事实证明，光网络的发展已经从技术驱动为主转变为业务驱动为主。而为了适应未来业务数据化、差异化和实时性的特点和要求，各种智能控制技术被引入到下一代光网络中来。自动交换光网络(ASON)、波长路由光网络、自适应光网络符合下一代光网络发展的趋势，近年来，得到了业界的广泛关注。在国家“863”项目、国家自然科学基金项目的支持下，作者在以上三种光网络的若干关键控制技术方面做了大量调查研究、软件仿真、设计开发和理论创新工作，形成了一些创新性成果。本博士学位论文以下一代光网络中的关键控制技术为中心展开，主要工作和创新点包括以下几个方面：1、对ASON控制面技术进行了较为深入的研究。通过仿真的方法，得出了泊松业务环境下，ASON控制信令速率与业务强度的关系、与单个网络节点接入用户数的关系以及控制信道带宽与连接建立时间之间的关系，可以为实际网络建设提供一定参考。首次对多粒度ASON进行了软件仿真评估，并将其与单粒度ASON做了比较。提出了一种ASON控制面协议栈的设计方案，并组织实验网进行了验证。2、提出了一种应用于波长路由WDM光网络的，在全网范围分发波长可用性信息的路由控制协议，并对协议进行了仿真评估，该协议实现了拓扑的自动发现和路由信息的可靠分发，结果验证了在全网分发波长可用性信息的可行性。3、提出了两种应用于波长路由WDM光网络的用于分布式波长预留的新协议，即目的端发起的波长资源预留协议(DRP)和带中间重试的后向波长资源预留协议(BRP-IR)，仿真结果证明其光路建立时间和网络阻塞率性能相比同类协议具有一定优势。对已有的典型分布式波长预留协议进行了仿真分析和综合比较，可为将来应用中选择最合适的算法提供一定参考。4、提出了两种新型路由信息更新触发器，即可用波长总数变化触发器和波长可用性状态触发器，已有的触发器不能把波长状态是从可用变为不可用，还是从不可用变为可用考虑在触发机制内，而这两种新触发器做到了。而且这两种触发器对路由信息更新的调节更细致，使得路由控制开销和网络阻塞率这一对网络性能参数的矛盾可以达到更好的平衡。引入了两个新的评估参数，即平均路由开销和最大路由开销，解决了已有的路由信息更新触发器评估机制不能评估触发器对路由控制开销的影响的问题。利用这两个参数，通过仿真对已有的触发器进行了重新评估。5、提出了具有五个平面(即传送面、传送控制面、控制面、业务面和网管面)的自适应光网络分层模型，对自适应光网络的网络构成、体系结构、需求和特点进行了研究。并提出了一种用于自适应光网络的基于光信道损伤的路由协议。