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随着信息技术的不断进步，各种新业务不断涌现，网络带宽需求以超摩尔定律的速率增长。在未来5-10年内，光通信链路容量将突破Tbit/s级，交换节点容量将达到Pbit/s级。随着密集波分复用技术的进步和光频分复用、偏振复用等技术的成熟，一根光纤可以承载上百个波长，单波长速率则可以达到Tbit/s量级。因此传输带宽基本可以满足网络发展的需求。但随着链路速率的提高，传统电交换模式由于存在“电子瓶颈”、可扩展性差以及能耗等问题，难以适应网络发展的要求，引入光交换势在必行。在全光网络中，通过优化网络资源，提高网络利用率和网络性能，成为研究的热点之一。
本文从全网的物理拓扑、节点的路由和节点的缓存结构三个方面分析全光网络的资源优化问题。具体工作如下：
我们指出了平均最短路径长度和1-shell结构对波长需求有重要影响。我们以小世界、无标度、随机网络作为网络的物理拓扑，并用K-core分解法将网络分解，得到各阶shell结构，然后我们选载网络的平均最短路径长度和1-shell结构作为研究对象。我们分析了在给定业务下，网络所需要的波长数与平均最短路径长度和1-shell结构之间的关系，我们指出：网络的平均光路长度与平均最短路径长度成正比；网络的波长需求也近似与平均最短路径长度成正比；且当网络负载增加时波长需求增长的速率也与平均最短路径长度成正比；具有较小平均最小路径长度的网络的波长需求对网络演化不敏感；当1-shell结构出现时，网络需要更多的波长以承载业务；随着1-shell结构中节点数的增加，所需要的波长数也增加。
我们提出了计算网络丢包率下限的理论模型。我们在业务是泊松到达这一假设前提下，根据网络中的流量分布，给出了附加给网络中的总流量、附加给各条链路的流量、网络中由于竞争导致丢失的流量这三者之间的一个关系式，借助该关系式我们跳出传统由链路丢包率出发，首先计算每条光路的丢包率，然后再计算网络丢包率这一思路，而是由链路丢包率出发直接计算网络丢包率，最后我们给出了计算网络丢包率下限的理论模型。通过该下限与在已有的最短路径路由下的丢包率比较，我们可以估计出在最佳路由算法下的网络丢包率。并且该下限可以作为评估已有路由算法性能的基准。
我们提出了在可变共享缓存结构中计算节点丢包率的理论模型。我们首先将光缓存建模为马尔科夫链，通过理论计算得到了包的延时请求分布，在此基础上给出了节点的丢包率。通过与仿真结果的比较，证实了我们模型的正确性。与已有理论模型的结果对比发现，假设包的延时请求服从泊松分布会导致在高负载时高估了节点丢包率。