业务多样化和业务容量爆炸式增长，使得传送网面临着高质量、大容量、高生存性、配置灵活、智能化和分组化的挑战。光传送网的发展为网络中的节点提出更高要求。基于OEO过程的超大容量交换结构中，电处理会带来了功耗，温控等难题。交换结构中基于光处理的过程，可以减少功耗，降低温控难度。多级多平面Clos交换结构因其结构的扩展性，模块化，低阻塞等特点而适用于光交换节点中。交换结构的路由算法在电域和光域中均适用，但是光器件在某些应用上具有约束，要求对路由进行相应的改进。已有路由的算法中并没有考虑到故障带来的影响，故障会随着交换结构的级数的增加而携带新的属性。本文针对以上问题，作出的贡献如下：首先，将路由算法应用于链路时分的可重排多级多平面Clos光交换结构中，而不在是简单的三级Clos结构。在PAULL算法基础上，分析平面内和平面间的重排与资源利用率的问题。接着引入光器件的某些应用约束，对路由算法作出改进，并分析改进后的算法性能。其次，分析故障在多级光交换结构中的特点和效应。在链路时分的基础上提出匹配公共资源的快速故障定位方法，仿真表明，高负载率下达到一定的时隙数目时，链路故障的定位成功率增大。最次，根据交换结构的不同应用场景，分别提出了基于故障的限流算法和多路径故障保护方法。限流算法考虑故障对内外层调度的综合影响，在最外层进行业务限流，保证各层调度的高效实现。仿真结果表明，该算法能有效降低阻塞率，具有应用价值。考虑到交换结构的分层，多路径故障保护可以通过部分重路由和完全重路由实现，仿真表明部分重路由时，资源受限，路由失败率较大。完全重路由时，成功率增大，但调度复杂，两者的结合能达到较好的效果。