论文关键词:网络外部性　技术创新　光子集成技术　全光 通信

　　论文摘要:光子集成技术是光纤通信最前沿、最有前途的领域。当人们还在固守着“全光通信”的思路时,网络已在悄然改变。但是,当采用传统技术的光网络设备已经在网络中广泛应用,运营商在面对新技术时,往往会出现选择延迟的效应。文章从网络规模和兼容性、技术创新程度、初期 投资 以及转换 成本 等的角度,分析了运营商对于新技术采用延迟的内在原因。通过理论和实践结合的方式,分析了光子集成技术在

　　一、引言

　　在中国互联网发展了近10年,中国已经成为世界上带宽消耗增长最快的国家。运营商正在考虑新一轮的传送网建设和改造,以适应ip业务的发展。

　　光子集成技术是光纤通信最前沿、最有前途的领域。当人们还在固守着“全光通信”的思路时,网络已在悄然改变。节点设备需要光电变换,通过“光-电-光( o-e-o)”才能将信号进行整形和放大,从而传给 计算机 。infinera的技术就是这样,“没有人想过要将高密集波分复用(dwdm)系统做在一个芯片上,也没有人试着这么做过”, infinera将不可能的事情变成可能。光子集成技术顺应了时代发展,将一个dwdm系统做在一个芯片中,光子集成比传统的分立o-e-o处理降低了成本和复杂性,以更低的成本构建一个具有更多节点的全新的网络结构;更多的节点意味着更灵活的接入,以及更有效的维护和故障处理。Www.11665.cOM[1]

　　一个器件的创新往往会导致光传输设备跳跃式演进。是继续采用传统分离器件还是选择光子集成技术,在网络效应条件下,运营商对选择新技术存在着延迟的效应。

　　二、运营商对新技术采用延迟现象的理论分析

　　信息产业中,由于需求方规模 经济 的作用,消费者在使用新技术产品时会非常小心,害怕选择了失败者而被无价值的设备所困扰,所以在新技术采用的过程中往往伴随着对未来规模的预期。在新技术采用的分析中,静态分析可以采用博弈论方法,消费者对新技术有不同的偏好,因此会出现“超额惯量”或者“超额动量”。在网络效应条件下,超额动量的例子是很少的,新技术往往会出现暂时的停滞[2-3]。

　　本文采用“迭代经济”模型进行动态分析[4-5]。假设新技术在t0时间出现,但是运营商在新技术出现了若干年后(t=t0+d年)才采用新技术建设自己的网络,则nt可以代表t时间新建的网络数量,nt-1代表t时间之前的网络数量; tt表示新技术在t时间的质量, tt0表示在新技术出现以前的旧技术质量。如果t时间运营商在新建网络中采用原有旧技术时,效用函数为（1）如果t时间运营商在新建网络中采用新技术时，效用函数为（2）式中。代表新技术和旧技术直接的兼容程度，0< c<1当目仅当采用新技术的效用函数大于采用原有技术时，即（3）运营商才愿意在t时间采用新技术建设网络。

　　假设效用函数是关于技术质量和网络规模的增函数,t和n归一化后,采用电路仿真业务(ces,circuit emulation service)函数对以上效用函数求解,则

　　如果t和n满足完全替代,α→1,即技术的质量和网络规模满足单调增函数。当α=1时, t的增加和n的增加效用完全相同。如果t和n满足完全互补,α→-1,即技术的质量和网络规模满足单调减函数。当α=-1时, t的增加相当于n的减少。将式(4)代入式(3),得到（5）

　　1.网络规模和新技术采用延迟的关系

　　为了研究网络规模和新技术采用延迟的关系,假定新旧网络的兼容性c=0·5,并且技术的进步和网络的规模效应完全替代α=1;网络规模的增长满足线性增长曲线,即η=1;技术质量的提高满足摩尔定律,即θ=2。则（6）将式(6)代入式(5)中,取不同的n0进行计算得到表1所示结果。从表1可以看出,随着n0的增加,d值也会增加;随着初始网络规模的增加,技术采用延迟的时间会越长。

　　

　　2.创新程度、兼容性和新技术采用延迟的关系

　　为了研究网络兼容性、创新程度和新技术采用延迟的关系,假定初始网络规模n0=3,其增长满足线性增长曲线,即η=1;技术的进步和网络的规模效应完全替代α=1;技术创新程度和兼容性成反比,即有nt=ηtn0,c=1/θ(7)将式(7)代入式(5),取不同的技术质量因子θ进行计算得到表3所示结果。从表2可以看出,随着θ的增加, d的值会减少;随着新技术质量的提高,技术采用延迟的时间会减少。但是同时可以看到,由于技术创新程度往往和兼容性存在着负相关性,网络兼容性随着技术质量的提高会降低,在一定程度上降低了技术创新带来的优势。

　　

　　三、光子集成新技术产品在中国市场的实践

　　从上述的理论分析可以看出,在存在着网络效应的信息产业中,运营商对于网络新技术采用将出现延迟。一方面,运营商的网络存在着网络外部性,即采用新技术的网络可能会与已有的网络基础存在不兼容或者部分兼容的现象,在一定时间内会减弱新技术网络带来的优势。同时运营商已经拥有了强大的网络基础,新技术的采用会带来一定的转换成本[6],这些因素都会导致运营商在选择新技术时非常谨慎。本文将从光网络技术创新的市场实践进一步分析该现象。

　　从20世纪末,互联网迅速发展,光网络技术作为提供互联网带宽的最基本网络,在短短的10年内,光纤的传输速率增长了近1 000倍。光纤传输能力的提高主要得益于光器件的技术进步和成本的降低。然而人们对带宽的需求是无止境的,但是运营商并不愿意为不断增长的带宽买单。现在的光器件供应商已经将工厂搬到了人工成本很低的国家,单个分离器件成本已经接近边际成本,光网络设备成本不能再逐年降低,将在一段时间内出现一个价格的瓶颈。

　　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.