光交换是人们正在研制的下一代交换技术。所有的交换技术都是基于电信号的，即使是光纤交换机也是先将光信号转为电信号，经过交换处理后，再转回光信号发到另一根光纤。由于光电转换速率较低，同时电路的处理速度存在物理学上的瓶颈，因此人们希望设计出一种无需经过光电转换的“光交换机”，其内部不是电路而是光路，逻辑原件不是开关电路而是开关光路。这样将大大提高交换机的处理速率。

       交换机(Switch)意为“开关”是一种用于电(光)信号转发的网络设备。它可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路。最常见的交换机是以太网交换机。其他常见的还有电话语音交换机、光纤交换机等。

      网络交换机，是一个扩大网络的器材，能为子网络中提供更多的连接端口，以便连接更多的计算机。随着通信业的发展以及国民经济信息化的推进，网络交换机市场呈稳步上升态势。它具有性价比高、高度灵活、相对简单和易于实现等特点。以太网技术已成为当今最重要的一种局域网组网技术，网络交换机也就成为了最普及的交换机。

西门子SIEMENS工业交换机6GK52160BA002AA3

SIMATIC NET,SCALANCE X216，网管型 IE 交换机，带 16 个 10/100 Mbit/s RJ45 端口，LED 诊断，故障信号 接点设置按钮，冗余电源，PROFINET-IO 设备，网管型，集成冗余管理，包括电子手册光盘

工业交换机产品具备以下个特点：

（1）冗余电源输入、防止单一电源失误；

（2）环状拓扑结构，提供冗余路径；

（3）内建高品质及高可靠性的零件，确保较长的平均无故障时间；

（4）可应用于超标准的温度状态，如-40℃～80℃；

（5）IP40坚固耐用的外壳及良好的耐温能力。

1、交换机行业发展历程

      自1989年第一台交换机面世至今，交换机已更新至第四代，转发性能、端口速率、交换容量都实现大幅度提升，交换机技术仍在不断迭代当中。

(1)第一代：集线器：集线器是交换机的前身，集线器工作于开放系统互联参考模型(OSI) 的第一层，即“物理层”，主要功能为对接收到的信号进行再生整形放大，以扩大网络的传输距离，同时把所有节点集中在以它为中心的节点上。由于集线器收到报文会向所有端口转发，同时只能传输一个数据帧，通过集线器相连的所有主机处于同一个冲突域中，因此，当有多台主机同时发送数据报文时，大量的冲突将导致性能显著下降，以集线器为核心构建的网络是共享式以太网的典型代表。

(2)第二代：二层交换机：交换机是在多端口网桥的基础上逐步发展起来的，1989年第一台以太网交换机诞生，最初的交换机完全符合OSI定义的层次模型，即工作于第二层“数据链路层”因而称为“二层交换机”，二层交换机识别数据帧中的MAC (媒体存取控制)地址信息，主要根据MAC地址选择转发端口，算法相对简单，便于ASIC (专用集成电路)实现，因此转发性能高，使得以太网从共享式升级为交换式，有效提高小型局域网性能。

(3)第三代：三层交换机：三层交换机，即工作于第三层“网络层”的交换机，是在VLAN (虚拟局域网)技术发展的基础上诞生的。三层交换机是为IP设计的，接口类型简单，拥有很强二层包处理能力，适用于大型局城网内的数据路由与交换，它既可以工作在协议第三层替代或部分完成传统路由器的功能，同时又具有几乎第二层交换的速度。

(4)第四代：多业务交换机：在万兆以太网出现后，各类高带宽业务开展和部署对网络设备的要求增多、包括数据的连通性、安全性、可靠性、服务质量等，同时为了降低组网成本和简化管理维护，网络设备功能开始出现融合趋势，多业务交换机由此诞生。多业务交换机支持多层转发，但由于ASIC的限制，当前多数多业务交换机为二三层业务叠加上层增值服务，本质上为多设备安装在同一机框。

2、交换机行业市场规模

1)全球市场规模：2021年相当数量的国家和地区开始大力推动数字基础设施战略实施，这为交换机市场注入新的动力，数据显示至2021年末全球交换机市场规模已经达到307亿美元，2017-2021全球市场的CAGR为4.54%。预计2022年全球交换机市场规模将增长到338亿美元，到2026年将达426亿美元;2022-2026年CAGR预计为6.78%。

(2)中国市场规模：数据显示，2017-2021年中国交换机行业市场规模不断扩大，到2021年全国交换机行业市场规模已经达354.40亿元人民币;随着各行各业加快数字化转型的步伐，预计2022年中国交换机行业市场规模将达到425.28亿元人民币，到2026年将达到729.93亿元;2022-2026年CAGR为15.55%。

3、交换机行业竞争格局

(1)全球市场方面，至2021年思科是交换机市场的绝对龙头，市场份额占有率为45.3%， 华为、Arista、 新华三和HPE为其他主要市场参与者，市场份额占有率依次为10.2%、7.6%、 6.1%和6.1%; 5家龙头企业占据全球市场的75%,形成了较为明显的集中状态。

(2)中国市场方面，至2020年华为和新华三是市场的绝对龙头，市场份额占有率分别为40%和36.2%，两者共占中国市场的76%且相互差距较小，同时又与其他竞争者拉开明显差距;星网锐捷是市场第二梯队的领头企业，市场份额占有率为12.2%; 思科、迈普技术和中兴等企业争夺剩余小部分市场。

(3)国内典型龙头介绍：

1)新华三：新华三集团有限公司前身为美国惠普旗下子公司，2015年5月由清华控股旗下紫光集团下属子公司紫光股份收购51%股份成为控股股东，2016年经过重新整合后成为新华三集团。新华三布局芯-云-网-边-端"全产业链，拥有芯片、计算、存储、网络、5G，安全、终端等全方位的数字化基础设施整体能力，提供云计算、大数据、人工智能、工业互联网、信息安全、智能联接、边缘计算等在内的一站式数字化解决方案，以及端到端的技术服务。

2)盛科通信：苏州盛科通信股份有限公司成立于2005年，预计2022年在科创板公开上市发行股票。盛科通信是国内领先的以大网交换芯片设计企业，主营业务为以太网交换芯片及配套产品的研发、设计和销售。公司产品覆盖从接入层到核心层的以太网交换产品，现已形成丰富的以大网交换芯片产品序列。

      在过去的二十多年中，以ASIC芯片为核心的传统交换机凭借着“高性能、低成本”等优势已成为应用最为广泛的网络设备，然而在面对云计算、BYOD移动办公、SDN、物联网以及大数据带来的变化和挑战时，ASIC芯片灵活性差的缺点使得传统交换机难当重任，继续在ASIC平台上采用混合模型修修补补也无法延续交换机昔日的辉煌，只有通过变革与创新才能保持交换机的竞争力。要实现交换技术在上述几点的突破，就必须对交换机底层架构进行革命性提升。

      交换机提供了许多网络互联功能。交换机能经济地将网络分成小的冲突网域，为每个工作站提供更高的带宽。协议的透明性使得交换机在软件配置简单的情况下直接安装在多协议网络中;交换机使用现有的电缆、中继器、集线器和工作站的网卡，不必作高层的硬件升级;交换机对工作站是透明的，这样管理开销低廉，简化了网络节点的增加、移动和网络变化的操作。

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