訪谷歌光纖林峯博士：TWDM-PON進(jìn)入商用 期待與運(yùn)營商合作

  ICCSZ訊 近日，在西安舉行的“2017西安國際光電子集成技術(shù)論壇”上，來自互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營商Google Access的工程總監(jiān)Cedric F. Lam(林峯)帶來了《集成光學(xué)面對(duì)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)》的主題演講，向大家全面解析了當(dāng)前光纖接入網(wǎng)市場的情況，以及下一步的發(fā)展。同時(shí)介紹了集成光學(xué)在數(shù)據(jù)中心、電信市場的網(wǎng)絡(luò)傳輸建中面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。會(huì)議期間，對(duì)林峯進(jìn)行了采訪與交流。

  (谷歌光纖聯(lián)合創(chuàng)始人 工程總監(jiān) Cedric Lam)

  TWDM PON已經(jīng)商用 期待與運(yùn)營商合作

  林峯介紹，谷歌光纖一直以推廣千兆速率的接入網(wǎng)絡(luò)為目的。谷歌光纖推廣千兆接入網(wǎng)一個(gè)很重要的原因是美國的接入網(wǎng)速度很慢。谷歌光纖一直在建設(shè)，網(wǎng)速是一個(gè)問題，同時(shí)應(yīng)用也是一個(gè)問題。谷歌本身是一個(gè)內(nèi)容提供商，谷歌光纖在推動(dòng)千兆光纖接入網(wǎng)中還沒有發(fā)現(xiàn)對(duì)帶寬需求特別強(qiáng)勁的應(yīng)用。

  從數(shù)據(jù)上說，目前寬帶用戶的使用速率相對(duì)較低。接入網(wǎng)與數(shù)據(jù)中心不一樣，在數(shù)據(jù)中心里，所有用戶的數(shù)據(jù)都匯集到云中間，再加上機(jī)器處理數(shù)據(jù)本身產(chǎn)生很多服務(wù)器和服務(wù)器中間的數(shù)據(jù)，因而數(shù)據(jù)中心需要海量般的帶寬和鏈接。但是到了接入網(wǎng)的每一端口，實(shí)際上所需要的帶寬并沒有那么多，真正帶寬需求最多的還是視頻。由于業(yè)務(wù)上的需要，谷歌光纖一直在推進(jìn)技術(shù)上的升級(jí)。純粹的從網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和升級(jí)來說，光纖建設(shè)的成本是一個(gè)很重要的部分也是最艱難的部分。所以如何把建設(shè)成本降低，提高鋪設(shè)的速度之外，怎么樣從架構(gòu)上能夠讓網(wǎng)絡(luò)變得更簡單也是一個(gè)谷歌光纖看重的地方。林峯指出在DWDM接入網(wǎng)上的應(yīng)用，谷歌光纖做了大量的研究工作。

  谷歌光纖主要的成本在挖建，采用新的光接入網(wǎng)架構(gòu)可以使得基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)變得更容易一些，不需要用很粗的光纜去鋪設(shè)從建設(shè)成本上來說也是一種節(jié)省。所以，在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上的創(chuàng)新能帶來一些成本優(yōu)勢。目前谷歌光纖在推一個(gè)名為Go-Long的TWDM-PON，一般設(shè)備商主推的TWDM-PON是NG-PON2，NG-PON2 是Verizon提出來的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，但谷歌光纖的Go-Long和NG-PON2存在很大差異。谷歌光纖已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了Go-Long并開始商用這個(gè)方案，只是還沒推廣這個(gè)方案的標(biāo)準(zhǔn)。如何跟其他設(shè)備和運(yùn)營商合作，將這個(gè)方案的成本變得更有優(yōu)勢，也是谷歌光纖正在積極考慮的問題。林峯認(rèn)為，Go-Long與NG-PON2相比是有優(yōu)勢的：一是實(shí)現(xiàn)比較容易，二是對(duì)光器件的要求沒有NG-PON 2那么苛刻，三是已經(jīng)進(jìn)入到商用的階段。

