随着互联网的快速发展,大数据、云计算以及网络视频点播等高带宽业务变得越来越普及,这导致互联网流量呈爆发式增长。然而,基于标准单模光纤（SSMF）的传统波分复用（WDM）系统的容量已接近于非线性香农极限,无法满足互联网业务快速增长的需求。为提升光网络的容量,研究人员在两个维度上展开了广泛的研究。第一维度是采用具有更细栅格粒度和更灵活频谱分配能力的弹性光网络（EON）,以提升网络中的频谱资源利用率。第二个维度是采用空分复用（SDM）技术,通过在空间上并行传输多个独立的光信号,使传输系统的容量相对于传统的SSMF系统获得成倍的增长。在众多的SDM技术中,基于多芯光纤（MCF）的SDM技术目前被认为是最具潜力的SDM技术。因此,通过结合以上两个维度,多芯光纤弹性光网络（MCF-EON）被认为是当前在提升网络容量方面最具潜力的光网络架构。对于MCF-EON,尽管已存在大量的关于网络资源优化的研究,然而,这些研究很少考虑MCF中的芯间串扰,而芯间串扰会直接影响光通道业务的建立及其传输容量。因此,在开展网络资源优化的同时,必须考虑如何优化MCF中的芯间串扰。本文围绕MCF-EON展开串扰感知的网络优化研究,主要的研究内容和创新性成果如下:（1）研究了一个更具普适性的芯间串扰计算模型。目前,在已有的研究中,芯间串扰计算模型通常只考虑相邻纤芯间的串扰,并且默认所有相邻纤芯间的芯间距离是相等的。但事实上,尽管相对较小,彼此不相邻的纤芯间也存在着信号的串扰。此外,在拥有不同纤芯排列的MCF中,不同纤芯间的芯间距离也是不同的。这些因素都将导致传统芯间串扰计算方法产生很大的误差。鉴于此,本文将应用一种更为精准的芯间串扰计算模型,将其融合到网络优化中,该模型不仅适合于多种不同纤芯排列结构的MCF,同时也能计算非相邻纤芯间的芯间串扰。（2）基于纤芯双向信号传输的MCF-EON网络优化。最近的研究发现,MCF中的纤芯以相反方向传输信号可有效降低芯间串扰。基于此,本文首次将纤芯双向传输模式应用到MCF-EON中,并结合当前网络流量的双向非对称性,展开串扰感知的网络优化设计。针对MCF-EON中双向非对称业务的路由、纤芯和频谱分配（RSCA）问题,本文构建了一个整数线性规划（ILP）优化模型,同时提出了一种高效的辅助图算法。仿真结果表明,基于串扰感知的双向传输策略不仅可以有效地降低芯间串扰,并且可以极大地提升网络资源的利用率。此外,提出的启发式算法可实现与ILP优化模型十分相近的性能,验证了启发式算法的高效性。（3）面向计划业务的MCF-EON网络优化。当前,针对MCF-EON的研究大多集中于静态业务和动态业务。然而,在实际网络中,也存在着计划业务,此类业务预先设定最早建立时间、最终释放时间以及服务时长。结合空间、频谱和时间三个维度,本文研究了计划业务在MCF-EON中的路由、纤芯、频谱和时间分配（RCSTA）问题,为问题构建了一个ILP优化模型,并提出了一种高效的辅助图算法。仿真结果表明,所提出的方法可以在优化网络资源的同时,有效降低光通道的芯间串扰,而辅助图算法也可以实现和ILP优化模型十分相近的性能。（4）基于SBPP的MCF-EON网络优化。由于MCF承载着比普通SSMF更多的网络流量,因此,针对MCF-EON展开网络保护显得尤为重要。在众多网络保护技术中,共享备份保护（SBPP）被认为是最具前景的网络保护技术之一。本文针对基于SBPP的MCF-EON展开芯间串扰和网络资源的双重优化,为串扰感知的路由、频谱和纤芯分配（CA-RCSA）问题构建了 ILP优化模型,同时也提出了一种高效的启发式算法。仿真结果表明,所提出的CA-RCSA方法可以在降低芯间串扰的同时,有效提升网络资源的利用率。