数据业务量的飞速增长和光纤传输能力的提高，对光网络中的交换结构提出了更高的要求，要求其具有智能性强、交换容量大、阻塞率低、成本低等性能。传统光网络已无法满足这些要求，而基于自动交换光网络(ASON)架构的多粒度光交换系统在光传送层面引入多种粒度的交换技术，并在光层之上引入智能。保证了业务多种粒度的灵活传送以及智能控制，将成为下一代光传送平台的核心技术。 多粒度光交换技术已成为光通信领域中一个重要研究方向，而多粒度节点交换结构的研究是其中一个主要方面，多粒度光交换节点结构主要有单层结构、多层结构，而多层结构又可分为串联结构和反馈结构，不同的节点结构在自身构成、网络性能、灵活性等方面均由所区别，文中对这几种节点结构进行了分析比较，并探讨研究了多粒度节点结构设计中几个关键技术问题。 本文重点介绍了可完成多粒度功能的光节点交换结构设计方案，在不影响功能前提下对其进行简化可有效降低成本和复杂度。节点交换结构功能通过硬件单板具体实现，而单板的软硬件设计框架、核心模块的设计和光路单元与板上布局的解决方案将直接决定单板的功能与性能，论文从上述几个方面研究了若干单板的设计与实现，具体包括CMU、L ODU／OMU、C_ODU／OMU、AWG四种单板。 多粒度光交换结构设计的合理性和功能需要通过网络应用与系统实验来验证，在完成了多粒度光交换结构网络实验平台的搭建和具体光路信号的连接后，文中通过各个具体测试方案分析实验过程中的交换结构状态，并通过光谱图进行了结果说明。