  Combo PON方案理想很豐滿 現(xiàn)實(shí)并非如此

  關(guān)于國內(nèi)運(yùn)營商對(duì)Combo PON呼聲很高的問題。林峯認(rèn)為Combo PON可能對(duì)機(jī)房空間比較節(jié)省，但建設(shè)網(wǎng)絡(luò)成本的70%-80%是光模塊，所以要節(jié)約成本，除非光模塊的成本可以變得很便宜。另外使用Combo PON方案還需要更換網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的板卡，原有的網(wǎng)絡(luò)板卡不可能支持新的10G技術(shù)，因此布局Combo PON會(huì)讓成本降低還是增加依然未知。如果運(yùn)營商鋪設(shè)10G，只用一個(gè)光波分復(fù)用把10G加上去或許更具操作性，但空間占用比較大。如果把所有GPON的板卡換成Combo PON的板卡，其所有光模塊必須能支持兩個(gè)速率，在實(shí)現(xiàn)上也比較難。從經(jīng)驗(yàn)來說，布局Combo PON并不是那么容易，其所謂的成本節(jié)省并不是那么直觀。

  最后一公里無線覆蓋VS光纖接入 中國PK北美

  光纖永遠(yuǎn)是運(yùn)營商最好的媒介，因?yàn)镚.fast、無線等技術(shù)的運(yùn)維成本非常高，盡管使用原來的基礎(chǔ)設(shè)施上升級(jí)的這些方案建設(shè)上會(huì)相對(duì)簡單，可以減少土地改動(dòng)基礎(chǔ)部署的成本，但長期看來運(yùn)維成本還是太高，而光纖的帶寬堪稱是無限寬，對(duì)未來的升級(jí)也比較簡單。同時(shí)，光纖收發(fā)器相比電收發(fā)器更加簡單，除此以外無線傳輸?shù)墓南喈?dāng)大，每一個(gè)比特所需要的能量大概是光纖傳輸?shù)?000倍，從節(jié)能環(huán)保來講光纖還是最優(yōu)的選擇。

  接入網(wǎng)方面，北美還處在成長期。因?yàn)閲抑贫鹊脑?，北美基礎(chǔ)建設(shè)的速度與效率不及中國，所以谷歌光纖也很期待與中國公司特別是運(yùn)營商深入合作，將更好的技術(shù)在北美推進(jìn)，讓下一代的技術(shù)建設(shè)變得更低成本。谷歌光纖目前沒有發(fā)展中國市場，國內(nèi)運(yùn)營商注重標(biāo)準(zhǔn)的采納，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)帶來規(guī)模，規(guī)模帶來成本下降，更因?yàn)橹袊W(wǎng)絡(luò)資費(fèi)偏低，運(yùn)營商面臨很大的成本壓力。北美人口密度比較低，中國的技術(shù)方案在北美市場并不適合，因地而異。但雙方可以互相交流技術(shù)，共同推動(dòng)新技術(shù)的研發(fā)與推廣。

  數(shù)據(jù)中心光子集成規(guī)模化還需等待

  關(guān)于“谷歌光纖接入網(wǎng)和谷歌數(shù)據(jù)中心是一個(gè)什么樣的關(guān)系”的問題，林峯解釋到谷歌做了改制以后，現(xiàn)在成立了Alphabet，谷歌光纖是屬于另外一個(gè)子公司，兩邊是獨(dú)立的。谷歌數(shù)據(jù)中心應(yīng)是全球最大的，且把光連接做成低成本的數(shù)據(jù)中心建設(shè)是從谷歌開始的。

