随着互联网流量的不断增长,高清视频、虚拟化、云计算和大数据等新兴网络应用产生的网络资源需求,光纤骨干网需要扩大其传输能力,并同时具备高可靠性、高灵活性、高可扩展性和高成本效益。为了扩大光纤骨干网的传输能力,许多创新技术如弹性光网络(Elastic Optical Networks,EONs)和空分复用(Space Division Multiplexing,SDM)光网络已经被广泛研究。支持创新网络技术的弹性光节点结构的研究,将成为当前光纤骨干网的重点课题之一。本文围绕基于AoD(Architecture on Demand)节点如何提供网络灵活性、可扩展性、可靠性的问题,从如何优化节点结构、如何扩展网络资源、如何实现节点级故障恢复三个角度出发,研究了基于AoD结构的节点结构模型,将节点级的网络资源进行有效地规划,在节点模块配置问题、MCF(Multi-core Fiber)场景下的核心路由频谱问题以及节点级故障恢复问题三个方面展开研究。本文的主要提出三个的创新性成果:第一,针对网络中WSS/SSS共存提供灵活性的网络中模块选择的问题,在动态场景下,提出了基于AoD节点的模块预构建算法。该算法以业务特点为划分依据,实现了为不同业务恰当的配置WSS/SSS模块,以最优化业务所需的带宽资源。通过实验结果也将算法对网络中业务阻塞率有效降低的效果加以证明,能够使整个网络的资源利用率有所加强。第二,针对MCF场景下如何为不同业务分配资源与模块的问题,提出了基于AoD节点的核心路由频谱分配算法。该算法先对核心进行了划分,接着针对不同业务配置专属核心,然后为这些专属核心配置合适的WSS/SSS模块。仿真表明,所提算法能有效地减少7核MCF的核心串扰问题,并降低业务阻塞率。第三,针对MCF场景下节点级故障如何恢复的问题,提出了基于AoD节点的节点故障恢复算法。该算法以时间线作为基准,采取三步措施实现节点级故障恢复,首先为发生故障的路径考虑采取冗余器件恢复,其次考虑采取备用核心恢复,最后考虑维修故障器件。仿真表明,所提算法在有冗余器件作为备用的场景中,可以减低网络的故障时间,提升网络的可用性。