令人高兴的是,与电子器件一样,光器件也出现了集成技术。光子集成技术将过去数十个板卡上的分离光器件集成在一个拇指大小的芯片中,使每比特的成本继续下降成为可能。同时,集成技术也大大降低了系统的尺寸和功耗,目前,全球都在关注节能减排,降低功耗在产品竞争中变得越来越重要。因此,无论从成本上还是功能上,光子集成技术将成为未来光通信领域技术的发展方向。
在光子集成技术领域,成功商用的案例就是美国Infinera公司。2004年美国Infinera公司推出了世界上第一台具有光子集成芯片的光网络设备,并在短短几年时间内,迅速占领了北美市场, 2007年跃居该领域北美市场占有率第一。Infinera公司新产品的成功与北美的运营商环境是密不可分的。在美国,存在着几十家电信运营商,并且新兴运营商层出不穷。Infinera的第一个客户也是最大的客户就是全美最大的带宽批发商Level3;而后, Xo、Inter route都成为该产品的拥护者。这些运营商比起AT&T、Ver-izon、South Bell等几个老牌运营商,没有庞大的网络基础,无需考虑兼容性,而且新的技术能带来成本的巨大优势。同时在业务提供方面具有比老牌运营商更强的能力,更容易吸引客户。这些因素都促使新兴的运营商不约而同地选择了新的技术。
2005年底, Infinera公司将具有光子集成技术的光网络新产品带入中国,在2006年初,成功地在电力专网得到应用。同样是没有旧的网络基础,光子集成技术使网络变得简单,大大降低了运维成本。但是,该技术在传统运营商面前就显得举步维艰。2007—2008年, Infinera公司几次参与运营商的光网络设备采购竞标,但收获甚微。为什么新的技术在运营商那里叫好而不叫座?根据前面分析,运营商对新技术选择和运营商的初始网络规模和兼容性、初期投资成本和运维成本以及转换成本有密切关系。
(1)初始网络规模和兼容性。中国现有的运营商,无论是中国电信、中国联通还是中国移动,都是有着庞大的网络基础的传统运营商,在新建网络时考虑更多的是网络的兼容性。以光网络设备为例,目前各地同步数字体系(SDH)网络的规模非常庞大,虽然运营商发现SDH设备用于以IP为特征的大颗粒业务的调度和传送,成本高,扩展性差,机房功耗和占地大,后期维护量大。但是,由于存在着维习惯、采购惯性等,仍然大量采购。以Infinera公司为首倡导的大容量光子集成设备非常适用于IP大颗粒的业务调度和传送,但是由于不能与SDH设备完全兼容,并没有立刻得到应用。
(2)初期投资成本和运维成本。运营商采购设备的一个重要因素是设备价格。现在各个运营商都采用集中采购的办法,其目的就是为了减少设备成本,而制造商往往为了获得更多的市场份额,把初期设备价格压得很低,近两年采购中的价格战屡见不鲜。从In-Stat最新研究表明,运营商网络的总体拥有成本包括设备投资与运营成本两部分,而运营成本已占据总体拥有成本60%的份额,设备购买仅占其中的14%,与部署成本及维护成本大致持平。因此,初期设备的低价带来的也许是后期维护费用的高昂。以光网络市场为例, 2000年的1个10 Gbit/s的光电转换模块可以卖到30~40万元,而2008年降至3~4万元。如此的价格,抑制了新技术的应用。对于光子集成新技术产品而言,其新增加的功能使初期网络成本有所上升,但从长远来看,集成度和功耗的降低, SDH设备投资的减少,运维成本的降低,使整个网络成本得以降低。然而在目前集中采购的模式下,新技术设备往往得不到应用。
(3)转换成本。新技术取代旧技术的另一个阻碍就是采用不同技术之间的转换成本。转换成本包含运营商和供应商的关系成本、网络建设和运维的习惯成本、新技术标准制定成本、新技术培训和学习成本等。以光网络为例,运营商为了保持传统波分网络规划和采购流程,在不确定业务的流量和流向时,往往提前采购和部署冗余的光电转换模块,以适应网络扩容时的快速开通。但是同时,提前部署的光电转换模块有可能在后续不使用,浪费了一定的设备投资,占用了机房面积和功耗。光子集成技术在业务灵活性方面比传统的设备有了很大的提高,无需提前部署设备,但是需要改变现有的规划和采购流程,会带来一定的转换成本。从目前的实践来看,运营商宁可牺牲一部分的设备成本而保持原有的流程,转换成本的存在也会导致新技术设备不能很快的得到应用。
四、新技术展望
综上所述,一方面,运营商对新技术采用存在着延迟;另一方面,只有技术革命才能创造新的市场。一个器件的创新往往会导致光传输设备跳跃式演进。从长远来看,尤其是在中国政府倡导节能减排的背景下,光子集成技术最终会得到广泛应用,但是这需要运营商和设备供应商的共同努力。运营商需要改变现有的采购思路,在考察设备初期价格时,也应全面考察整个网络的建设成本和运维成本。同时,运营商也有责任推动国内厂商对于新技术的研发[7],只有新技术在网络中得到了试用和认可,才有可能带动国内厂商对于该领域研发的投入,最终共同推动技术的进步。
参考文献:
[1] Nagarajan R.Large scale photonic integrated circuits[J]. IEEE JSTQE, 2005, 11(1): 50~65.
[2] Aghion P, Bloom N, BlundellR, et a.l Competition and innovation: an invertedU relationship[D]. Boston: Harvard Busi-ness School ofHarvardUniversity, 2002.
[3] KatzM L, Shapiro C.Network externalities, competition, and compatibilityAmerican[J]. Economic Review, 1985, 75(3):424~440.
[4] ShyO.Technology revolutions in the presence ofnetwork externalities[J]. International Journalof IndustrialEconomics, 1996,14: 785~800.
[5]张保胜.网络产业:技术创新与竞争[M].北京:经济管理出版社, 2007.
[6] KelmpererP D.Competition when consumers have switching cost[J].RAND Journal ofEconomics, 1987, 18: 138~150.
[7] Kristiansen, Gaard E.R&D in the presence of network externalities: timing and compatibility[J].RAND Journal ofEconom-ics, 1998, 29(3): 531~547.
