访谷歌光纤林峯博士：TWDM-PON进入商用 期待与运营商合作

  ICCSZ讯 近日，在西安举行的“2017西安国际光电子集成技术论坛”上，来自互联网运营商Google Access的工程总监Cedric F. Lam(林峯)带来了《集成光学面对的机遇与挑战》的主题演讲，向大家全面解析了当前光纤接入网市场的情况，以及下一步的发展。同时介绍了集成光学在数据中心、电信市场的网络传输建中面临的机遇与挑战。会议期间，对林峯进行了采访与交流。

  (谷歌光纤联合创始人 工程总监 Cedric Lam)

  TWDM PON已经商用 期待与运营商合作

  林峯介绍，谷歌光纤一直以推广千兆速率的接入网络为目的。谷歌光纤推广千兆接入网一个很重要的原因是美国的接入网速度很慢。谷歌光纤一直在建设，网速是一个问题，同时应用也是一个问题。谷歌本身是一个内容提供商，谷歌光纤在推动千兆光纤接入网中还没有发现对带宽需求特别强劲的应用。

  从数据上说，目前宽带用户的使用速率相对较低。接入网与数据中心不一样，在数据中心里，所有用户的数据都汇集到云中间，再加上机器处理数据本身产生很多服务器和服务器中间的数据，因而数据中心需要海量般的带宽和链接。但是到了接入网的每一端口，实际上所需要的带宽并没有那么多，真正带宽需求最多的还是视频。由于业务上的需要，谷歌光纤一直在推进技术上的升级。纯粹的从网络的建设和升级来说，光纤建设的成本是一个很重要的部分也是最艰难的部分。所以如何把建设成本降低，提高铺设的速度之外，怎么样从架构上能够让网络变得更简单也是一个谷歌光纤看重的地方。林峯指出在DWDM接入网上的应用，谷歌光纤做了大量的研究工作。

  谷歌光纤主要的成本在挖建，采用新的光接入网架构可以使得基础设施的建设变得更容易一些，不需要用很粗的光缆去铺设从建设成本上来说也是一种节省。所以，在网络架构上的创新能带来一些成本优势。目前谷歌光纤在推一个名为Go-Long的TWDM-PON，一般设备商主推的TWDM-PON是NG-PON2，NG-PON2 是Verizon提出来的一个标准，但谷歌光纤的Go-Long和NG-PON2存在很大差异。谷歌光纤已经实现了Go-Long并开始商用这个方案，只是还没推广这个方案的标准。如何跟其他设备和运营商合作，将这个方案的成本变得更有优势，也是谷歌光纤正在积极考虑的问题。林峯认为，Go-Long与NG-PON2相比是有优势的：一是实现比较容易，二是对光器件的要求没有NG-PON 2那么苛刻，三是已经进入到商用的阶段。

  Combo PON方案理想很丰满 现实并非如此

  关于国内运营商对Combo PON呼声很高的问题。林峯认为Combo PON可能对机房空间比较节省，但建设网络成本的70%-80%是光模块，所以要节约成本，除非光模块的成本可以变得很便宜。另外使用Combo PON方案还需要更换网络设备的板卡，原有的网络板卡不可能支持新的10G技术，因此布局Combo PON会让成本降低还是增加依然未知。如果运营商铺设10G，只用一个光波分复用把10G加上去或许更具操作性，但空间占用比较大。如果把所有GPON的板卡换成Combo PON的板卡，其所有光模块必须能支持两个速率，在实现上也比较难。从经验来说，布局Combo PON并不是那么容易，其所谓的成本节省并不是那么直观。

  最后一公里无线覆盖VS光纤接入 中国PK北美

  光纤永远是运营商最好的媒介，因为G.fast、无线等技术的运维成本非常高，尽管使用原来的基础设施上升级的这些方案建设上会相对简单，可以减少土地改动基础部署的成本，但长期看来运维成本还是太高，而光纤的带宽堪称是无限宽，对未来的升级也比较简单。同时，光纤收发器相比电收发器更加简单，除此以外无线传输的功耗相当大，每一个比特所需要的能量大概是光纤传输的1000倍，从节能环保来讲光纤还是最优的选择。

