随着高清晰度视频业务、数据中心数据请求、分布式服务、云服务等为代表的新型大容量业务的高速发展,传统光网络面临超大容量和灵活性的挑战,不断地探索先进高效的光传输系统及组网方案,建设频谱资源高效利用的光网络架构提上日程。对比于波分复用(WDM)光网络,灵活栅格光网络允许在更小的粒度上动态地分配频谱资源,以实现对有限可用网络资源的最佳利用。此外,由于光纤链路单芯传输容量几乎到达香农极限,空分复用(SDM)被认为是在未来网络扩容层面的另一个有发展前景的解决方案。然而,由于建设成本、升级的中断成本以及技术的成熟度等因素的限制,一次性升级全部固定栅格节点为灵活栅格节点或者一次性部署内部全部纤芯为灵活纤芯的多芯光纤现实意义不足。因此,由传统固定栅格光网络优先过渡到固定栅格与灵活栅格混合的光网络(频域混合组网)以及固定纤芯与灵活纤芯混合的空分复用光网络(空频域混合组网)既能满足业务发展的诉求又能实现更高的经济效益。但是,在频域和空频域混合组网中,多种维度资源混合,其物理约束有所差距,面对灵活动态的业务,如何合理规划路由、高效利用多维度资源成为光网络过渡阶段亟待解决的问题之一。围绕这一问题,本文主要完成了三项核心工作,具体如下:第一,围绕固定栅格与灵活栅格混合组网的相关理论展开研究,分析了光网络的信道和资源分配方案的演进历程,深入研究了符合光网络发展进程和满足混合组网中各维度资源物理约束的节点结构,探讨了混合组网中频谱兼容性、芯间串扰等物理约束以及混合组网中一系列挑战,为后续章节算法奠定理论基础。第二,针对频域混合组网的路由资源分配问题,将现有频谱紧凑度模型改进,使其适合频域混合组网场景,并进一步提出了频谱混乱度模型以及以此模型为基础的路由资源分配算法。这一模型以链路频谱紧凑度及能够反映在特定路由中节点连接情况的节点辐射度为基础,对路由的频谱资源碎片化程度以及若在此光路又建立业务连接对光网络整体频谱资源状态的影响程度进行比较评估,进而选择所有备选路由中有利于保持光网络较高资源效率的路由。结果表明,与基于最短径-首次命中的路由资源分配算法相比,SM-RW/SA算法在改善网络业务阻塞率方面有明显优势。此外,该算法在网络资源碎片化程度较高的场景中获得的收益更大,以及该算法能够获得更高的单位节点升级收益。最后,还在仿真分析过程中得到了应优先升级高连通性节点以及业务聚合节点的结论。第三,针对空频域混合组网的路由资源分配问题,阐述了芯间串扰与传输距离地关联并作出相应假设,将频谱紧凑度模型进一步改进成距离感知型频谱紧凑度以及距离感知型路由松散度模型,并以此为基础,提出了面向空频域混合组网的基于状态辅助表的路由资源分配算法,该算法通过合理规划不同维度资源分配的优先顺序,将空频域混合组网中的路由资源分配问题降维为类似频域混合组网中的路由资源分配问题。结果表明,通过灵活设置状态辅助表的刷新率可以平衡算法的执行时间与算法性能。此外,该算法在不同纤芯数量、不同灵活栅格比例、不同网络拓扑的情况下都能确保高资源利用效率以及高业务承载率。