随着“信息高速公路”的飞速发展,以及人们的虚拟生活日益多元化,引发了全球数据业务的急剧增长,并且由此产生了通过增加带宽来满足现有互联网骨干传输能力的需求。此时,随着网络规模的急剧扩大与互联网技术的飞速发展,网络的能量消耗将会持续性快速增长,以至于无法避免的是出现了日益恶化的温室效应和全球能源危机。骨干网能耗更是所有网络能耗的一个重要组成部分,尤其是核心光网络。因此,节能光网络的规划设计成了核心网络研究的热点之一。为了满足用户的服务水平协议(SLA)要求,光网络存在大量闲置资源来保证其业务的高可用性,因而会产生高能耗。针对光网络能耗问题,出现了许多关于绿色光网络的研究：单层绿色光网络和多层绿色光网络。不过,仅考虑节能设计对于光网络来说是不够的,还要考虑到用户关心的业务可靠性问题等等。本文在光网络中研究了保证业务可用性的节能设计问题,并分别在单层光网络和两层光网络两个不同的角度来进行分析研究,实现静态路由和资源分配。在这些问题的研究过程中,提出了具有理论和实际应用价值的启发式算法,并通过建模和计算机仿真比较对算法性能进行验证和分析,取得了一定的成果和进展。第一章是绪论和光网络研究背景的介绍,以及本文章节内容的安排。第二章研究了保证可用性的单层光网络的节能设计问题,分别针对基于专用保护策略和针对基于共享保护策略提出了一种采用休眠模式和迭代路由机制来进一步实现保证业务高可用性的节能光网络设计算法。这两种启发式算法都是采用通路保护策略保障业务的可用性,并对工作路径和保护路径上的链路权重反复修改,实现路由的迭代优化。最终使得更多的保护资源可以进入休眠模式,实现网络的绿色节能。它俩的根本区别在于迭代路由机制中的链路权重是根据通路保护策略的差异性进行相应地赋值。第三章研究了基于专用保护的保证可用性的两层光网络的节能设计问题。针对IP over WDM两层网络,采用基于辅助图方式来完成静态业务路由和资源分配；提出了业务初排序和业务再排序来实现业务预处理,选出一批采用直接建光路途径的业务,并且这一批业务是采用第二章的基于专用保护的保证可用性的单层光网络节能设计算法来实现业务连接的；最后将基于能耗的路由算法和业务疏导算法结合,尽可能闲置资源,并减少O/E/O转换等耗能操作,同时对业务可用性只有轻微的影响。为了验证和评估本文所提各种算法的性能,还用C++代码进行了大量的算法仿真工作,并且对仿真结果进行比较和相关地分析。最后是全文总结。