DWDM技术极大地提升了传输容量,它从带宽需求角度满足了数据业务量增长的需求;随着新业务的出现和对业务提供功能要求的提高,智能光网络(ASON)概念被提出。本论文以国家自然科学基金项目“Tb/s级WDM光网络及其智能节点功能的研究”为依托,对智能光网络中多粒度光节点体系结构,波长路由,保护恢复,性能监测等关键技术做了深入的研究,同时搭建起一套以三个真实物理节点以及若干虚拟光节点组成的智能光网络仿真平台。在理论方面,论文提出了基于优先级的自适应波长路由(RWA)算法以及负载均衡的RWA算法,相比传统的基于首次命中以及随机波长选择策略的RWA算法,有效地降低了网络阻塞率。论文同时分析了光网络中物理限制(传输距离,色散,串扰,滤波器级联)对网络阻塞率的影响,提出了考虑光网络物理限制条件下改进的RWA算法。多颗粒度交换OXC(MG-OXC)是近两年出现的一种新型的光交叉连接节点结构,该种节点的使用使得传统的波长路由光网络具备了波带交换,光纤交换的能力。本论文通过“启发式”算法对多粒度光网络的整数线性规划模型进行优化,分别分析了由单级MG-OXC,多级MG-OXC构成的多粒度光网络在不同网络业务模型下对网络资源(光开关端口数目)的需求。本论文首次提出了适用于多颗粒度交换光网络的动态RWA算法以及考虑滤波器级联影响下的波长分配策略。在网络生存性方面,本论文分析了不同保护策略下,网络资源需求,建立了分布式控制下故障恢复时间的数学模型。论文还通过理论模型分析了受激拉曼散射效应对基于Pilot-tone的光信道监测方法的影响,理论分析结果与试验一致。在实验方面,设计并实现了六种不同结构的多粒度智能光节点,可以通过人工跳线方式更改交换结构,其节点容量最高可达1.6Tb/s。通过三个真实的物理光节点与若干通过计算机仿真的虚拟光节点建立了一套光网络试验平台,为今后继续开展智能光网络研究奠定了基础。