频谱碎片已成为影响弹性光网络频谱利用率的主要因素。为减少频谱碎片，有效的频谱碎片化度量必不可少。基于此，本文通过对碎片资源的产生机理以及产生概率进行详细分析，构建了时-频碎片感知模型，并提出相应频谱分配算法，为连接请求选择了碎片化程度最小的频谱。仿真结果表明，相较于对比算法，提出算法在有效降低频谱碎片率的同时，能够降低业务阻塞率，以及提高频谱利用率。

针对弹性光网络中现有碎片整理方法未能充分利用最大空闲频谱块且业务迁移数目较多的问题, 提出一种剩余持续时间触发的最大带宽业务精确迁移的碎片整理(BBSEM-DF)算法。首先, 构建碎片度量模型, 衡量链路中频谱碎片的分布状态; 然后, 根据碎片量和业务的剩余持续时间设置阈值, 触发碎片整理过程; 最后, 将最大连续业务组迁移至链路中与之所需频隙数相匹配的空闲频谱块处, 进行精确迁移。仿真结果表明: 与传统碎片整理算法相比, 该算法可以减少频谱碎片, 降低阻塞率, 提高网络性能。

传统的波分复用网络采用固定栅格，已无法满足网络需求。提出一种改进的基于图着色理论的路由选择频谱分配(GT-RSA)算法。首先，使用前k条最短路径算法确定备选路由集合，根据各备选路由集合建立备选路由关系图；然后，使用图着色理论的混合整数线性规划模型进行选路，根据分支定界的饱和度最大优先算法得到优解，同时完成频谱的路由着色分区分配；最后，采用分区前后适配(PAR-FLF)算法对业务完成频谱资源的分配。仿真结果表明：GT-RSA算法具有更低的频谱资源消耗、阻塞率以及更高的平均链路连续率。

为了降低带宽阻塞率，节约频谱资源，在动态业务到达的弹性光网络（EONs）场景下，不同业务请求的路径状况可能不同，因此不能确定单路径专有保护与带宽分割多路径专有保护的优劣。文章结合单路径专有保护和带宽分割多路径专有保护提出了一种混合路径专有保护(HDPP)算法。该算法利用路径的单位频谱效率和路径跳数计算了k条链路不相关候选路径，并提出了一种考虑单位频隙最高频谱效率和路径跳数以及路径上最大可用频谱信息的多路径频谱分配(MPSA)算法，最后，HDPP算法在多种生存性方案中选择出最佳方案。仿真结果表明，与对比算法相比，所提算法在阻塞率和频谱利用率方面都有较好的性能表现。

针对复杂的信令交互过程会增加卫星网络链路时延的问题, 借鉴地面光网络信令协议的研究成果, 提出了一种基于中间节点预测的卫星光突发交换网络信令交互流程, 并对其网络性能进行了理论分析与仿真验证。该信令在链路的中间节点加入模型预测机制, 根据预测的网络性能指标动态选择最优中间节点进行信令返回确认。仿真结果表明: 该信令可有效权衡业务的时延和阻塞率, 保证网络的各方面性能不会出现急剧恶化的问题。

在光网络中同时输入多个波长时,由于在网络链路中的网络节点是有限的,多个波长会竞争同一个输出端口,从而使通信网络受阻。在碲基拉曼波长转换器放置率为50%时,将其应用在20×20 Mesh-Torus网络中,并对网络阻塞率进行分析。利用伯努利-泊松-帕斯卡(BPP)网络模型仿真分析了碲基波长转换器的输入波长数S以及转换度d对Mesh-Torus网络阻塞性能的影响。结果表明:当d相同、S=4时,阻塞率为0.088~0.0945,S=6时,阻塞率为0.0960~0.0995,由此说明S的增加会减缓网络受阻的时间,使阻塞率增长较慢;当S相同、d增加时,阻塞率在原来的基础上约降低0.0005~0.004。因此,在Mesh-Torus网络中使用碲基波长转换器降低网络阻塞率是可行的。

为提高数据中心间光互联网络的能效，面向任播业务提出一种具有业务持续时间感知的混合路径传输节能路由算法。为了减少新建光路和工作元器件数量，优先采用单路径传输；若业务阻塞则以传输能耗最小化为目标进行多路径传输。除此之外，引入基于频谱预留的业务疏导策略来降低保护带宽和光收发器的开销。仿真结果表明: 与传统节能路由算法相比，所提算法在显著降低网络能耗的同时，有效避免了业务阻塞率的过度增加，实现了网络能耗与性能的平衡。

在灵活栅格光网络中, 为了解决时变业务中频谱的时变分配问题, 提出了一种新型的基于NCVC (非邻接性虚拟连接)的时变业务频谱分配方案。该方案在不改变传输业务已分配频谱块的基础上, 允许为传输业务增加的带宽需求分配与之不相邻的新频谱块, 以满足业务在传输过程中变化的带宽需求。采用OMNeT++仿真软件搭建了灵活光网络的仿真平台, 仿真实验证明, 该方案可以有效地降低网络阻塞率, 提高网络频谱资源的利用效率。

光交换核心节点是光交换网络的核心设备，其性能的优劣直接影响网络的吞吐量、时延等重要指标。文章提出一种SWCMSD(基于波长变换器的多播空分交换)模块的严格无阻塞光交换核心节点，在此基础上提出了三种调度算法，通过数学分析和实验仿真验证了算法的正确性。考察了这种核心节点在有无波长变换以及业务优先级不同的场景下阻塞率的变化情况，结果表明所提出的严格无阻塞光交换核心节点具有较低的阻塞率。

大数据云计算时代，联合光网络资源和数据中心资源的虚拟基础设施规划是解决光网络所面临挑战的最佳方法。建立了带波长转换能力和不带波长转换能力的两种虚拟基础设施规划的整数线性规划模型。采用动态业务请求，以最小联合能耗和最小网络资源使用率为目标函数，仿真比较了两种整数线性规划模型的能耗和阻塞率性能。结果表明，在轻负载情况下，最小联合能耗具有较低的能耗；在重负载情况下，最小网络资源使用率具有较低的能耗；而最小网络资源使用率始终具有较低的阻塞率。