随着全球“信息高速公路”的发展，以及宽带视频、多媒体、网络游戏等业务的日益兴起，特别是Intemet业务的快速增长，对广域骨干网的带宽提出了越来越高的要求。因此在有限的网络资源下，如何合理的配置、有效的利用光纤网络资源，适应新业务的需求，是当今网络设计面临的一个重要问题。近年来，在许多研究领域，如IP网络中VPN资源配置、可扩展大规模交换结构，以及并行计算机互联的研究人员陆续提出了许多新的网络设计方法或者资源配置方法。其目标是在业务量矩阵不确定的情况下，如何配置网络节点之间的路由和带宽资源，使得全网络资源得到最佳利用，并尽可能满足何种业务请求。这种在业务量矩阵不确定的情况下的网络设计方法被称为“鲁棒设计”(Robust Design)。作为通信骨干网，WDM网络已成为重要的基础设施，并提供吉比特(Gigabits)或者太比特(Terabits)级的容量。本文将主要研究在业务量矩阵不确定的情况下，如何设计规划WDM光网络虚拓扑，优化网络资源，提高网络性能，主要包括以下部分： (1)基于高斯分布业务矩阵下的虚拓扑鲁棒设计。主要包括两个部分：以最小拥塞为优化目标的虚拓扑设计和以最小时延和时延抖动为优化目标的虚拓扑设计。作为WDM光网络设计的一个经典问题，虚拓扑设计问题已有大量的研究成果。但是传统的设计方法都是基于精确业务矩阵，不适合不确定业务矩阵下的要求。本文第二章首先将每个用户的实际业务需求描述为一特定的概率分布，并假设用户之间的业务需求独立并具有相同的概率分布。因此，根据中心极限定理，骨干网节点之间的业务需求为呈高斯分布的随机变量。根据这一业务模型，本文引入了p百分数来描述光路上的负载。并以减少网路拥塞为优化目标，引入不确定因子，提出了新的启发式算法ID-MLTDA。本文第三章在高斯分布业务矩阵的基础上，针对IP业务的特点，以分组传送的最短时延和最小时延抖动为优化目标，提出了新的启发式算法WVDA。相对于传统的算法，WVDA算法的核心思想是将节点对间的业务量和物理链路的长度结合起来用以决定光路的搭建，同时将节点间的跳数和路径长度结合用以决定最短路径。通过该算法得到的网络结构，具有较小的时延和时延抖动。 (2)基于Hose模型下的虚拓扑鲁棒设计。在WDM光网络中，hose模型给出了流入/流出传送网节点的业务上限，但没有说明各个节点对之间的具体业务量。 近年来L．G．Valiant提出的负载平衡思想可以很好的适应IP动态业务的特性，而且其内在的多路径特性使得网络的生存性、业务的可恢复性得到了保障。但是 Valiant负载平衡思想需要全连接的网络拓扑。但WDM光网络由于波长等资源的限制，几乎不可能提供全连接的虚拓扑结构。在Valiant负载平衡两条选路网络的基础上，本文第四章将主要研究以使全网代价最小为优化目标，用全网流代价为判决标准，从全网N个节点选出M个节点做为两条选路虚拓扑结构的转发节点，进而完成基于hose业务模型下虚拓扑的构建。此虚拓扑设计方法具有良好的性能，搭建的网络具有较小的网络代价和数据具有较短的时延。本文的第五章介绍了仿真和计算工作，对仿真程序进行了简要的介绍。第六章为全文总结。