流量爆炸似的增长促使网络运营商寻找能提供高性能低成本海量带宽的长期演进方案。在传送平面,以波分复用技术(WDM)为基础的光传送网(OTN),已经成为下一代网络发展的方向。在核心节点,OTN实现了大颗粒业务的灵活调度和保护,这对大容量OTN设备的可靠性和稳定性提出了更高要求。嵌入式系统的飞速发展和高效通信处理器的推出,再次掀起了对OTN设备的研究热潮。本论文对光传送网的网元设备进行了深入研究,实现了高可靠的软件平台。并在此平台上,实现了版本管理模块,优化了在线下载模块。在提升单板网络通信的可靠性的过程中,创新性地提出并实现了防冲突可恢复单板通信协议。本通信协议通过修改驱动的中断处理机制和应用层协议的报文处理流程,优化数据链路层HDLC协议和应用层协议的交互方式,有效地解决单板间的报文阻塞问题,其设计思路可以应用于大规模的嵌入式通信网络。论文结构主要划分为六章,绪论部分介绍了光传送网网元设备和构成单板软件的嵌入式系统的研究现状。第二章详细分析了OTN相关建议以及标准。第三章对嵌入式系统做了阐述,并详细研究了OTN网元设备。第四章和第五章重点研究了单板间的通信机制,提出并实现了防冲突可恢复通信协议,最后在第六章总结技术创新的成果。