专访OSA新任Fellow,Verizon光通信专家夏铁君博士
发布时间：2013-04-05 10:23:30 热度：6905
4/2/2013, 今年OFC/NFOEC开幕第一天的全体大会上，美国光学学会（OSA）向新当选的Fellow（可翻译为会士，OSA最高一级会员）颁发证书，其中一位华裔专家夏铁君博士吸引了编辑的注意。前一天在有关SDM技术的研讨会上，这位英文名为Tiejun J. Xia的学者的发言就给包括编辑在内的许多人留下了深刻印象。巧的是在18日晚上PSA举办的特别活动上，编辑再次遇到他。在日海通信总裁王文生的特别帮助下，夏博士爽快答应了接受光纤在线的专访。3月19日一早在会展中心对面的希尔顿酒店一角，编辑有幸向这位光通信前辈请教关于光通信发展以及做学问的许多问题。
问：您能先介绍一下自己的经历吗？您是什么时候进入光通信领域的？
夏：我是文革后第一批大学生，中科大77级，读的是空间物理。然后到浙大念的研究生，毕业以后留校，在物理系教书。后来又出国。在中佛罗里达大学的光学研究中心读的PhD。1994年博士毕业。后去密西根大学做专职研究员。1998年到电信运营商MCI工作。我在博士阶段做的方向是非线性光学研究，正式进入光通信领域应该是从密西根大学做研究员的时候开始的。那个时候我们就在做100G的研究，是全世界最早的，那还是1996年前后。2000年正赶上光通信高潮的时候，和许多人一样，我从运营商出来加入一家名叫Chorum的光器件初创公司。这家公司主要研发基于晶体的光器件产品。我在里面主要负责先进技术研发部门，开发了色散补偿和动态偏振补偿等技术。可惜后来这个公司没有成功，于是我又重新加入了MCI。2005年MCI被Verizon收购，我在里面一直工作到现在。
问：您在Verizon主要做哪方面的工作呢？
夏：Verizon是美国第二大电信运营商，规模仅次于AT&T。在无线通信方面居全美第一。在Verizon，我们这个部门主要负责光通信方面的技术研究和规划。我们的工作重心是新技术的开发和应用，分析这些技术在不久的将来对光通讯网络能带来什么样的益处。因为如此，我们有机会开展一些针对最新的光通信技术方面的工作。2007年我们在全世界第一个实现了基于实际网络的100Gbps载荷传输。自那以后，Verizon在高速高容量光通讯技术的开发上，始终处于世界领先地位。目前在业界，提到高速光通讯的推动者，人们首先想到的就是Verizon，这样的印象，就来自于我们的工作。本次大会我们有一篇PDP文章，报告我们最新的基于现有光纤网络上的超高容量传输（PDP5A.4）。现有网络上的光纤是多年来陆续铺就的，和实验室中常用的超低耗大截面新光纤不同。虽然新光纤可以支持更大的容量，但是，更换整个网络的光纤是一笔巨大的投资，运营商一般不愿意去做，除非十分必要。因此，运营商相当看重如何在现有光网络上实现高容量传输。目前，在现有的光网络上，在超长距离上我们实现了40.5 Tbps的传输，在中距离上实现了54.2 Tbps的传输。不知是否有人能在不久的将来打破这个记录。就具体技术而言，在这次试验中用了相干检测，PM-8QAM调制（超长距离）和PM-16QAM调制（中距离），Nyquist波形, 和自适应FEC，它可以根据通道的信号情况调整overhead。总共用了41个超级通道，每个超级通道有8个分波。以16QAM为例，每个分波24.8 GBd，乘以2倍的偏振复用，乘以8个分波，再乘16QAM的4倍复用，去掉20% FEC的影响，最后乘以41个超级通道，总的可用容量就是54.2 Tbps。公司里的研发工作和学校里的科研有些不一样。我们这里特别重视技术在实际网络上的应用。可以说我们既要技术的先进性，也要技术的实用性。这个是我们工作的特点。
问：您怎样看光通信技术今天的发展？光通信技术现在到底发展到了一个什么样的程度？