  談到“如果光子集成技術(shù)在數(shù)據(jù)中心中大規(guī)模應(yīng)用，是否會(huì)產(chǎn)生一個(gè)規(guī)模的效應(yīng)?”的問題。林峯稱，越短程的距離光連接設(shè)備用量越多，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)因?yàn)?A href="http://odinmetals.com/site/CN/Search.aspx?page=1&keywords=%e6%95%b0%e6%8d%ae%e4%b8%ad%e5%bf%83&column_id=ALL&station=%E5%85%A8%E9%83%A8" target="_blank">數(shù)據(jù)中心、云計(jì)算產(chǎn)生的改變所需要的鏈路數(shù)目很多。這種架構(gòu)上的改變導(dǎo)致了需要很多光連接，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過長途和接入網(wǎng)。從量級(jí)上看，數(shù)據(jù)網(wǎng)>接入網(wǎng)>城域網(wǎng)>長途網(wǎng)。目前數(shù)據(jù)中心所需的鏈接量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過接入網(wǎng)。IC電子之所以那么發(fā)達(dá)是因?yàn)榱考?jí)很大，光最好的用途就是在傳輸，傳輸需求最大的就在數(shù)據(jù)中心里，而當(dāng)光集成走向消費(fèi)電子類市場的時(shí)候需求會(huì)越來越大，光子集成真正能夠找到規(guī)模效應(yīng)的關(guān)鍵點(diǎn)應(yīng)該在這方面。

  “數(shù)據(jù)中心里，真正的光子集成大規(guī)模應(yīng)用需要多長時(shí)間?”對(duì)于這個(gè)問題林峯個(gè)人覺得從400G開始。同時(shí)，與Mellanox硅基光電子技術(shù)副總裁 Mehdi Asghari也聊到，400G開始或400G以上光子集成的優(yōu)勢才會(huì)展現(xiàn)?，F(xiàn)在100G的產(chǎn)品在市場上隨處可見，不見得光子集成在100G上有優(yōu)勢。當(dāng)然，如果未來100G的量很大而且價(jià)格很便宜之后，光子集成有沒有解決方案而且相當(dāng)便宜就是另外一回事。幾年前谷歌數(shù)據(jù)中心已經(jīng)完成40G的部署，現(xiàn)在主要是100G及以上。

  谷歌100G到400G是否一步到位還未知

  目前能看到最早的光子集成有應(yīng)用場景是在400G，那么關(guān)于什么時(shí)候在數(shù)據(jù)中心、或者接入網(wǎng)、城域網(wǎng)上布局400G，阿里謝崇進(jìn)提到阿里預(yù)計(jì)在2019年，與谷歌預(yù)計(jì)布局的時(shí)間相當(dāng)。但谷歌同時(shí)也在看200G方面，不是一步跳躍到400G，主要考慮的原因是成本。

  關(guān)于并行的解決方案;并行可以用多跟光纖，集成不一定非要光子集成，用什么方式取得最高的成本效益是最重要的。光子集成在通道多的時(shí)候比較有優(yōu)勢，但是在2通道、4通道的時(shí)候，光子集成的優(yōu)勢不一定會(huì)體現(xiàn)出來。光子集成對(duì)溫度很敏感，最后還是需要很多溫控的措施去處理。數(shù)據(jù)中心現(xiàn)在用的CWDM比較好，因?yàn)椴ㄩL之間間隔寬，對(duì)溫度的精準(zhǔn)要求不高，如果波長的間隔變長，所需要的溫度補(bǔ)償或溫度控制就相當(dāng)精準(zhǔn)，有些技術(shù)對(duì)溫度的要求并沒有那么高。長遠(yuǎn)來看，光子集成的技術(shù)在不斷完善，Global Foundries的硅基光電子工藝專家 Steven Palmer展示過幾個(gè)CWDM的濾波器，所展示的器件性能不錯(cuò)，最后也指出需要進(jìn)行溫控問題，所以溫控是其中一個(gè)主要的問題。

  (左：林峯 右：訊石凌科)

  總結(jié)

  隨著通信需求的蓬勃發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的持續(xù)增長，為應(yīng)對(duì)云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)巨大的帶寬需求，數(shù)據(jù)中心、電信網(wǎng)絡(luò)需要不斷升級(jí)。未來新型高速光電子器件向集成化芯片方向發(fā)展，光電子集成技術(shù)已成未來發(fā)展大趨勢。細(xì)數(shù)集成光學(xué)在數(shù)據(jù)中心、電信市場的網(wǎng)絡(luò)傳輸建中面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，仍需要業(yè)界共同努力。對(duì)于谷歌來說，在不斷升級(jí)改造的過程中，成本把控成為了重中之重。