以移动互联网和云计算为代表的信息服务越来越倚赖高性能、可扩展的数据中心。通常数据中心承载着众多面向用户的应用如网页服务器、文件服务、在线游戏、企业应用,以及大数据挖掘等计算密集型任务。这些应用任务造成了服务器或虚拟机之间的大量并发通信流,这些数据流包括一对多、多对一、多对多等通信模式,且其带宽需求动态范围大,更具有特定的时延要求以保障上层应用性能。因此,如何设计合适的数据交换网络及高效的资源调度算法,支持数据中心内多样化的应用需求和复杂的通信模式,是目前产业界和学术界共同关注的热点课题。光突发交换环网具有高带宽、细粒度、动态性强的优势,是面向数据中心内机架间通信的一种颇具前景的组网方案。本论文正是针对这种网络架构,重点研究其面向并行计算应用的光层资源调度机制和具体算法。论文的主要内容和创新点如下:第一,针对数据中心应用通信需求特征,介绍了一种支持流调度的子波长光交换环网结构,包括拓扑和节点结构,并讨论了网络的扩展方式。同时,提出了基于集中式控制的On-demand和周期性调度两种不同的资源调度运作机制。第二,基于上述网络架构和调度机制,进一步提出了面向数据中心内Coflow应用的两种调度算法,将并行计算应用产生的特殊数据流传输需求更高效地匹配到光层带宽调度上。通过仿真建模,对本文所提网络运作机制和调度算法进行了详尽的性能评估。结果表明,在各种Coflow特性和不同的网络配置下,本文所提方案均能够显著降低Coflow传输时延。另外,论文也针对光突发环网的时域与频域二维动态带宽调度设计了算法。仿真结果表明,论文所提出算法能够提高网络吞吐量,降低丢包率。