Với hệ thống WDM, sợi quang cung cấp cho chúng ta tốc độ truyền mong muốn nhưng băng thông mạng lại bị giới hạn bởi tốc độ xử lí ở các nút, do tốc độ xử lí ở các nút được thực hiện bằng điện tử, mà tốc độ điện tử lại thấp hơn rất nhiều so với tốc độ thông tin truyền trong sợi quang (khoảng vài Gbps). Như vậy, tín hiệu quang trên sợi khi đến nút sẽ được chuyển thành tín hiệu điện để thực hiện xử lí điện tử (sự chuyển đổi quang- điện O/E), sau đó được chuyển lại thành tín quang để truyền đi. Điều này đã làm giảm tốc độ mạng, giải pháp đặt ra là xây dựng mạng mà trong đó tín hiệu được xử lí hoàn toàn trong miền quang, gọi là mạng toàn quang.
Trong mạng toàn quang, dữ liệu đi từ nguồn đến đích hoàn toàn dưới dạng quang mà không cần bất cứ sự chuyển đổi quang- điện nào trên đường đi, việc điều khiển xử lí chuyển mạch cũng được thực hiện dưới dạng quang. Tuy nhiên, mạng toàn quang hiện tại vẫn chưa được tiến hành thành công bởi những tồn tại của nó. Các thiết bị logic hoàn toàn trong miền quang khó thực hiện hơn nhiều so với các thiết bị logic điện tử. Bởi vì, khác với các electron thì các photon không tương tác ảnh hưởng lẫn nhau, thường thì các thiết bị logic phức tạp đều được tạo ra bằng cách sử dụng công nghệ điện tử. Bên cạnh đó, các trạm lặp bằng quang cũng rất khó thực hiện hơn nhiều so với các trạm lặp điện tử mặc dù các trạm lặp trong mạng toàn quang được đặt ở những khoảng cách định kì rất xa nhau.