交换网络处理的业务流量增长要求交换网络的容量需要不时地进行升级,单级交换机由于受芯片的管脚和IC实现复杂度的限制,无法应用于大规模可扩展交换机,因此,采用由多个交换单元构成的多级网络是目前常用的解决方案。另一方面,用于多级交换结构的传统调度算法往往忽略了输入业务的特性,如:不同业务的相对优先级、时延、时延抖动或不同的服务等级等特性,在支持可扩展性和满足各种业务特性方面,还有待改进。针对以上问题,本文的主要贡献和创新在于:通过对Dune Networks公司某交换芯片的研究,对MSM型三级Clos结构做出了改进;设计了以业务特性为导向的两种调度算法:ACBS(Asynchronous Credit-Based Scheduling)算法和CBSTDM(Credit-Based Scheduling with TDM)算法;搭建了通用的仿真模型实现两种算法,对其进行了多方面的仿真实验并对算法性能进行了分析和讨论。仿真表明,改进结构和两种调度算法能取得较好的性能。首先,本文从交换机的作用和地位,交换技术的基本理论,交换结构和调度算法在交换机中的作用几个角度出发介绍了本文的背景知识,并展望了交换网络的技术发展趋势。然后分析了分组交换结构从单级结构到多级结构的演进历程,分析当前大容量分组交换网络的现状,并研究讨论了用于单级结构和多级结构的不同调度算法。其次,本文对MSM型的三级Clos结构做出了改进,改进的交换结构能支持分布式的“拉”式调度算法,具有更加灵活的可扩展性。再次,在改进结构基础上设计了两种调度算法ACBS和CBSTDM,两种算法均属于流调度算法,采用分布式的调度方式,与传统的用于多级结构的集中式两次匹配的调度算法有很大的区别,传统算法将输入端口的数据包“推”向交换结构的输出端口,而ACBS算法和CBSTDM算法是通过输出调度器将数据包从输入端口“拉”向输出端口。在ACBS中,输入输出之间采用异步交互控制信息的方式进行分布式的一次调度算法,仿真表明,它能充分考虑业务特性和输出带宽进行调度,在均匀负载的情况下能取得较高的吞吐率,降低数据包的平均时延,较好地适用于热点业务,同时能方便地支持负载均衡;CBSTDM通过令牌进行调度,输入级