光网络架构何去何从？迈向光处理使能的范式

在光网络架构的各个方面中，在中间节点处理过境业务是其分类的决定性特征。在此背景下，从第一代光-电-光（O-E-O）模式向第二代光旁路（optical-bypass）的过渡，标志着光传输网络向更高网络效率重新设计的范式转变。在过去二十年中，光旁路操作已成为大多数运营商在城域与骨干网中采用的既定（de facto）方法，且基本未变。然而，在光旁路网络中，穿越同一中间节点的过境光路径必须在时域、频域或空域中分离以避免对抗性干扰，这一事实似乎是一个关键缺陷，因为此类光路径在光域中的相互作用可实现高效计算及/或信号处理操作以节省频谱资源。受光信号处理技术加速进展以及计算与通信融合的启发，我们在本文中引入一种面向未来光网络的新架构范式，并强调该新架构如何有望打破现状（status quo）。事实上，我们的方案核心在于利用中间节点处过境光路径的叠加来生成频谱效率更高的光路径，以及如何从网络设计角度把握这一机遇。我们给出两个案例研究，分别为光聚合与光 XOR 编码，以展示光处理使能操作相较于其对应光旁路的优势。基于实际网络拓扑的数值结果表明，采用光处理网络可实现高达 $30\%$ 的频谱节省。