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随着大众媒体、社交网络以及云计算等高带宽需求业务的兴起,互联网业务和数据中心的计算量呈现指数增长。数据中心间网络的流量具有高带宽、高动态的特点,而弹性光网络能够大容量传输和灵活分配频谱,成为数据中心互联的物理层技术的必然选择。数据中心间弹性光网络的路由、调制等级和频谱分配(Routing,modulation level and spectrum assignment,RMLSA),在提高网络资源利用等方面具有关键的作用,因此目前已经成为光网络管理和控制中的关键技术之一。更重要的是,数据中心间网络承载着大量的业务,在通信过程中网络故障可能会造成巨大的经济损失。因此,解决RMLSA问题的关键目标不仅是提高网络资源利用,同时还要保证网络的生存性。本论文围绕数据中心间弹性光网络支持生存性的路由与频谱分配技术展开深入的研究,主要研究工作和创新点如下。(1)针对支持生存性的任播业务路由和频谱分配问题,提出了一种基于最小频谱占用组合策略的共享备份路径保护算法(Shared Backup Path Protection based on Minimum Spectrum Occupancy Combination Strategy,SBPP-MSOCT)并完成仿真验证。SBPP-MSOCT结合了网络的现有频谱占用情况并选择频谱消耗总和最小的工作路径和保护路径,在单链路故障或者单个数据中心故障的场景下能实现对业务100%的保护。典型NSFNET网络下的仿真结果表明,在静态场景下,和shared disaster-zone failure和专属路径保护算法相比,SBPP-MSOCT能够降低频谱资源占用率达14.5%和19.4%;动态场景下,该算法最大降低请求阻塞率达71%和90%,平均每个被成功服务的请求少占用约4和7个12.5GHz的频谱槽。(2)针对仅对传输完成时间有严格要求而允许开始传输时间有一定延迟的时限型选播业务的路由和频谱分配问题,提出了一种基于时限驱动和容量加权的可生存选播路由、调制格式和频谱分配方案(Manycast Survivable Routing,Modulation Level and Spectrum Assignment based on Deadline-driven Queuing with Capacity Weighting,MA-SRMLSA-DQCW)。该方案利用最小生成树为选播业务规划路由和共享信息流的方式提供单链路故障下的保护,并在请求截止时间前根据其容量和最大等待时间在时间域上进行适时调度。不仅满足了业务在完成期限前被服务的要求,同时在工作路径上的单链路发生故障时能提供100%的保护。此外,典型NSFNET网络下的仿真结果表明,和参考算法 Cheapest Insertion Multicast Tree with Fragmentation based on Shared Information Flow Protection 和 Dedicated Path Protection Tree 相比,MA-SRMLSA-DQCW能最大降低受保护的请求阻塞率为22.5%和64.8%,最大降低受保护的容量阻塞率分别达到24.9%和65.5%。此外,MA-SRMLSA-DQCW方案在提供相同的生存能力时占用更少的频谱资源。(3)针对数据中心计算资源和数据中心间光网络频谱等通信资源的分配问题,提出了可生存性路由、调制格式、频谱和计算资源分配算法(Survivable Routing,Modulation Level,Spectrum and Computing Resource Assignment,SRMLSCRA)。SRMLSCRA对不同通信方式的计算任务提出不同的路由和资源分配方案,并且针对选播型计算业务提出了适应不同场景的目的数据中心选择策略,分别为最短路径优先策略,计算资源优先策略和随机目的节点策略。典型的NSFNET下的仿真结果表明,基于计算资源优先策略的SRMLSCRA能够均衡地分配频谱资源和服务最多的被保护计算量,与基于最短路径优先策略的SRMLSCRA和基于随机目的节点策略的SRMLSCRA相比,所有链路最大频谱槽占用编号最多减小了 17.2%和11.3%,被保护的计算量阻塞率最大降低了 29.2%和28.3%,其适用于业务计算量较大的网络。基于最短路径优先策略的SRMLSCRA单位计算量消耗的频谱槽个数最少,相比于基于计算资源优先策略和随机目的节点策略的SRMLSCRA,最大改进为16.2%和35%,适用于业务计算量较小且通信资源较为稀缺的网络场景。基于随机目的节点策略的SRMLSCRA由于计算复杂度较低,因此适用于业务时延敏感的网络场景。