夏：光通信技术发展到今天，容量方面的研究基本可以告一段落了。除非更新整个光纤网络，否则容量水平不会有突破性的提高了。那么下一步要做什么？就是要解决一个矛盾。现在，传输容量的需求还在以较高的百分比增长，但运营商的营收却不能成比例地增长。现在北美的主要运营商的收入增长都是很低的个位数，但是网络流量的增长却是30-40%，这是一个很实际的问题。这个问题怎么解决？解决的办法就是要提高网络的效率。网络效率的提高可以来自很多方面。打个比方，流量的增长大部分来自终端用户，比如视频的大量下载。这里面就存在一个在存储和传输之间进行优化的问题。如果偏于传输，网络的负担就会加重。反过来如果偏于存储，那么存储媒介的建设费用就会比较高。基本的想法是根据实际情况不断优化两者之间的比例，让核心网络流量和边际网络流量的比例慢慢降下来。
另外一个很热的方向就是SDN。SDN的好处是一套调配控制系统可以同时控制网络的多个区域（domain）和多个层面(layer)。这样网络就能根据传输的需求自动调配网络资源，提高资源的使用效率。目前许多全球规模的运营商的网络管理还不是全自动的，在网络资源的调配上还有许多人工的参与。将SDN引入传输网络，其最终目标就是要实现网络管理全自动化。当然，网络的演进从来不是一蹴而就的。目前大家都在研究如何把这个概念合理地用上去。这应该也是大型运营商下一步工作的重点之一。
问：现在的光通信，物理层的东西似乎逐步让位给数据层，甚至更高层面的东西。算法，软件大量进入光通信的研究。您是学物理出身，您怎么看这一现象？
夏：光通信是一个非常活跃的领域。所谓非常活跃就是永远有新的东西进来。新的东西不可能都是你以前熟悉的东西，学过的东西。我想在光通信行业的人要有一个态度，无论你的背景是什么，都要准备随时接受新的东西。很多非物理层的新东西，对于学物理出身的光通信人来说并不算是很难的东西。相反，如果让学IT的人来接受物理层的东西，难度相对来说可能大得多。现在的技术融合实际上是一个很好的扩大知识面的机会。最好的结果就是，从事光网络研发的人员对网络的各个层面都有比较细致的了解。这样，虽然立足于物理层，但是对于整个网络，它的架构，它能提供的服务，它的管理和运营，有一个清晰的图像。以OTN的标准G.709为例，如果你一直和光器件打交道，对这个标准不熟悉。那么，就把这个标准找来，找个时间静下心来读一读。尤其是前面几十页，把那些缩写，术语记一记，你马上就清楚它是怎么一回事了。另外，学习新东西也是个习惯问题。比如在我们那里，星期五下午会有一段时间大家在一起喝喝咖啡，聊一聊听到的新东西，交流一下新的想法。其实这也和培养创新的态度是有关的。这些年来，我们非常注意技术的创新，我在Verizon已经拥有近七十项批准的或待批的美国专利。在Verizon我们不光做光通信，还帮助公司提倡创新文化。2011年公司专门为我们制作了一段视频放在YouTube上，以示公司对创新的重视。国内优酷上有这段视频的翻译版。
夏铁君博士
问：您刚才提到创新，这次的OFC上，可以看到中国绝大多数企业在创新这一层面同国外同行差距依然明显。您来美多年。您怎样看美国的创新文化，在美国做科研的创新环境？
夏：我觉得创新非常重要， 因为历史上出现的很多重要的东西都是从一个很小的新主意开始的。至于美国的创新环境怎样，我想借用最近出版的畅销书《李光耀—一位高手对世界前途的看法》中的一个词来回答。他在书中谈到美国为什么这么富有创新精神时，用了一个词，叫“no grooved thinking”，就是说人们在思考时喜欢不落窠臼。每个人都有他自己的独立思考，不用担心自己的想法和别人不同，也不需要与权威的想法保持一致。我觉得这个是很关键的。这造成了美国人的思维非常活跃，想法很多。当然不是所有的新想法都是有价值的，大多数可能是垃圾想法。但是没关系，想法一多，自然产生新的、有价值的想法的机会就大了，这是一个简单的统计学原理。这大概就是美国始终在创新方面不落后于人的原因吧。
具体到中国企业的创新，我平常也接触一些到美国来发展的中国公司。我觉得这里面有一个思维定态的问题。光想着和国际接轨是不够的。“接轨”就是想办法跟上别人，这大概与创新还有一定的距离。如果反过来想，把立足点移到“我来创造一些新事物，让美国公司跟我学，同我接轨”，境界就不一样了。这样就会逼着你自己去创新，走前人没有走过的路。我想，中国的企业需要后一种心态。其实在美国，大家都觉得中国人在掌握学问上是很优秀的。只是在如何灵活创新地应用所掌握的学问方面，还有较大的可以改进的空间。相比起来，美国企业的眼光比较长远，愿意在研发上进行投资。中国有条件的企业也应该有这个眼光，不能短视。所有稳固的发展都是需要积累的。Intel就是个很好的例子，每一步都走得很踏实。做光通信也一样，一定要不断积累，才能不断走上去。
