互连网络(Interconnection Networks,INs)广泛应用于高性能计算机、数据中心和多级交换网络等系统,这些系统的日益复杂导致INs的重要性在不断增加,促使INs成为决定系统整体性能的关键因素之一。树形互连网络具有可扩展性好、无死锁和路由算法简单等优点,在对树形网络进行构建和优化时,采用排队网络模型对网络架构的参数进行优化选取,可根据需要设计出优化的网络架构。本文研究导师组提出的一种基于性价比优化的特殊树形网络,它由具有多个低速端口和一个高速端口的基本交换模块(Basic Switch Module,BSM)经互连而构建,BSM能降低交换部件的综合费用。在介绍特殊树形网络的拓扑结构以及路由算法后,通过BSM转发分组的过程建立BSM的等效下排队节点,再将BSM的等效模型按照原来网络的连接关系互连,构建出该树形网络完整的排队网络模型。依据构建的排队网络模型,本文利用分解法对网络的性能进行分析,通过将排队网络划分成独立的子网络,依照分组在子网络的传输次序,依次求解各个子网的性能参数,再根据原网络的业务模型、分组路由方式及路由选择概率对子网的结果进行处理,得到整个排队网络的性能。本文还通过模拟该排队网络的运行过程设计与编写仿真程序,利用仿真程序得到网络的性能参数,并验证理论分析的正确性。本文分析业务强度、缓存大小、缓存分配方案以及网络拓扑等参数对网络性能的影响,所取得的结论主要如下:(1)业务强度对网络的影响主要局限于同一网络架构,业务强度增大,网络的吞吐量、时延及丢失率分别以不同程度增大。当用户节点数或终端数一定时,业务强度增大会导致不同网络架构之间的性能差距增大,但这并不影响最优网络架构的选择。(2)网络的吞吐量、时延及丢失率等网络性能与网络中实际业务的需求、BSMs的缓存大小、扑结结构及缓存分配方案密切相关,最优网络架构的参数选取要综合考虑这些因素。本文的研究有望用于实际网络架构的参数选取和优化,即结合实际业务需求,合理地选择网络拓扑及设置网络中BSMs缓存,构建性能最优的网络架构。