光分组交换利用全光信号处理技术在光域实现光分组头的识别、恢复、净荷定位及路由转发等功能，通过光域的“存储-转发”模式实现统计复用，具有高灵活性、高带宽、高动态性和超低能耗等优点。光分组交换通常利用超快速光开关矩阵，或快速可调谐光源结合无源的阵列波导光栅，在微秒甚至纳秒级的时间尺度上进行端口匹配，实现数据动态交换的功能，而光分组交换中的全光缓存通常可采用固定长度光纤延迟线来提供灵活度有限的简单缓存。

由于全光信号处理和光缓存技术发展的相对滞后，光分组交换中也部分地引入电域技术辅助处理光分组头信息。在这种缺乏全光缓存且使用电域辅助信头处理的情况下，光分组交换需要设计高效的调度算法和协议、处理路由及拥塞控制等，以避免冲突丢包。