  接入网方面，北美还处在成长期。因为国家制度的原因，北美基础建设的速度与效率不及中国，所以谷歌光纤也很期待与中国公司特别是运营商深入合作，将更好的技术在北美推进，让下一代的技术建设变得更低成本。谷歌光纤目前没有发展中国市场，国内运营商注重标准的采纳，因为标准带来规模，规模带来成本下降，更因为中国网络资费偏低，运营商面临很大的成本压力。北美人口密度比较低，中国的技术方案在北美市场并不适合，因地而异。但双方可以互相交流技术，共同推动新技术的研发与推广。

  数据中心光子集成规模化还需等待

  关于“谷歌光纤接入网和谷歌数据中心是一个什么样的关系”的问题，林峯解释到谷歌做了改制以后，现在成立了Alphabet，谷歌光纤是属于另外一个子公司，两边是独立的。谷歌数据中心应是全球最大的，且把光连接做成低成本的数据中心建设是从谷歌开始的。

  谈到“如果光子集成技术在数据中心中大规模应用，是否会产生一个规模的效应?”的问题。林峯称，越短程的距离光连接设备用量越多，网络架构因为数据中心、云计算产生的改变所需要的链路数目很多。这种架构上的改变导致了需要很多光连接，远远超过长途和接入网。从量级上看，数据网>接入网>城域网>长途网。目前数据中心所需的链接量远远超过接入网。IC电子之所以那么发达是因为量级很大，光最好的用途就是在传输，传输需求最大的就在数据中心里，而当光集成走向消费电子类市场的时候需求会越来越大，光子集成真正能够找到规模效应的关键点应该在这方面。

  “数据中心里，真正的光子集成大规模应用需要多长时间?”对于这个问题林峯个人觉得从400G开始。同时，与Mellanox硅基光电子技术副总裁 Mehdi Asghari也聊到，400G开始或400G以上光子集成的优势才会展现。现在100G的产品在市场上随处可见，不见得光子集成在100G上有优势。当然，如果未来100G的量很大而且价格很便宜之后，光子集成有没有解决方案而且相当便宜就是另外一回事。几年前谷歌数据中心已经完成40G的部署，现在主要是100G及以上。

  谷歌100G到400G是否一步到位还未知

  目前能看到最早的光子集成有应用场景是在400G，那么关于什么时候在数据中心、或者接入网、城域网上布局400G，阿里谢崇进提到阿里预计在2019年，与谷歌预计布局的时间相当。但谷歌同时也在看200G方面，不是一步跳跃到400G，主要考虑的原因是成本。

  关于并行的解决方案;并行可以用多跟光纤，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时候比较有优势，但是在2通道、4通道的时候，光子集成的优势不一定会体现出来。光子集成对温度很敏感，最后还是需要很多温控的措施去处理。数据中心现在用的CWDM比较好，因为波长之间间隔宽，对温度的精准要求不高，如果波长的间隔变长，所需要的温度补偿或温度控制就相当精准，有些技术对温度的要求并没有那么高。长远来看，光子集成的技术在不断完善，Global Foundries的硅基光电子工艺专家 Steven Palmer展示过几个CWDM的滤波器，所展示的器件性能不错，最后也指出需要进行温控问题，所以温控是其中一个主要的问题。

  (左：林峯 右：讯石凌科)

  总结

  随着通信需求的蓬勃发展和网络规模的持续增长，为应对云计算网络巨大的带宽需求，数据中心、电信网络需要不断升级。未来新型高速光电子器件向集成化芯片方向发展，光电子集成技术已成未来发展大趋势。细数集成光学在数据中心、电信市场的网络传输建中面临的机遇与挑战，仍需要业界共同努力。对于谷歌来说，在不断升级改造的过程中，成本把控成为了重中之重。