近年来,随着ASON、OTN等智能光端设备的广泛推广使用,光网络的智能化程度越来越高,节点数量和节点容量越来越大,导致其物理拓扑结构和逻辑拓扑结构变得越来越复杂。具有动态灵活调度和自愈保护恢复等优势的智能光网络经过长期运营和运维,必然带来其拓扑结构与带宽分配之间逐步不匹配、节点链路之间容量分配逐步不均衡的后果,网络容量也越来越不能满足用户需求。这种用户带宽需求不断增长与光网络规模不断扩大的二者之间的长期相互作用,最终可能导致光网络系统进入自组织临界状态。当系统到达自组织临界状态,即使外界的一点微小的扰动都有可能引起系统发生系列的事件,也就是说,在临界状态下,系统有较大的概率发生大规模连锁故障导致网络局部或大面积的拥塞崩溃,所以,要尽量避免系统处于临界状态。本文针对智能光网络的路由自动保护恢复这一自组织特性,基于光网络IP客户层的质量评估,对智能光网络的自组织临界现象进行深入研究。完成的主要研究工作及创新性成果如下:(1)深入研究了复杂系统的自组织临界性理论,分析了智能光网络的复杂网络特性,研究表明光网络具有耗散结构。(2)以某实际智能光网络为原型,对该网络拓扑进行建模,按照复杂网络的相关理论计算其基本特征参数。结果表明该实际光网络的拓扑结构演化具有复杂网络的特征:生成与实际网络具有相同节点个数和平均度的随机网络,对比可得,该实际网络相比于随机网络具有较大的平均路径长度和大得多的聚类系数,符合小世界特性;其节点度分布符合幂律分布,具有无标度特性。(3)按照沙堆模型的演化规则,基于光网络IP客户层的质量作为“崩塌”评估条件,建立了智能光网络自组织临界性模型;通过研究智能光网络的动态演化行为,设计并优化了模型参数;按照模型设计了计算机算法,求解整个网络负载的临界点。(4)按照所建立的自组织临界性模型进行仿真计算。结果表明:一是智能光网络确实存在自组织临界状态,有发生大规模连锁故障的概率;二是通过算法计算出本文所研究的这一智能光网络负载的临界值;三是分析了网络临界负载与网络中所有节点对之间介数平均值之间的定量关系。实验中发现,本文所研究的智能光网络是具有自组织临界性的,并且当该网络负载达到71%时,网络进入了临界状态,此时若有一个节点因为内部或外部原因再发生负载切换,由于智能光网络自动保护恢复机制的作用,会使智能光网络的客户层业务发生大面积拥塞而导致瘫痪,从而大幅降低智能光网络的保障能力,再对其临界负载与节点介数之间的关系进行分析可得:当网络中数据包到达率一定时,介数平均值越大、节点之间连接越复杂的网络临界负载越小,而在介数平均值相同的智能光网络中,对于数据包到达率大的网络,其临界负载值相对较小。