Mạng photon là mạng tốc độ cao tiên tiến nhất trong số các mạng được đề cập đến đây. Một bản tin trong mạng photon duy trì trong miền quang từ nguồn tới đích, nhưng đối lập với các mạng quang đơn chặng – thông tin điều khiển trong băng được thực hiện bởi các trung tâm chuyển mạch trung gian. Có hai loại mạng photon. Loại thứ nhất, được biết đến như là mạng hầu như toàn quang, mặc dù bản tin không bao giờ được chuyển đổi từ miền quang nhưng thông tin điều khiển trong băng (phần đầu gói tin) chuyển hết bản tin và chuyển tới miền điện tại mỗi node chuyển mạch. Sau đó các node định tuyến sẽ sử dụng thông tin mào đầu này để điều khiển chuyển mạch gói. Tuy nhiên, trong mạng quang hoàn toàn thì quá trình xử lí bản tin bất kỳ nàu cũng hoàn toàn là photon, và khối điều khiển điện sẽ không có. Nếu mỗi trạm có số cổng đầu vào từ mạng bằng số cổng đầu ra mạng, và các gói có chiều dài cố định đến trạm trong một khe thời gian, thì định tuyến lệch được dùng. Khi tất cả các gói đến tại điểm bắt đầu khe thời gian, trạm quyết định cổng đầu ra ưu tiên trong tất cả các trạm có thể định tuyến nhầm hoặc là lệch tuyến một số gói để thay phiên các cổng đầu ra nếu có sự ưu tiên trong sự tranh chấp đối với một cổng đầu ra. Do đó, tất cả các gói được chuyển tiếp trong suốt khe thời gian, và không yêu cầu đệm gói. Do sự mở rộng của định tuyến lệch cơ bản, có thể sử dụng một số bộ đệm gói để cho hiện tượng lệch chỉ có thể xảy ra khi gói tin không được đệm.
Định tuyến lệch trở nên thu hút trong mạng photon bởi vì node chuyển mạch định tuyến lệch không yêu cầu đệm gói. Mặc dù việc lưu trữ quang nhanh
trở nên khó đạt được, lợi ích của định tuyến lệch trong tất cả các mạng quang là rất dễ dàng.
Việc nghiên cứu các mạng toàn quang mới chỉ bắt đầu gần đây. Người ta đã chỉ ra rằng việc định tuyến lệch ngoài khe mà gói đến là không đồng bộ hóa với nhau sẽ gây ra một số vấn đề như tắc nghẽn và mất thông lượng, trừ khi có các tính toán chuyên dụng để chống lại những vấn đề này. Chúng ta thấy rằng, trong khi mạng khe hoạt động tốt trong tất cả chế độ lưu lượng thì mạng không khe lại chịu sự chia tách hiệu suất sau khi đạt được tải mong yêu cầu. Hơn nữa, thông lượng lại rất nhạy với trễ đường truyền τ. Tuy nhiên, chúng ta cũng thấy rằng sự lựa chọn một chính sách truy nhập chuyển mạch có thể cải thiện đáng kể hiệu năng.
Đa truy nhập phân chia tuyến (RDMA – Route Division Multiple Access) là cách mới để cung cấp các mức dịch vụ khác nhau tới người sử dụng trong lớp mạng gọi là Isochronet(mạng đẳng thời). Trong RDMA trạm gốc được cấp phát một băng thời gian trong quá trình mà tất cả các trạm khác có cơ hội để gửi bản tin tới trạm gốc. Trong suốt dải thời gian của trạm gốc, trạm nguồn truyền tải chỉ sử dụng cây định tuyến cho đích (nghĩa là cây của đường ngắn nhất từ mỗi trạm nguồn tới trạm gốc). Việc sắp xếp này giảm mạnh sự tranh chấp giữa các trạm truyền dẫn. Hơn nữa, một vài trạm có thể được cấp phát chồng lấn dải thời gian, nếu các định tuyến của các trạm không khớp các liên kết, bởi vì lưu lượng trong các cây định tuyến khác nhau có thể không cản trở lẫn nhau. Trong mạng photon RDMA có thể được sử dụng để gửi lưu lượng bằng cách cấp phát tới mỗi trạm một dải thời gian trong suốt quá trình đó tất cả các đường quang có thể được thiết lập cho thời gian của dải băng thông.
Có 3 kỹ thuật RDMA được dùng để giải quyết xung đột trong phạm vi cùng cây định tuyến. RDMA- loại bỏ một gói khi hai gói tranh chấp nguồn, cho phép gói khác tới mà không cản trở. RDMA+ đệm một gói khi hai gói tranh chấp nguồn và gửi một gói đã đệm khi một gói đã bị loại. Khi hai gói tranh chấp
nguồn, RDMA++ chứa một gói để truyền dẫn sau trong băng thời gian kế tiếp. Giao thức cấp phát dải băng tần đặc biệt xác định băng được sử dụng bằng cây định tuyến riêng do đó nó không phân cắt với bất kỳ cây định tuyến nào mà sử dụng cùng băng thời gian. Kế hoạch cấp phát băng thông đơn giản và giao thức đồng bộ hóa được đưa ra trong chuẩn 72 và hiệu suất của nó có thể so sánh với mạch thuần và chuyển mạch gói. Các giao thức này làm việc tredn cơ sở cây định tuyến và tiến đến trong cách rộng đầu tiên để cấp phát bất kỳ và đồng bộ dải thông thời gian. Một trong tất cả các băng thời gian được cấp trên , mỗi trạm giữ các gói cho nguồn đưa tới băng thời gian của nguồn. Chỉ thị của dải thời gian có thể cũng được dự trữ do đó nguồn gốc sử dụng cây định tuyến tới đa đường tới các phần con của trạm. Việc mô phỏng một mạng con với lưu lượng giống nhau được chỉ ra rằng Isochronet cho trễ nhỏ hơn mạng chuyển mạch gói và mạch.
Các mạng photon là kỹ thuật tiên tiến nhất của mạng quang. Chúng có thể đạt được tốc độ rất cao do chúng tránh được chuyển đổi điện quang trung gian, chúng hướng tới nguyên nhân hiện tượng “nút cổ chai” trong đường dữ liệu. Bởi vì công nghệ photon không có bản sao tới bộ nhớ truy nhập ngẫu nhiên điện, thường thường bộ đệm gói quang được thực hiện như đường trễ quang. Tuy nhiên, phương pháp này chỉ cung cấp có giới hạn gói đệm. Do đó, định tuyến lệch, tuy không yêu cầu nhưng có thể giúp ích cho các bộ đệm gói, là giải pháp cho hầu hết mạng này.