目前,5G技术在陆续被商用,这使得网络中的通信互联更加的快速,但与此同时快速增长的数据流量与互联网需求也对光网络的传输性能等有更多的要求。在此背景下多粒度交换是可以有效缓解这些问题的技术。但传统的多粒度交换是分布式控制,网络负担较重,容易使节点出现故障,进而造成网络瘫痪。因此可以实现集中控制的软件定义网络(Software Defined Networking,SDN)应运而生。使用路径计算单元(Path Computation Element,PCE)充当SDN控制器是当今网络向软件定义光网络(Software Defined Optical Networking,SDON)平滑过渡的绝佳选择。本文主要研究的是基于软定义的三层多粒度交换关键技术,具体内容如下:首先,阐述了传统的三层多粒度交换技术,在其基础上引入光码分复用(Optical Code Division Multiplexing,OCDM)技术,并给出码群路由体(Code Group Routing Entity,CGRE)的概念,形成码群路由网络。在基于分布式控制的码群路由网络中引入SDN思想,以便集中控制整个网络,进而更好地进行业务的转发。其次,阐述了码群路由网络的生存性问题:保护和恢复,重点研究了基于共享风险链路组(Shared Risk Link Group,SRLG)的保护算法。先介绍了光网络的保护恢复机制,然后针对码群路由网络的保护研究了基于SRLG的保护算法,并在此基础上提出了基于SRLG的动态保护算法,以保证业务正常转发的同时减少网络的阻塞率等。最后拓展了PCE协议(PCE protocol,PCEP)相关信息以支持网络的保护等。最后,对码群路由网络的系统端口数、丢包率等性能进行了仿真,研究和分析了研究的算法,对扩展的PCEP进行抓包分析。通过仿真分析验证系统、算法的性能以及协议的可行性。