本论文对下一代光网络中管理、控制与应用若干关键技术进行了研究。本论文对下一代光网络的网络管理技术进行了研究，系统总结了业务、资源与控制平面三方面的管理需求，提出了相应的管理信息模型，其中的控制平面管理信息模型以ITU-T自动交换光网络(ASON)管理框架为依据，采用了协议中性的设计方法，可作为未来标准制定的参考。设计了两种适于异构、多域、多业务下一代光网络管理的实现框架，并应用于实际项目的实验平台。 本文对下一代光网络连接管理技术进行了研究。针对多粒度光通道，设计了多粒度标签，并提出了一种新的后向并行信令机制，在有效降低连接建立时间的同时，减小了异常处理的复杂度，保证了机制的健壮性。 本文针对光组播，充分考虑了下一代光网络控制平面与传送平面相分离的特点，提出了三种连接管理信令流程。通过仿真比较，指出多路径并行信令流程可以保持较低的连接建立时间和阻塞率，并且易于实现。建立了多路径并行信令流程的阻塞率分析模型，数值结果验证了该模型较高的分析准确性。本文对光网络组播生存机制进行了研究。提出了两种新的组播生存策略：基于树的备用通道选择策略、同一组播树主备用容量共享策略。