В дисертації проведено аналіз основних структурних елементів повністю оптичних телекомунікаційних мереж. Запропоновано математичну модель оптичного комутаційного вузла на прикладі крос-комутатора ОХС (Optical Cross Connect). Виявлено спосіб забезпечення оптичної комутації без блокування у вузлі, на основі формування бінарних матриць переходів для всіх комутаційних елементів. Запропоновано модель каналу з ортогональним частотним мультиплексуванням, яка дозволяє підвищити співвідношення Optical Signal-To-Noise Ratio (OSNR) для окремого хвильового каналу. Знайдено метод прогнозування оптимальних параметрів та розмірів Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM) системи шляхом розрахунку ймовірності блокування каналу. Розроблено алгоритм маршрутизації довжин хвиль у повністю оптичній мережі, який враховує показники ефективності комутаційних вузлів. Новизна даного алгоритму полягає у внесенні діагональних елементів в матрицю вагових коефіцієнтів комутаційних вузлів.