随着下一代光网络业务融合的推进,网络中承载业务的类型及容量不断增加,光网络可靠性和生存性变得越来越重要。但光网络透明性及智能控制能力的增加、网络层次的扁平化及其覆盖范围向接入网的延伸为其可靠性分析、设计和保障带来了新的问题。本文针对下一代光网络与相关系统可靠性评估与保障过程中而临的一些关键问题进行了深入研究。　　 第一章对网络可靠性内涵、研究现状、光网络性能参数检测、光接入网生存性技术及下一代光网络特点进行了总结分析,指出了光网络可靠性研究面临的问题:传统二态网络可靠性分析模型已不适用;对小样本系统可靠性的评估精度和大型网络生存性分析的效率还有待提高;光层性能检测技术已成为实现下一代光网络可靠性保障的关键技术之一,而检测速度、准确性及易实现性是其能否用于实时光网络管理的重要因素;针对光接入网这一网络可靠性薄弱环节,未见有可对光线路终端和主干及分配光纤进行全而保护的时分复用-波分复用无源光网络(TDM-WDM PON)结构提出。　　 第二章针对网络服务出现对等模式和网络具有多个工作状态的特征,对其可靠性评估技术进行了研究。定义了多状态网络性能参数和可靠性参数,提出了随时间演进的状态转移蒙特卡罗(TEST-MC)多状态网络可靠性仿真模型,进行了仿真验证与分析。结果表明,该模型效率可显著好于传统MC方法,可实现对各种网络可靠性的灵活分析,包括具有多工作状态、P2P特性等的网络。此外,针对小样本数部件与系统,提出了模糊贝叶斯评估方法,有效提高了小样本情况下的可靠性评估精度。　　 第三章定义了考虑故障数的网络生存性函数,对大型多级网络提出了生存性分级组合快速评估模型,对总节点数为n1、i级子网节点数为ni的多级网络(n1=Пni),生存性计算的复杂度可从遍历算法的O(2n1)降为好于O(2n1)(magx+n13n11),各级子网采用规则结构时复杂度可进一步降为好于O(n13n1)。数值分析表明,对具有上千节点的网络,最大故障数上百个时,在20秒内可完成网络生存性计算,为中大规模网络多故障生存性快速分析提供了有效的手段。　　 第四章设计了网络与系统可靠性分析软件,可方便地对网络可靠性、可用性、生存性及系统可靠性进行分析,为网络与系统可靠性分析提供了有效的工具。　　 第五章提出了基于偏振控制的带内光信噪比(OSNR)快速检测法,可在200μs-10ms内实现检测。在实验室与南京电信网试验的结果表明该法可较准确测得带内OSNR,相应的误码率(BER)估计误差约为一个数量级,可用于光网络带内OSNR和BER的低成本、准实时检测和估计。　　 第六章针对光接入网,提出了具有光纤及光线路终端保护功能的集中控制恢复型TDM-WDM混合无源光接入网结构及相应的恢复方法。分析表明,该网络具有生存性和冗余效率高、易于扩展、具有大数目接入能力等特点,可通过检测上行信号实现故障检测并定位到故障所在的节点间光纤段,对32分组网络的多故障检测、定位与恢复可在2-9ms内完成,且对分配光纤的局部故障可进行局部恢复,实现低成本快速检测与精确定位和恢复。