通过在共享架构上动态地部署服务,云计算能够以高效、灵活的方式使用IT资源,它在降低网络成本的同时提高了用户的感知。数据中心是云计算的核心支持平台,在云环境中,网络将发挥尤为重要的作用。传统构架难以满足应用对于时延、对分带宽、扩展性等各方面的要求。新的电互连架构则增加了网络拓扑的复杂度和设备开销。随着光集成电路工艺的成熟和硅光技术的发展,光互连架构获得研究人员的广泛关注。与电互连技术相比,光互连在带宽、时延、能耗、传输透明性方面都具有巨大的优势,因此光互连架构成为一种较为理想的互连方案。相对于集中式光互连架构,分布式光互连能够提供更高的扩展性和灵活度。因此本文将重点研究云计算数据中心分布式光互连架构的设计。考虑数据中心同时存在带宽需求较高的象流和突发性较强的小流,结合光电路交换和电分组交换的混合机制能够较好满足多种流量的特性需求。因此酝酿文分别设计了以服务器为中心和以交换机为中心的光电混合互连架构。为克服传统光电路交换带宽利用率较低的问题,上述架构从交换机制,通信策略,路由器结构等方面做出了改进。混合网络虽然能够改善网络的时延和吞吐性能,但仍无法彻底克服电互连技术的缺陷。为有效缩减开销并降低网络能耗,本文进一步设计了分布式全光互连架构RingCube (k,n,r),该架构通过将超立方拓扑嵌入环形拓扑以实现网络节点度的降低和网络规模的灵活扩展。为最大限度避免网络阻塞,提高网络性能,RingCube通过流量汇聚提高光链路的传输效率,同时通过优化的波长分配策略实现了all-to-all通信模式下簇内的无阻塞通信和簇间的低阻塞通信。