随着骨干网传输容量的急剧上升,业务的不断到来,交换网络中的关键节点交换机的“电子瓶颈”问题成为限制网络吞吐能力的重要原因。因此对交换设备的研究是提高光传输网络性能的重点。研究包括两个方面:一方面是高性能的可扩展交换结构;另一方面是高效的交换调度算法。在不同交换结构的特性、适用范围很明确的今天,低时延、多种QoS性能支持的相关调度算法的研究,越来越成为人们关注的焦点,也成为了构建高性能交换设备最核心的部分。本文研究的超大容量七级Clos结构光网络交换机可达10Pbps级别的交换容量,并根据这种交换机的系统结构,设计出新的交换路由算法。通过加快数据处理速度、提高业务吞吐量、降低业务阻塞率,来缓解目前遇到的问题。本文根据这种七级Clos交换机的系统结构和到来业务的特性,将研究的调度算法分为三部分:首先是平面内的业务选择中间级的问题,根据满配平面的业务矩阵规模为512X512,中间级满配的规模为64 X 64,采用基于二部图染色原理的环形算法来处理业务。并在此基础之上,提出并设计双向和同向两种新型的环形算法,大大加快数据处理速度。通过对比资源消耗情况、可达到最高的时钟频率,来解释这三种方法的差异。在Modelsim软件下完成逻辑功能模块的仿真验证,并通过FPGA实验,来验证我们所提出算法的正确性与可行性。其次,根据平面间系统结构的特性、业务的多样性,考虑到无阻塞、避免回溯和重排等要求,提出端口扩展的算法,解决了矩阵度为2的幂次方环形算法的应用问题,并作逻辑验证来说明可行性。最后,考虑到竭力轮询算法将业务分发到各个平面所需的时间太多,且骨干网业务流量长期变化不大的情况,提出了基于增量矩阵的轮询算法的优化,对后到来的业务只对它的业务增量矩阵进行处理。通过对比在不同业务负载率和多种规模的增量矩阵等情况下,两种算法在时延、阻塞率方面的表现。仿真表明:在业务变化量不大的情况下,这种基于增量的改进算法在减少时延方面有更好的表现。