问：您能对国内一些光通信的学者建议有什么方向好做吗？
夏：其实光通信还有很多问题没有解决，有很多东西可以做。举个例子，光信号的全光再生问题虽然已经研究了几十年，到现在还是没有解决。如果一时做不到全光再生，低噪声光放大器也是一个不错的方向。只要光信号被放大而噪声增加不多，就是很大的成绩。另外，400G的标准已经在讨论，而400G的光插件还没有定论。把400G光插件做到既紧凑又经济，就是件了不起的事。这里面硅集成光学（Silicon Photonics）应该可以发挥很大的作用。Silicon photonics正在攻坚阶段，里面机会很多。当它普及以后，光通信会再一次改观。像这样的题目，只要注意观察，多的是。美国有句话叫“没有什么是完美的”。既然不完美，就一定有改进的空间。如果有这样的心态，找到好的研究题目应该是不难的。
问：最后一个问题，您是行业前辈。能不能请您以这一身份对新进入光通信行业的学生提点建议？
夏：我想用多年前对新入学的大学生的话来回答你这个问题。那时我在浙大教混合班的物理课。混合班就是尖子班，由每个专业新生中的前三名组成。在课堂上，也有同学问我对他们成长的建议。我说，你们这些尖子生，一点都不应该自满。进尖子班，只说明你们考试的分数高，但这并没有给你们的前途打包票。将来决定你们前途的，有几个重要的因素。其中之一就是掌握知识要扎实。扎实的意思不仅仅是掌握了书本上教的内容，而是比这个更多。我曾经给同学们出过一道难题，让他们告诉我书上的第七页和第八页之间说了什么。这确实是个难题，第七页和第八页是同一书页的两面，它们之间是看不到任何东西的。这句话的意思就是告诉大家，读一本书，不仅要了解书上说了的东西，还要了解书上没说的东西，这样才算是把这本书真正看懂了，把内容掌握全面了。学知识一定要学得非常扎实，要吃透，这个就是我的体会。另一个重要因素就是要注意培养自己的创新精神。我以前写过一篇有关创新的文章，大意是说创新其实并不困难，只要从关注CPN出发就行了。什么是CPN？就是“挑战、问题、和需求”的缩写。如果看到CPN，就已经走到创新的半路了。接下去是调动自己掌握的知识和经验，寻找与现存途径都不相同、但效果更好的途径。在这里，“不同”和“更好”是同等重要的。没有“不同”，就谈不上创新；没有“更好”，这个“不同”就没有意义了。所以要注意扎实掌握知识和培养创新精神这两条。有了这两条，想不出头都难。
问：您能先介绍一下自己的经历吗？您是什么时候进入光通信领域的？
夏：我是文革后第一批大学生，中科大77级，读的是空间物理。然后到浙大念的研究生，毕业以后留校，在物理系教书。后来又出国。在中佛罗里达大学的光学研究中心读的PhD。1994年博士毕业。后去密西根大学做专职研究员。1998年到电信运营商MCI工作。我在博士阶段做的方向是非线性光学研究，正式进入光通信领域应该是从密西根大学做研究员的时候开始的。那个时候我们就在做100G的研究，是全世界最早的，那还是1996年前后。2000年正赶上光通信高潮的时候，和许多人一样，我从运营商出来加入一家名叫Chorum的光器件初创公司。这家公司主要研发基于晶体的光器件产品。我在里面主要负责先进技术研发部门，开发了色散补偿和动态偏振补偿等技术。可惜后来这个公司没有成功，于是我又重新加入了MCI。2005年MCI被Verizon收购，我在里面一直工作到现在。
问：您在Verizon主要做哪方面的工作呢？
夏：Verizon是美国第二大电信运营商，规模仅次于AT&T。在无线通信方面居全美第一。在Verizon，我们这个部门主要负责光通信方面的技术研究和规划。我们的工作重心是新技术的开发和应用，分析这些技术在不久的将来对光通讯网络能带来什么样的益处。因为如此，我们有机会开展一些针对最新的光通信技术方面的工作。2007年我们在全世界第一个实现了基于实际网络的100Gbps载荷传输。自那以后，Verizon在高速高容量光通讯技术的开发上，始终处于世界领先地位。目前在业界，提到高速光通讯的推动者，人们首先想到的就是Verizon，这样的印象，就来自于我们的工作。