為了實現更大容量的光交換，需要突破矩陣光開關的規模化“瓶頸”。微機電光開關（MEMS）、循環陣列波導光柵（CAWG）、波長選擇開關（WSS）等具有多端口規模化特征，能夠實現良好的模塊化擴展，具有使交換容量倍增的潛力。MEMS、CAWG、WSS 在大型數據中心、大容量光交叉連接、靈活柵格光分插復用等系統的應用中具有獨特優勢和良好前景。

　　大容量光交換的需求來自于網絡流量的迅猛增長，尤其是互聯網流量的指數式增長。自從1993 年提出“信息高速公路”以來，引發了全球建設“信息高速公路”的浪潮，發展到今天，數據業務已經完全取代話音業務，成為網絡的主導業務，網絡視頻、云計算、物聯網等進一步加速了這一進程，至此，互聯網流量以40%復合年均增長率增長。

　　隨著2012 年又提出了“大數據時代”的來臨，數據的價值更加豐富，數據的種類更加多樣，進一步加劇了數據流量的“爆漲”。

　　網絡節點的處理能力一直是“信息高速公路”的“瓶頸”，此問題已愈加突出，迫切需要研究和發展新型大容量的節點處理技術。學術界主要從兩個方面進行了探索。其一，以分組交換為核心的集群式大容量路由器技術，不斷地提高路由器的吞吐量，十余年來從吉比特每秒發展到太比特每秒量級，即將邁入帕比特每秒量級。其二，以電路交換為核心的大容量電交叉和光交叉系統，亦從吉比特每秒量級發展到太比特每秒量級量級，但從公布的數據來看，其最大容量仍落后于路由器。本文將對此兩方面做簡單回顧，然后，重點探討后者的關鍵技術、大容量擴展方法與典型應用示例。

　　1 交換容量增長之路

　　為了應對互聯網流量的指數式增長，業界一直沒有停止追求大容量節點交換的努力，細分為3 條技術路徑：路由器（IP）、光傳送網（OTN）、光交叉連接（OXC），形成了你追我趕之勢，如同“龜免賽跑”，強有力地推動了“信息高速公路”的發展進程，時至今日，仍未停歇。

　　（1）路由器

　　路由器是一種基于IP 分組的存儲轉發技術，是互聯網的基石，自20世紀90 年代中后期發展以來，可謂進步神速。

　　2004 年，思科公司推出了電信級路由系統（CRS-1），因其創紀錄的超大吞吐量而被收入《吉尼斯世界記錄大全》。它基于集群方式，采用三級自路由Benes 架構，最多可以支持1 152 個40 Gb/s 的線卡插槽，是當時業界唯一可以擴展到92 Tb/s 的電信級路由系統。時隔6 年之后，2010年，思科又宣布推出CRS-1 的升級產品-- 新型運營商級路由系統（CRS-3），流量處理能力是其前身CRS-1 的3 倍多，最高可達322 Tb/s。

　　此時，中國的路由器研發生產能力也有了重大突破。2009 年，中國設備供應商宣布推出采用自主芯片的超大容量集群路由器ZXR10 T8000，可提供1 024 個100G 接口，最高交換容量可達200 Tb/s。2012 年，中國設備供應商推出的高性能核心交換機具備無阻塞三級CLOS 交換架構，業務板卡與交換網板正交設計，實現多級多平面交換，單槽位支持2T 帶寬（可平滑演進至4T），整機容量提升至64 Tb/s 交換容量。

　　（2）光傳送網

　　光傳送網對各種高速傳輸的時分復用信號進行封裝、交叉、分插、疏導和傳輸，是“信息高速公路”的基礎性承載平臺。

　　2007 年，中國設備供應商宣布推出OTN 產品，高端系統集成了可重構光分插復用（ROADM）、太比特統一交換、自動交換光網絡/通用多協議標記交換（ASON/GMPLS）智能控制、100 Mb/s~100 Gb/s 全顆粒調度、10~400 Gb/s 高速傳送等功能，單子架12.8 Tb/s 交叉的超大容量調度，未來可擴展至20 Tb/s+ 交叉。但是，總體上OTN 容量都不及路由器的容量322 Tb/s，相差一個量級。

　　（3）光交叉連接

　　光交叉連接直接在光層提供波長顆粒的透明交換，其發展歷程可謂起伏曲折，在發明了三維微機電光開關（MEMS）之時發展到頂峰，最后演變成今天的多維度ROADM。

　　早在1999 年11 月，原朗訊公司以貝爾實驗室技術-- 微機械光開關（MEMS）為基礎，推出了256×256全光交叉連接--WaveStar LambdaRouter，是當時世界上第一個可商用化的全光交叉連接系統，作為當時光通信會展的一顆明星而轟動一時。