近年来,互联网应用迅猛发展,网络规模不断扩大。但是,相比于日新月异的互联网应用,网络架构并没有明显的改进,不断涌现的新型互联网业务导致传统网络不堪重负。光网络虽然满足了人们对于高速、宽带、长距离超大容量传输的需求,却仍然存在着管理方式不够智能,难以应对业务的多样性、动态性、突发性等属性的问题。软件定义网络(Software Defined Network,SDN)是一种全新的网络体系架构。它可实现网络转发与控制分离,并采用集中式的控制方式,使网络管理人员可以根据网络的全局信息作出最优化的决策。同时,SDN网络通过编程抽象网络资源并开放调用接口,使网络用户首次掌握了网络资源的控制权,可以根据自己的需求自定义转发策略,从而极大的提升了网络的灵活性。在光网络中引入软件定义技术,可以为光层资源提供统一的调度和控制能力,并通过网络编程能力满足多样化业务的需求,使光网络控制更加灵活,运营效率更高。因此,研究软件定义光网络(Software-defined optical network,SDON)符合网络发展的必然需求。为了实现这一目标,需要亟待研究SDN标准化接口协议OpenFlow如何与光网络相融合,传统光网络设备如何接入SDON体系架构等技术难题。本文首先提出了控制器加虚拟层的SDON管控机制,实现了OpenFlow设备与传统光学设备的统一控制,并具体介绍了控制器OpenDaylight和虚拟层软件代理Open vSwitch的编程扩展实现。此外,本文还分析了 OpenFlow在光网络虚拟化和灵活控制方面起到的重要作用。最后,利用实验室的硬件设备和扩展开发的两款软件搭建了SDON网络实验平台,并通过此平台实验验证了本文所提出的部署虚拟层的SDON架构的有效性和软件定义光网络的灵活性。