互联网流量的爆炸式增长、业务的多元化和数据的突发性,都使得传统核心交换网络表现得越来越力不从心,下一代互联干线网的构建必然是以透明高效的全光网络(AON)为核心,拥有高速的交换速率和T比特级乃至更高的数据传输速率。光突发交换(Optical Burst Switching, OBS)技术由于结合了电的灵活处理和光的高速传输交换技术,成为构建下一代全光互联干线网最具前景的交换方式。本文把握当前光交换技术和下一代网络的发展趋势,重点对有限波长转换能力的光突发交换(OBS-LWCC)网络进行了较深入研究:首先对OBS-LWCC网络结构建模,在此基础上探讨了一系列的突发资源竞争问题的解决方法,涉及信令、波长与路由选择三个方面,并对不同配置的网络节点给出系统的数学分析理论。其次,研究现有的控制体系,将成熟的通用多协议标记交换(GMPLS)系统中控制层面技术引入到OBS网络。全文的主要研究成果归纳如下:1)提出一种基于“子段”概念的网络分析方法。根据波长转换设备在网络拓扑中的位置,将更具一般性和实用价值的OBS-LWCC网络分解为多个波长连续性分段;这种网络分析方式由于突出考虑了可转换节点在OBS-LWCC网络操作中的特殊地位和对阻塞性能的重要影响,可更好的与各种信令协议、波长分配机制和路由算法等预先的竞争避免策略相结合。2)基于OBS-LWCC网络结构的子段分析模型,分别提出了两种控制信令:按需波长重配置(WAoD)和基于竞争限制的信令协议(CLSP)。WAoD通过在每个子段层面使用竞争反馈控制消息,可在突发传送周期内动态的支持波长重配置;CLSP则结合已有DoD策略与WAoD策略的共同优势,可同时实现突发时隙与承载波长的重配置。通过使用WAoD和CLSP,增强了OBS-LWCC网络节点之间的协调互动性;弥补了现有信令协议在竞争处理问题上的不足。大量仿真实验表明,提出的WAoD与复合CLSP协议,在预先避免突发竞争方面表现良好,与现有的资源预约机制和信令协议相比具有更低的全网丢包率;并且,在两种协议的控制包中设置了更详尽的业务属性区分字段,可支持未来多业务形式拓展和QoS有保证的传送。3)针对OBS-LWCC网络类别中的一种,即稀疏波长转换能力(SWCC)的网络结构,分别提出一套动态和静态波长选择算法:PWA-leg算法和LCGA算法。PWA-leg算法采用传统优先级计算与子段结构模型相结合的方法,是一种通过分布式局部最优计算以取得全局最优化的自适应波长分配策略,能够更好的适应动态突发包业务和网络拓扑的变化;LCGA算法则考虑了SWCC网络节点配置有限数量和有限转换范围的波长转换器的更多实际情况,采用由空闲的子段-波长结构单元构成辅助图的方法,并借助Dijkstra机制简化了求解过程。最后使用仿真实验分别证实,提出的动态PWA-leg和静态LCGA波长选择算法使用在SWCC光网络中的关键波长可转换节点处,可实现对突发业务最佳承载波长(信道)组的智能选择,分别与相同网络配置情况下的同类波长选择算法相比,取得了更好的突发阻塞性能。4)针对共享单光纤(SPF)模式下异步光突发交换节点,特别是可配置的波长转换器数量和转换范围都受限的实际情况,设计了一种数学模型及体系阻塞率计算方法。该模型将生死进程(birth-death process)中不鼓励到达率的计算与两维Markov链模型相结合,与现有工作相比具有的优势是:为更具一般性的各种光节点体系提供理论分析和准确性能预测;回避反复多次运行仿真实验的繁琐工作,采用数值计算在几分之一的时间内就可有效地评估系统阻塞概率。另外,通过数学理论分析与数值计算得到的一些结论对于下一代实用化OBS骨干传送网的前期建设与网络规划都将具有重要的指导作用。5)提出了一种通用的全网路由机制,将基于整数线性规划的路由求解算法扩展并适用在各种波长转换能力的光突发交换网络中。基于不同配备下各种OBS-LWCC交换体系的数学理论模型和分析结果,采用流量均衡技术为网络计算出一套最佳路由路径。实验数据已经表明,拓展路由算法总是具有比最短路径算法更低的全网突发包阻塞率,且对于不同的网络拓扑结构和业务流分布模型,都能较好的实现全网范围内负载均衡的效果。6)提出了具有对等结构的通用标记光突发交换(GLOBS)体系的实现方案,设计了分层结构及各模块功能;为体系运行中涉及的重要问题,如支持多业务的分组化综合承载、资源与流量工程以及缩小标签空间,分别给出了相应的解决方案。基于对下一代实用化光突发交换网络协议和算法的研究,以及现有GMPLS控制技术的标准,提出的GLOBS体系将GMPLS与OBS特点有机结合以实现整体化网络,可提供多种业务形式拓展和综合承载,为今后光网络给出通用的体系架构和规划方案。