随着物联网,云计算,以及多媒体等业务越来越多样化,用户的需求也越来越难满足,骨干传送网容量急剧上升。在骨干传送网节点上,有必要应用大容量交换结构起到枢纽的作用。同时,随着光纤传输技术的发展,光交换技术发展势在必行。相比电交换技术,光交换技术除了突破“电子瓶颈”外,还具有更大容量、更低功耗等特性。通常骨干网可以进行流量控制,能够提前获取传输需求,因此基于矩阵分解的交换调度算法是现实可行的。以前矩阵分解算法的研究一直停滞不前,主要原因是以增大时延为代价来换取分解成功。本文结合分布式结构控制与分布式调度算法,更好地保证了大容量光交换结构的时延性能。论文围绕大容量光交换结构,进行了如下工作:首先,分析了大容量交换结构及其调度算法。支持多时隙的多级多平面成为大容量光交换系统结构,其交换核心器件是快速可调谐激光器FTL与阵列波导光栅AWG。在分布式控制系统结构中,各个交换平面上业务彼此独立,各个交换平面采用独立调度器。按照分布式调度思想,我们将系统结构调度分成两步:平面间的均衡调度和平面内的交换调度。其次,分析了系统结构中各层业务特性,对应于不同的调度策略。考虑平面内业务特性,平面内的交换调度采用基于矩阵分解的环形算法。通过对环形算法优化及扩展,提高了算法性能和扩大了算法应用范围。仿真结果表明,在高负载量下,环形算法时延性能大大优于非矩阵分解算法,适用于大容量光交换结构。最后,考虑平面间业务特性,平面间的均衡算法采用环形算法不再适用。通过对业务矩阵模型进行端口数扩展,保证了均衡调度在矩阵的度为2的整数幂下可以使用环形算法。平面间的竭力算法解决了矩阵的度为大于2的任意值,论文分析了其均衡性及吞吐率性能。仿真结果表明,在不同业务负载量和交换平面数下,相比传统的简单轮询RR调度算法,平面间竭力算法具有更好均衡性和吞吐率。