随着互联网技术的飞速发展,光网络在传送层以及控制层都在发生着重大变革。如今,软件定义光网络(SDON)面临着设备SDN化,网络虚拟化,网络功能虚拟化以及多层多域互通等问题。因此,如何优化分配虚拟化的网络资源,改进对网络功能的控制方法,使软件定义光网络更加灵活高效,已经成为一项关键研究课题。基于软件定义光网络,本论文主要针对资源分配优化、资源虚拟化、控制方法设计与实现方面做了深入研究,其主要研究成果可总结概括为:(1)提出了一种功率高效的调制格式分配算法。针对软件定义光网络中的路由、调制格式及频谱分配问题(RMLSA),提出一种功率高效的调制格式分配算法。该算法主要目的是在不增加频谱资源消耗的情况下,尽量选择较低阶的调制格式以减少功率消耗。仿真结果表明,相比传统的调制格式选择方案,功率高效的调制格式分配方案在没有影响网络阻塞率以及频谱资源利用的情况下,使网络能耗降低了3.8%,改善了网络性能。(2)提出了软件定义光网络中的非对称资源分配方案。网络中的业务需求通常是非对称的,针对对称的资源分配方式无法充分利用网络资源的问题,提出了非对称资源分配方案。本文分析了非对称资源分配在SDON的可行性,并对光网络中非对称资源分配方式进行了介绍。然后给出了一种非对称的调制格式及频谱分配算法,并通过仿真进行了实现。仿真结果表明,相比于对称的资源分配方式,非对称的资源分配方式可以有效降低网络阻塞率,提高频谱利用率,降低网络能耗。最后,本文搭建了 SDON实验平台,进行了非对称资源分配组网实验。实验结果表明非对称的资源分配方式可以优化网络资源分配。(3)提出了面向服务的软件定义光网络。针对网络中业务需求差异化的问题,提出了面向服务的软件定义光网络。本文将服务链拓展至光层,通过将光网络中一些特定的功能进行解耦(如路径保护,组播,传输质量控制以及约束路由等),将其作为独立的虚拟网络功能模块提供给业务,实现对业务需求的精准适配。本文对面向服务的软件定义光网络及各层作用进行了阐述,并对一些光服务进行定义。为了提高光网络节点提供服务的能力,本文设计并搭建了服务可变光设备(SVOE),同时对OpenFlow协议进行了拓展。最后通过组网实验验证了面向服务的软件定义光网络的可行性与有效性。(4)提出了一种面向服务的多层恢复方案。针对面向服务的软件定义光网络中的网络生存性问题,提出了一种采用IP和光多层恢复方案来快速的对光层服务进行恢复。该方案利用可切片光发射机,减少故障业务重路由,降低业务恢复时间。本文设计组网实验,通过两个步骤分别演示了 IP层的恢复结果和光层的恢复结果,验证了面向服务的多层恢复方案的可行性与有效性。