三级Clos网络是采用基本交换单元来搭建大型交换网络的最常用拓扑结构。三级Clos网能在置换、一到多播送、多源点多播等多种通信方式中实现严格、广义和可重排无阻塞播送,可以很好地满足大规模交换网络的设计要求。因此,研究三级Clos网的优化设计以及阻塞概率分析在理论和实际上都有非常重要的意义。论文围绕三级Clos网硬件代价的降低和统一的阻塞概率分析模型的建立的问题,开展了以下研究工作:针对严格无阻塞的多播三级Clos网的硬件代价比较大的问题,提出了对其进行优化的办法。利用对网络总的硬件代价求微分的方法,得到使得网络硬件代价最小所满足的条件及优化后的网络硬件代价。通过分析和比较发现,严格无阻塞的多播三级Clos网优化后可以有效的降低网络的硬件代价。针对三级Clos网目前已有的概率分析模型只是单一的单播或者多播模型的问题,提出了利用Hwang的统一方法和Pattavina的阻塞概率分析模型结合的办法,建立了统一的概率分析模型。通过与已有的结论进行分析比较发现,提出的统一的分析模型更准确全面的描述了多播三级Clos网的阻塞性能。通过对阻塞概率与硬件代价的折衷比较,搭建出具有小阻塞、低代价的置换三级Clos网的结构。经过分析和比较可以发现,搭建的网络的硬件代价比相应的严格无阻塞网络降低将近一半,而阻塞概率却非常小。提出一个基于三级Clos网模型的WDM光网络的硬件代价的优化方法。根据相应的限制条件,结合第三章已有的针对一般三级Clos网的优化办法,得到了基于三级Clos网模型的WDM光网络优化的方法。通过比较和分析发现,优化方法可以有效降低基于三级Clos网模型的WDM光纤网络的硬件代价。