随着互联网技术发展的日新月异,传统的分组传送网（PTN）通信已经不足以满足网络用户的需求,于是出现了将软件定义网络（SDN）技术引入PTN网络的软件定义分组传输网络（SPTN）技术。SPTN网络以SDN控制器作为管理控制核心,可以使网络传输通过逻辑集中的控制器实现可编程控制,且SDN控制器性能是SPTN网络可扩展性的关键。由于软件编程控制可以提高SPTN网络的灵活性和可扩展性,所以SPTN技术自出现以来就迅速成为传送网研究领域的热点研究内容。本文根据SPTN网络的基本工作原理和功能需求,提出了一种适用于SPTN网络的新型SPTN控制器架构及软件设计方案,并根据控制器中的核心模块即管理控制模块的组成,具体分析和改进了各个模块的功能。为了解决单节点控制器无法应对跨多区域SPTN网络管理问题,以及单节点控制器故障而导致全网瘫痪的局限性问题,在控制层面部署多台控制器组成分布式控制器集群,利用Raft一致性算法使多台控制器协同工作,使用PB算法对Raft算法特殊场景应用的局限性进行了改进,提高了SPTN网络信息传输的健壮性、可用性和安全性。SPTN控制器利用ETCD数据库实现了Raft算法的选举、控制器主备切换、数据同步、持久化存储等功能。利用Raft算法实现控制器集群成员动态增删,提高了控制器集群的分布式冗余抗灾能力。最后,搭建了SPTN网络测试平台,测试了SPTN控制器的基本功能和集群功能,均符合预期设计要求。SPTN控制器在业务增删、故障路径自动重构等方面时间性能都有所提升。对比了单节点控制器、2节点控制器集群和4节点控制器集群管理整个网络的时间性能,得出了控制器集群应用Raft算法后确实提高了集群主备切换、数据同步和恢复时间等方面性能的结论。因此把Raft算法应用到SPTN控制器中作为一种新型技术,在构建大型SPTN通信网络中起到重要作用。