弹性光网络具有精细的频谱分配粒度,而且可以根据业务的带宽需求自适应地实现频谱资源分配,因此被视为应对骨干网流量不断增长的有效解决方案。另一方面,由于单光纤的传输容量已接近现有单模光纤的非线性shannon极限,光纤的信道容量增长缓慢。多芯光纤或多模光纤等支持的空分复用技术作为一种新型传输技术被引入弹性光网络的研究,用以应对云服务等宽带应用的爆发式增长。空分复用弹性光网络将网络的资源分配问题扩展至空间维度,资源分配算法复杂度的上升和频谱碎片生成的加剧为网络资源分配问题的研究提出新的挑战。其中,基于多芯光纤的空分复用弹性光网络的资源分配问题所受到的关注最为广泛,即路由、频谱及纤芯分配（routing,spectrum and core assignment,RSCA）问题。此外,空分复用弹性光网络所承载网络中流量的提升也对网络的传输性能提出了更高的要求。因此,本文的研究内容是针对空分复用弹性光网络中负载均衡自适应、碎片抑制及低串扰的资源分配算法的优化设计与性能分析。论文的主要研究工作如下:（1）针对空分复用弹性光网络资源分配中路由分配时的负载不均衡问题,基于蚁群算法的设计思路提出了一种动静态结合的负载均衡自适应路由分配（load-balanced adaptive routing allocation,LARA）算法。该算法包括基于蚁群算法的自适应负载均衡策略和监测链路实时负载状态的动静态结合路由分配策略,在路由规划的过程中,综合考虑链路的物理传输成本和网络中各链路的实时资源占用情况等因素,优化了由传统路由分配算法导致的负载分布不均的情况。经仿真测试,LARA算法与最短路和最短跳数等经典路由分配算法相比,在网络阻塞率参数上实现了较大幅度的优化,具有良好的负载均衡性能。LARA算法以实时链路频谱资源利用率为核心评估标准,通过链路平均负载和链路负载方差验证算法负载均衡的效果,以低复杂度的调整方式保障路由分配层面的负载均衡自适应,进而实现对网络传输阻塞率的优化。仿真结果表明,LARA算法的负载均衡效果较好,与传统路由分配算法相比,LARA算法实现了网络阻塞率12.5%-41.6%的降低。通过对网络状态的实时监测设置不同的负载均衡阈值,进一步降低了算法的时间复杂度,提高了算法性能,仿真结果表明阈值为0.9时LARA算法有较好的负载均衡效果。（2）针对空分复用弹性光网络中频谱分配时的碎片生成问题,基于碎片抑制的设计思路提出了低串扰的碎片抑制Ca-FSA（Crosstalk-aware Fragmentation Suppression Algorithm）算法。由于频谱邻接性和频谱连续性的限制,在不同频谱隙上分配资源会产生不同位置、不同大小的频谱碎片。碎片抑制算法可以从源头减少频谱碎片的产生,并避免碎片整理算法的请求中断问题。Ca-FSA算法基于碎片抑制的设计思路,综合考量不同频谱分配方案产生的频谱碎片大小和频谱碎片的持续时间,定义链路频谱碎片指数（Link Fragmentation Index LFI）描述不同情况下链路的碎片化程度。在请求随机到来和随机离去的情况下,较低LFI链路中的频谱碎片有更大的概率被后续到达的请求再次利用或更早被释放。Ca-FSA算法通过LFI评估链路碎片化程度,选择碎片化程度较小的频谱分配方案实现频谱资源利用率的提高和网络阻塞率的降低。在经典拓扑结构下与仿真表明Ca-FSA算法可以有效预测链路上的频谱碎片并实现碎片抑制,与FF、LF等经典频谱算法相比实现了网络传输阻塞率10%～40%的降低和链路碎片5%～25%的抑制。（3）结合MCF-EONs中的空间特点,对保障网络生存性的单故障保护策略和降低串扰技术进行了针对性的优化研究,提出了串扰感知的单故障保护算法。基于MCF的弹性光网络可以进一步扩充网络容量,但是多芯光纤的芯间串扰会对信号传输的质量产生影响。本论文结合多芯光纤的物理结构提出了串扰感知的单故障保护策略,首先结合多芯光纤的空间结构划分工作纤芯和备份纤芯,基于不重叠的K-SP（K-Shortest Path）思路选择较低串扰的备份路径完成路由层面的备份,通过等效路径的方式实现100%单故障保护。接下来定义频谱隙重复度描述并预测重复频谱隙数量,提出频谱层单故障保护算法。仿真结果表明,较之于无串扰感知的RSCA算法,串扰感知的单故障算法可实现最高17%的串扰优化。