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随着网络通信带宽需求的高速增长和通信业务的日益多样,面向大容量、灵活动态的新一代全光网络的技术研究势在必行。基于光OFDM的频谱灵活全光网络能够有效解决传统WDM光网络“一刀切”的低灵活性问题。但由于频谱粒度划分和动态调整更为精细,使得频谱灵活光网络中的频谱资源分配和优化问题比WDM光网络中的更为复杂,网络业务的动态接入和随机释放在一段时间后致使网络频谱资源呈现碎片化状态,这些资源碎片不能够被再次利用,而新的碎片又不断在产生,从而导致网络资源利用率低、业务阻塞率高。针对频谱灵活全光网络中的路由频谱分配的优化和频谱碎片整理问题,本论文主要完成了以下工作：(1)提出了两种分别基于光纤链路和路径的频谱资源描述方案,为本文优化算法研究提供理论模型。其中,链路级描述方案引入“邻近链路对”频谱连贯度的概念,用以表征备选光通路与邻接链路公共频谱资源的连贯性；而路径级描述方案则引入路径频谱连贯度的概念,用以表征光通路内各节点频谱交换能力的一致性和带宽模式承载力。(2)提出了一种改进蚁群算法下基于最小连贯度损伤的RSA优化算法(ACO-MCI算法),该算法立足于维护网络全局空闲频谱资源连续性,通过蚁群优化算法中信息素积累的正反馈效应筛选出一条最佳通路,在所有备选光路中,最佳通路在光路建立前后对网络空闲频谱资源连续性损伤是最小的,进而能够保证网络整体可用频谱资源的连贯性、聚合性以及可用性,由此有效降低因频谱碎片化导致的业务阻塞。(3)提出了一种基于多径和频谱连续度最优的碎片整理算法(MOSC算法),该算法引入多径方式的路由-频谱通路计算,在系统可承受的传输时延范围内,利用频谱域多条路由-频谱通路联合承载单条光通路所无法传输的大带宽业务,通过MOSC算法的有效规划,整理聚合不足够承载大带宽业务的零散频率隙资源,充分利用网络现存频谱碎片,在不进行重路由造成业务损伤的情况下不但能够保证当前业务连接请求,还能够改善网络现有频谱资源环境,有效降低大带宽业务阻塞的概率。