本次大会我们有一篇PDP文章，报告我们最新的基于现有光纤网络上的超高容量传输（PDP5A.4）。现有网络上的光纤是多年来陆续铺就的，和实验室中常用的超低耗大截面新光纤不同。虽然新光纤可以支持更大的容量，但是，更换整个网络的光纤是一笔巨大的投资，运营商一般不愿意去做，除非十分必要。因此，运营商相当看重如何在现有光网络上实现高容量传输。目前，在现有的光网络上，在超长距离上我们实现了40.5 Tbps的传输，在中距离上实现了54.2 Tbps的传输。不知是否有人能在不久的将来打破这个记录。就具体技术而言，在这次试验中用了相干检测，PM-8QAM调制（超长距离）和PM-16QAM调制（中距离），Nyquist波形, 和自适应FEC，它可以根据通道的信号情况调整overhead。总共用了41个超级通道，每个超级通道有8个分波。以16QAM为例，每个分波24.8 GBd，乘以2倍的偏振复用，乘以8个分波，再乘16QAM的4倍复用，去掉20% FEC的影响，最后乘以41个超级通道，总的可用容量就是54.2 Tbps。公司里的研发工作和学校里的科研有些不一样。我们这里特别重视技术在实际网络上的应用。可以说我们既要技术的先进性，也要技术的实用性。这个是我们工作的特点。
问：您怎样看光通信技术今天的发展？光通信技术现在到底发展到了一个什么样的程度？
夏：光通信技术发展到今天，容量方面的研究基本可以告一段落了。除非更新整个光纤网络，否则容量水平不会有突破性的提高了。那么下一步要做什么？就是要解决一个矛盾。现在，传输容量的需求还在以较高的百分比增长，但运营商的营收却不能成比例地增长。现在北美的主要运营商的收入增长都是很低的个位数，但是网络流量的增长却是30-40%，这是一个很实际的问题。这个问题怎么解决？解决的办法就是要提高网络的效率。网络效率的提高可以来自很多方面。打个比方，流量的增长大部分来自终端用户，比如视频的大量下载。这里面就存在一个在存储和传输之间进行优化的问题。如果偏于传输，网络的负担就会加重。反过来如果偏于存储，那么存储媒介的建设费用就会比较高。基本的想法是根据实际情况不断优化两者之间的比例，让核心网络流量和边际网络流量的比例慢慢降下来。
另外一个很热的方向就是SDN。SDN的好处是一套调配控制系统可以同时控制网络的多个区域（domain）和多个层面(layer)。这样网络就能根据传输的需求自动调配网络资源，提高资源的使用效率。目前许多全球规模的运营商的网络管理还不是全自动的，在网络资源的调配上还有许多人工的参与。将SDN引入传输网络，其最终目标就是要实现网络管理全自动化。当然，网络的演进从来不是一蹴而就的。目前大家都在研究如何把这个概念合理地用上去。这应该也是大型运营商下一步工作的重点之一。
问：现在的光通信，物理层的东西似乎逐步让位给数据层，甚至更高层面的东西。算法，软件大量进入光通信的研究。您是学物理出身，您怎么看这一现象？
夏：光通信是一个非常活跃的领域。所谓非常活跃就是永远有新的东西进来。新的东西不可能都是你以前熟悉的东西，学过的东西。我想在光通信行业的人要有一个态度，无论你的背景是什么，都要准备随时接受新的东西。很多非物理层的新东西，对于学物理出身的光通信人来说并不算是很难的东西。相反，如果让学IT的人来接受物理层的东西，难度相对来说可能大得多。现在的技术融合实际上是一个很好的扩大知识面的机会。最好的结果就是，从事光网络研发的人员对网络的各个层面都有比较细致的了解。这样，虽然立足于物理层，但是对于整个网络，它的架构，它能提供的服务，它的管理和运营，有一个清晰的图像。以OTN的标准G.709为例，如果你一直和光器件打交道，对这个标准不熟悉。那么，就把这个标准找来，找个时间静下心来读一读。尤其是前面几十页，把那些缩写，术语记一记，你马上就清楚它是怎么一回事了。另外，学习新东西也是个习惯问题。比如在我们那里，星期五下午会有一段时间大家在一起喝喝咖啡，聊一聊听到的新东西，交流一下新的想法。其实这也和培养创新的态度是有关的。这些年来，我们非常注意技术的创新，我在Verizon已经拥有近七十项批准的或待批的美国专利。在Verizon我们不光做光通信，还帮助公司提倡创新文化。2011年公司专门为我们制作了一段视频放在YouTube上，以示公司对创新的重视。国内优酷上有这段视频的翻译版。
