目前的通信网现状是并存光传输与电交换两个子网，两个子网之间大量的光/电接口适配和速率匹配操作，降低了网络资源利用率，降低了网络性能。针对这些问题，人们提出了多种解决方案。其中，光分组交换(OPS)技术以其高速、透明和交换粒度适中等特点被普遍认为是一种能实现电网络与光传输网络无缝连接的理想解决方案。光分组交换是在可以预见的将来光交换技术的发展方向。因此，本文将对光分组交换的若干关键技术进行研究，主要内容包括： 在第二章，研究了基于空分交换的光分组交换节点结构。针对已有交换结构的不足，为了充分利用光分组冲突解决资源，本章提出一种使用反馈式WDM光缓存和反馈式可调波长变换器(TWC)的光分组交换节点结构(FWBFWC)。反馈式WDM光缓存由一组光纤延迟线(FDL)组成，每根FDL中可以同时使用多个波长对发生冲突的光分组进行缓存。反馈式的TWC有两种功能：第一种功能是把发生冲突的光分组变换到目的输出端口的空闲波长上进行输出；另一种功能是把发生冲突的光分组变换到WDM光缓存内空闲的波长上进行缓存；这两种功能是通过一组光开关来进行切换的。为了有效地利用FDL和TWC，本章还提出两种控制算法，即Fiber-First算法和Wavelength-First算法。本章采用仿真实验的方法对所提出的结构和控制算法进行研究，研究结果表明：在配置少量的FDL和TWC时，FWBFWC结构就可以获得很好的性能；在多数情况下，Wavelength-First算法的性能要好于Fiber-First算法。 在第三章，研究了WDM光缓存中光分组的调度算法。对于输出式WDM光缓存，已有的调度算法都是针对当交换节点配置有全波长变换器(FRWC)而提出的，然而在实际的节点配置中更可能使用的是有限波长变换器(LRWC)。针对这个特点，本章在两种已有的调度算法(MINL算法和MING算法)的基础上，提出了四种改进的调度算法，即MINL-CM、MINL-GM、MING-CM和MING-GM调度算法，并使用仿真实验的方法对它们的性能进行评估。对于共享式WDM光缓存，由于FDL竞争的存在，使得其缓存性能并不理想。对此，本章首先提出一种有限贪婪缓存控制策略(LGM)，然后基于该缓存控制策略提出四种简单有效的分组调度算法，即SQLGM、IQLGM、MOV和SQCOV。最后，同样使用仿真实验的方法对这四种调度算法的性能进行评估。 在第四章，研究了共享式WDM光缓存的容量扩展方法。对于共享式WDM光缓存，由于FDL竞争的存在，会在输出端口引入额外的空隙，从而恶化了交换节点的性能。这种性能的恶化可以通过使用适当的分组调度算法来补偿，但在一定的缓存容量下这种补偿总是有限的。显然，扩大WDM光缓存的容量可以进一步补偿这种影响。因此，本章对共享式WDM光缓存容量的扩展方法进行研究。提出了两种基于内部波长的缓存扩展方法，即，完全内部波长方法(FRIWM)和部分内部波长方法(PRIWM)，并对它们的性能进行评估。研究了两种基于FDL的缓存扩展方法，即递增模式(IM)和重复模式(RM)。研究结果表明，这几种不同的缓存扩展方法分别适用于不同的业务负载。最后，结合这几种缓存扩展方法的优点，本章还提出一种混合式WDM光缓存扩容方法，即IM-PRIWM，仿真实验结果表明IM-PRIWM在不同的负载下都能有效地提高共享式WDM光缓存的性能。 在第五章，研究了光分组组装性能。现有的光分组组装算法都没有考虑光开关稳定响应时间的影响，在目前光器件水平下，这显然很不合实际。本章首先分析了光开关稳定响应时间对光分组交换性能的影响，然后对现有两种常用光分组组装算法(Timer-Based算法和Threshold-Based算法)进行改进，提出考虑稳定响应时间的组装算法，即Timer-Based-ST算法和Threshold-Based-ST算法。通过仿真研究不同的组装控制参数对组装性能的影响，并在归一化的基础上，得出优化的组装参数。这些参数对于实际的光分组组装具有参考价值。 最后在本文的附录A和附录B中，介绍了作者在攻读博士学位期间参与构建的多波长光标记分组交换(MλOLPS)试验系统及作者所负责的工作。