随着高清数字电视、云计算、电子商务和多媒体等新型宽带互联网应用服务的不断涌现,光通信网络正朝着大容量、大数据流方向发展。相应地,光通信网络需要更多的波长资源来承载业务。造成光网络的交换规模受限和交换成本过高问题日益突显。目前市面上已商用的每个波长交换开关的端口数受限于大约20+且价格昂贵。近年来,波带交换(WBS)引起了光网络行业研究者们的关注,它在减少光交换端口数,控制交换复杂性与光交叉连接(OXCs)成本方面具有重要的意义。针对波带交换,名古屋大学的研究学者们提出了一种新型的网络结构。基于该网络结构,业务的上下路通过操作出入端口上的WSS进行,而其它业务则使用内部的波带交换矩阵WBXC进行波带粒度层面的交换。因此,该结构使得端口规模受限的WSS,仍然可以构成较大规模的交换结点。本文基于该结构进行了波带交换方面的研究,着重研究了基于子路径包含关系的波带交换策略。本文首先介绍WDM网络和EON网络的研究背景和发展现状,并阐述WDM和EON的相关关键技术。其次,针对基于波带交换的波分复用WDM光网络优化问题,利用ILPG CPLEX与vs2010搭建的仿真平台,比较了波带交换与非波带交换的ILP算法。仿真结果表明,基于波带交换的ILP算法相较于非波带交换算法能明显地降低网络交叉连接端口数。针对ILP算法的复杂度高,不能应用于大业务量和大规模网络的问题,本文提出了两种启发式算法:BP-WN算和BP-BR算法。在六个节点网络中,与ILP算法结果进行了比较,启发式算法网络性能接近于ILP算法的最优解。进一步的,在仿真平台上验证了启发式算法在11节点COST239网络中的OXCs端口优化效果。然后,针对基于波带交换的路径自适应调制格式的弹性光网络EON端口数优化问题进行研究,提出了自适应调制格式的AM-WBS-RSA-ILP模型算法。仿真结果表明,随着业务请求个数的增加,对比单一调制格式S-WBS-RSA-ILP算法,基于波带交换的路径自适应调制格式ILP算法能明显降低交换规模大小,路由更多的业务连接请求。针对大规模网络和大业务量问题,提出了两种启发式算法:S-WBS-RSA-H算法和AM-WBS-RSA-H算法,仿真结果表明,启发式算法接近与ILP算法的网络性能。在此基础上,本文进一步利用启发式算法对COST239拓扑网络的端口数问题进行了相应的仿真与分析。结果显示同基于波带交换的单一调制格式S-WBS-RSA-H启发式算法相比,随着业务量增加,AM-WBS-RSA-H算法优势更加明显。采用波带路径距离自适应调制格式,降低光交换端口规模的同时,充分利用光频谱资源,提高了网络的灵活性。最后,对本文的研究工作进行了总结与展望。