夏铁君博士
问：您刚才提到创新，这次的OFC上，可以看到中国绝大多数企业在创新这一层面同国外同行差距依然明显。您来美多年。您怎样看美国的创新文化，在美国做科研的创新环境？
夏：我觉得创新非常重要， 因为历史上出现的很多重要的东西都是从一个很小的新主意开始的。至于美国的创新环境怎样，我想借用最近出版的畅销书《李光耀—一位高手对世界前途的看法》中的一个词来回答。他在书中谈到美国为什么这么富有创新精神时，用了一个词，叫“no grooved thinking”，就是说人们在思考时喜欢不落窠臼。每个人都有他自己的独立思考，不用担心自己的想法和别人不同，也不需要与权威的想法保持一致。我觉得这个是很关键的。这造成了美国人的思维非常活跃，想法很多。当然不是所有的新想法都是有价值的，大多数可能是垃圾想法。但是没关系，想法一多，自然产生新的、有价值的想法的机会就大了，这是一个简单的统计学原理。这大概就是美国始终在创新方面不落后于人的原因吧。
具体到中国企业的创新，我平常也接触一些到美国来发展的中国公司。我觉得这里面有一个思维定态的问题。光想着和国际接轨是不够的。“接轨”就是想办法跟上别人，这大概与创新还有一定的距离。如果反过来想，把立足点移到“我来创造一些新事物，让美国公司跟我学，同我接轨”，境界就不一样了。这样就会逼着你自己去创新，走前人没有走过的路。我想，中国的企业需要后一种心态。其实在美国，大家都觉得中国人在掌握学问上是很优秀的。只是在如何灵活创新地应用所掌握的学问方面，还有较大的可以改进的空间。相比起来，美国企业的眼光比较长远，愿意在研发上进行投资。中国有条件的企业也应该有这个眼光，不能短视。所有稳固的发展都是需要积累的。Intel就是个很好的例子，每一步都走得很踏实。做光通信也一样，一定要不断积累，才能不断走上去。
问：您能对国内一些光通信的学者建议有什么方向好做吗？
夏：其实光通信还有很多问题没有解决，有很多东西可以做。举个例子，光信号的全光再生问题虽然已经研究了几十年，到现在还是没有解决。如果一时做不到全光再生，低噪声光放大器也是一个不错的方向。只要光信号被放大而噪声增加不多，就是很大的成绩。另外，400G的标准已经在讨论，而400G的光插件还没有定论。把400G光插件做到既紧凑又经济，就是件了不起的事。这里面硅集成光学（Silicon Photonics）应该可以发挥很大的作用。Silicon photonics正在攻坚阶段，里面机会很多。当它普及以后，光通信会再一次改观。像这样的题目，只要注意观察，多的是。美国有句话叫“没有什么是完美的”。既然不完美，就一定有改进的空间。如果有这样的心态，找到好的研究题目应该是不难的。
问：最后一个问题，您是行业前辈。能不能请您以这一身份对新进入光通信行业的学生提点建议？
夏：我想用多年前对新入学的大学生的话来回答你这个问题。那时我在浙大教混合班的物理课。混合班就是尖子班，由每个专业新生中的前三名组成。在课堂上，也有同学问我对他们成长的建议。我说，你们这些尖子生，一点都不应该自满。进尖子班，只说明你们考试的分数高，但这并没有给你们的前途打包票。将来决定你们前途的，有几个重要的因素。其中之一就是掌握知识要扎实。扎实的意思不仅仅是掌握了书本上教的内容，而是比这个更多。我曾经给同学们出过一道难题，让他们告诉我书上的第七页和第八页之间说了什么。这确实是个难题，第七页和第八页是同一书页的两面，它们之间是看不到任何东西的。这句话的意思就是告诉大家，读一本书，不仅要了解书上说了的东西，还要了解书上没说的东西，这样才算是把这本书真正看懂了，把内容掌握全面了。学知识一定要学得非常扎实，要吃透，这个就是我的体会。另一个重要因素就是要注意培养自己的创新精神。我以前写过一篇有关创新的文章，大意是说创新其实并不困难，只要从关注CPN出发就行了。什么是CPN？就是“挑战、问题、和需求”的缩写。如果看到CPN，就已经走到创新的半路了。接下去是调动自己掌握的知识和经验，寻找与现存途径都不相同、但效果更好的途径。在这里，“不同”和“更好”是同等重要的。没有“不同”，就谈不上创新；没有“更好”，这个“不同”就没有意义了。所以要注意扎实掌握知识和培养创新精神这两条。有了这两条，想不出头都难。
