随着互联网产业的发展,网络的带宽需求增多且服务质量要求变高。传统的固定栅格的波分复用光网络灵活性差,带宽资源浪费严重,无法满足未来光网络的传输要求。而弹性光网络由于其带宽分配灵活、调制模式可变的优点,有效地提高了带宽资源的利用率,已经成为下一代光网络的主流架构。频谱碎片问题是弹性光网络中的一个核心问题。频谱碎片的存在造成了频谱资源的浪费,提高了网络的阻塞率。本文从路由与频谱分配算法和频谱碎片整理算法两个方面研究了如何解决弹性光网络中的频谱碎片问题。论文的主要工作如下:(1)在固定路由的频谱碎片整理方面,提出了一种向下聚合频谱碎片整理算法,利用在上层频谱进行传输的业务,将下层频谱的空闲频谱逐层填满。该算法与传统的频谱碎片整理算法最大的不同是不再依靠固定的搬移顺序搬移业务,而是按照每层频谱的空闲状态选择合适的业务搬移。本文还比较了采用几种不同的排序策略时向下聚合频谱碎片整理算法与传统的频谱碎片整理算法的性能差异,并将其中整理效果最好的长路径优先向下聚合频谱碎片整理算法与另外两种最新的固定路由频谱碎片整理算法进行了比较。为了进一步提高向下聚合频谱碎片整理算法的性能,本文结合首次最后适配算法对向下聚合频谱碎片整理算法进行了改进,改进后的算法阻塞率明显降低,但是复杂度更高,同时业务的重构次数也较多。(2)在路由与频谱分配问题方面,提出了一种新的基于碎片感知和迭代策略的路由与频谱分配算法。该算法在寻找路径的过程中,综合考虑了网络中每条链路频谱资源的连续性以及不同链路间频谱资源的一致性。同时运用迭代策略为业务计算出多条路径,并优先选择跳数较少的路径来为业务建立光路。该算法不仅阻塞率较低,还有效减少了频谱资源的浪费。(3)在可变路由的频谱碎片整理问题方面,提出了一种路由可变的向下聚合频谱碎片整理算法。该算法同样采用自下而上逐层填满频谱的策略,但是在业务无法搬移时会尝试将业务重路由到其他路径。重路由的路径在整理开始之前就计算好,计算方法采用本文提出的基于碎片感知和迭代策略的路由与频谱分配算法,这样做可以极大地减少算法的复杂度。仿真结果表明该算法有效降低了网络的阻塞率,并且计算复杂度适中,重构次数较低。