信工程

本专业系统地学习数理基础课程、电路系列课程、计算机系列课程、信号与系统、数字信号处理、通信原理、电磁场与电磁波、光纤通信、无线通信、多媒体通信等课程。根据现代通信发展的需要，设置网络与应用、光纤通信、无线通信、多媒体通信等专业方向。

信息工程

本专业系统地学习信号与系统、通信原理、信息论、高级语言程序设计、数据结构、微机原理与接口技术、计算机网络、数据采集技术、信息处理导论、数字信号处理、通信网基础、移动通信等课程。

电子信息专业

本专业系统地学习数理基础课程、电路系列课程、计算机系列课程、信号与系统、数字信号处理、通信原理、电磁场与电磁波、数字视频广播、数字音频广播、数字媒体制作、数字媒体管理、流媒体技术、数字图像处理、语音信号处理、多媒体通信等课程。

大家看出这三者的区别了吗？

通信工程主要学的是各种通信原理，信息工程更关注的是信息的处理，电子信息专业具体就是数字电视相关的各种内容。

当然，这只是北邮的分法。比如，西电的电子信息专业，其实就是俗称的雷达专业，对电磁波和微波的研究会多一些。其他学校的跟数字电视有关的，则是广播电视工程，这个专业名称更贴近一些，但就业就不如电子信息专业听着好听。

电子信息类内容特别的杂，从硬件到软件，方向也很多，因此一般专业学什么都是学院自己制定的。总体原则就是，带通信的，主要学各种通信原理；带信息的，主要是学习各种信息处理方式；带电子的，主要是跟硬件有关。

电子科学与技术

电子科学与技术是个统称，一般是研究电子材料、元器件等的物理原理研究、器件、设备和系统的研发，主要方向是微电子和光电子相关的材料、系统等。

电子科学与技术的课程跟前面的几个专业的课程有些区别，对物理的要求非常高。我们可以看西电的电子科学与技术的培养方案。

主干课程：

高等数学、大学物理、线性代数、概率论与数理统计、场论与复变函数、数学物理方程、激光原理与技术、光电检测技术、红外物理、红外技术、光学设计导论、CCD 成像技术、半导体光电子器件、信号与系统、模拟电子技术基础、数字电路与逻辑设计等课程。

特色课程：

量子力学、数学物理方程、热力学与统计物理、物理光学、应用光学、电磁场与电磁波、固体物理、半导体物理、激光原理与技术、红外物理、量子信息学导论、集成电路制造技术、材料现代分析等。

因为学生一共才4年时间，学了这么多数学、物理，学信息处理、通信原理的时间就少了，因此，在就业上，电子科学与技术跟电子信息专业区别不小。电子信息专业可以无缝换到计算机类专业，但电子科学与技术，如果自己没有额外学习的话，就比较费劲一些。

微电子科学与工程、电子封装技术、集成电路设计与集成系统

微电子现在已经是一个巨大的产业，包括芯片设计、制造、封装、测试等等，所以逐步地把微电子从电子科学与技术中分了出来。现在更是因为贸易战，芯片成了第一卡脖子的关键技术，所以集成电路科学与工程上升为一级学科。这里，这三个专业就不讲了。

光电信息科学与工程

这也是电子科学与技术中的一部分内容，也是发展比较快，就分了出来。

光电相关的课程比微电子的课程更接近物理，我们看看华中科技大学的光电信息科学与工程的培养方案，主要课程是：

应用光学、物理光学、激光原理、光电探测与信号处理、光纤光学、光纤通信、信号与系统、量子力学、电动力学、热力学与统计物理等

这里面的一些课程难度是很大的，因此这个专业读下来不容易。不过，就业是以上所说的专业里最差的，原因是我们国家这方面的产业比较弱，没有足够的研发部门来容纳毕业生。

电磁场与无线技术和电波传播与天线

这两个专业本质上区别不大，主要是研究射频无线信号的产生、发送、传输和接收等内容。这块的内容除了民用，在航空航天、国防里面很有用。

主要的专业先简单介绍一下，后续对其中几个特别的专业另外再介绍。

总结

最后总结一下，在电子信息类专业里面，即便是相同的名称，开出的专业课程也有可能相差很大，大家要自己注意看各个学校的培养方案。另外，一定要看清楚，这个专业在学校里面是哪个学院开的？是物理学院开的，还是信息学院开的？

像光电信息科学与技术、微电子类专业，甚至电子信息专业都有可能是物理系开设的，因为电子信息的基础就是物理。但物理系开设的此类专业，容易偏物理，工程性不强，不是很建议。

从普遍的专业设置来看，通信工程、信息工程的就业面最宽，最好就业。

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