近年来,随着以大数据、云计算、数据中心等大速率业务的高度发展,超波长业务传输速率随时间变化的特性对光网络频谱效率带来了巨大压力。同时,指数级增长的数据流量也对近年来高速发展的频谱灵活光网络提出了向空分复用(Space Division Multiplexing, SDM)技术演进的迫切需求。本文依托于国家863课题“新型超大容量全光交换网络架构及关键技术研究”,围绕频谱灵活光网络下的超波长时变业务超通道频谱分配与重构问题,通过提出基于匹配因子的频谱分配与重构策略,利用超波长业务的时变特性实现超通道频谱共享,解决了频谱灵活光网络及其向SDM演进的频谱利用效率问题。论文完成的主要工作有:第一,针对光网络中的超波长业务的时变特性,提出了匹配因子的概念,以及面向频谱灵活光网络中时变业务超通道的资源分配算法。超通道间的匹配因子描述了超波长时变业务与其他业务速率变化在时域的契合程度,实现了最优带宽共享的问题。仿真结果表明此算法能明显降低网络阻塞率。第二,针对频谱灵活光网络中的频谱碎片问题,从超波长时变业务超通道入手,借助匹配因子的概念提出了面向全网的频谱重构策略。通过匹配因子,衡量所有已建立超通道间的匹配关系,从而实现重构后超通道在频谱上具有最佳排序。仿真结果表明,基于匹配因子的频谱重构策略能明显改善网络性能。第三,针对频谱灵活光网络向空分复用演进过程中频谱分配问题面临的复杂约束条件,在多核光纤(Multi-Core Fiber, MCF)环境下提出了基于核间串扰的污染区域的概念,并引入匹配因子与之结合,建立了规避串扰的、面向超波长时变业务的频谱资源分配算法。最后,仿真实验表明上述算法可改善网络阻塞率性能达50%以上。