数据中心、物联网等新技术和新应用层出不穷,互联网业务不仅在流量上呈爆发式增长,而且上下行流量间的非对称性也日益突出。然而,目前几乎所有的网络优化设计方法都是基于传统的上下行业务流量对称的思路。显然,用基于流量双向对称的设计方法来处理上下行流量高度非对称的网络将导致大量网络设备和频谱资源的浪费。因此,提出一种新的设计方法以适应业务流量非对称性就显得十分重要和有意义。本文主要针对弹性光网络(Elastic Optical Network,EON)中上下行业务流量的非对称性提出了新型的网络设计方法。首先,提出了一种面向业务流量非对称性的单向设计方法。相比于传统的双向设计方法,单向设计方法能根据实际上下行业务流量按需分配网络资源,从而有效减少了网络经济成本和频谱资源。基于此,进一步提出了分离双向收发机的策略,即将双向收发机分离成一对独立的单向发射机和接收机。最后根据不同类型的发射机结构,提出了两个网络优化模型和相应的启发式算法。研究结果表明,分离双向收发机策略能在不牺牲频谱效率的前提下有效减少网络设备数量。同时,启发式算法非常高效,优化结果和网络优化模型结果十分接近。本文还评估了空间业务非对称性对网络性能的影响,并考虑了本文提出的单向设计方法在多周期网络规划中的性能优势。研究结果表明,随着网络中数据中心个数的增多(空间业务非对称性减小),网络成本呈逐渐降低的趋势。同时,分离双向收发机策略在多周期网络规划中依然能有效降低网络的成本。