光路由器 結合光層傳輸與網路層路由功能，實現「路由與交換一體化」。本文解析其核心基礎技術成熟度、IP 與 WDM 整合架構、現有傳送網 (SDH/WDM) 局限與 40G/PTN 演進路徑。
一、光路由器基礎技術已實用化
1. 資料處理效率、光緩存與資料同步
- 光迴路交換 (OCS)、光封包交換 (OPS)、光突發交換 (OBS) 三大範式。
- OBS 結合封包交換統計多工優勢與波長路由透明傳輸優勢，為主流研究方向。
- 標籤光突發交換 (LOBS)：引入 MPLS 標籤機制，實現光層路由查找與交換一體化，可與光層信令 (OLS) 無縫整合。
- 光緩存 (Fiber Delay Lines, FDL) 解決輸出埠衝突，提供微秒級緩衝；全光緩存仍屬研究階段，工程部署多採電光轉換緩存 (O-E-O)。
2. IP 與 WDM 整合技術
- MPLS (多協定標籤交換)：IP 層標籤交換，支援流量工程、VPN、QoS。
- OLS (光標籤交換)：以光波長為標籤，實現光層交換與保護。
- MPLS-over-OLS / IP-over-WDM：協議簡化 (疊加層減少)、資料速率與格式透明、網路可配置性強 (軟體定義光網路雛形)。
- 優於傳統 IP-over-ATM-over-SDH-over-WDM 多層疊加架構。
二、路由器與光傳送網技術演進
現有傳送網局限
| 技術 | 核心特性 | 局限 |
|---|
| WDM | 多波長大容量透明傳輸 | 以點對點為主、缺乏網管維護手段、10G 系統無法滿足 40G 路由器介面需求 |
| SDH | 電層交叉、靈活調度/保護 | VC-4 顆粒度固定、單通道、容量增長與顆粒度雙重受限、難支撐 IP 爆發增長 |
演進關鍵技術
- 40G/100G WDM 系統：滿足路由器 40G/100G 介面組網需求，減少中繼節點，簡化維護。
- PTN (Packet Transport Network)：基於 MPLS-TP，支援 L2VPN/L3VPN、同步時鐘 (SyncE/IEEE 1588v2)、OAM、保護倒換 < 50ms。
- 應用：3G/4G/5G 基站回傳、企業專線、軟交換語音承載。
- 定位：介於接入層與核心層，彌補純 WDM 缺乏封包處理與 SDH 顆粒度過大的空白。
- OTN (光傳輸網) + 開放光網路 (Open ROADM)：標準化光層介面，支援白盒光傳輸設備互操作。
未來展望：光路由器關鍵突破點
- 全光緩存 (光子晶體、慢光效應) 實用化，消除 O-E-O 轉換功耗與延遲。
- 光標籤交換 (OLS/MPLS-TP) 與 SDN 控制器深度整合，實現端到端切片與意圖驅動網路。
- 相干光模組 (Coherent Optics) 直接插接路由器 QSFP28/OSFP 介面，省略獨立傳送設備 (IP over DWDM)。
- 量子金鑰分發 (QKD) 整合於光層，提供物理層加密安全性。
光路由器技術正從「實驗室樣機」走向「商用部署」，將重塑下一代骨幹網與城域網架構。