现阶段,光网络多承载以IP业务为主的数据业务。随着IP业务的迅速增长,网络带宽的需求也变得越来越高,现有的网络带宽资源不能始终满足业务传输的需求,这就极易造成资源竞争冲突。同时,由于网络结构和业务属性等限制因素,全网中不同位置的链路资源负载率相差较多。当一部分链路已经发生资源竞争冲突时,另一部分链路却处于闲置状态。而由于IP业务量本身具有的不确定性和不可预见性,动态分配网络带宽资源也变得越来越迫切。本文从网络拓扑和节点架构等层面,针对因负载增加而产生的资源竞争冲突问题,进行了研究设计与实验测试,主要内容和研究成果如下:第一,依据光突发交换(OBS)冲突避免机制,在最短路径偏射路由算法方案(Shortest Path Deflection Routing,SPDR)基础上,更注重于负载均衡,引入奖惩机制、信道预测机制、可控重传机制,提出了基于负载均衡的偏射路由算法方案(Load-Balance-based Deflection Routing,LBDR)。使用Matlab搭建了光电双介质一体化网络冲突避免机制仿真验证平台。仿真结果表明,LBDR可以将业务丢失率降低45%,将网络整体资源利用率提高3%。第二,针对光网络中节点处的冲突避免方案,搭建光电交换控制平台,用以对光网络中网络节点进行模拟,为方案的实施奠定基础。通过系统高精度时钟的主从配置,光电物理层接口的编码解码,业务相关的IP数据流处理,跨时钟域接口的逻辑设计,以及通信维持模块的运行保障,实现对业务数据包的传输、处理与控制,为节点架构层面的冲突避免机制提供验证平台。第三,依据网络节点数据传输特点,在传输、处理与控制的基础上,引入缓存机制,提出基于缓存的冲突避免机制(Cache-based Collision Avoidance Mechanism,CCAM)。在光电交换控制平台基础上,设计与实现CCAM实验方案模块。在链路资源紧张的情况下,对需要通过缓存避免丢失的业务数据包进行处理,对数据接口方案进行深入研究,实现对存储器的调用与控制,实现缓存。实验结果表明,CCAM可以在单节点数据量不超过6Gbps时,将业务丢失率降低到10-4量级。