随着业务需求的爆炸性增长和传输技术的高速发展,光网络将逐渐由目前的光传输、电交换系统演变成为光传输、光交换的全光传送系统。在目前提出的几种光交换技术中,光突发交换(OBS)以其良好的分组型业务支持能力和可实现性受到人们的关注。OBS的核心思想是将电域的控制面和光域的传送面在使用波长上分离,通过业务汇聚、突发组装、单向资源预留等技术在光域上实现端到端数据传送。OBS的研究中最为关切的问题包括如何进一步降低数据突发随机冲突产生的数据损失,以及如何将OBS的研究与整个光网络的发展演化紧密联系,使其能够尽快付诸应用。在这两个方面,本文的主要工作和贡献如下：提出波长转换器可共享的OBS交换结构的精确和近似分析方法,并比较研究了不同结构的性能。解决OBS中突发冲突的有效方法是在结点中进行波长转换。由于波长转换器(WC)的价格昂贵,因此人们提出了波长转换器共享交换结构来降低交换结点的造价。通过分析异步交换模式下共享波长转换器交换结构的特征和工作过程,本文提出了异步交换模式下每链路共享(SPL)结构的精确分析方法,并在该分析方法的基础之上,建立了每链路共享结构和每结点共享(SPN)结构的近似分析模型,利用两种结构的共同特征,从SPL的精确分析中获得了近似模型中的反馈参数,从而可求解出SPN的近似丢失率。该模型可用于分析交换结点的性能以及研究波长转换器的不同配置对交换性能的影响。提出了采用有限范围波长转换器的交换结点在异步交换模式下的新分析方法。在结点上采用有限范围而不是全范围的波长转换器也是一条降低结点造价的有效途径,但也使得异步交换模式下的性能分析过于复杂以至于无法求解。已有的工作针对单个波长转换集建模,降低了问题的维度,但是同时也引入了过多的误差。本文提出利用端口已占用波长总数来建立到达受阻的随机排队模型的分析方法,并通过引入关于环形小球放置中定长游程平均出现次数的定理来求解每个状态下系统的平均有效到达率,使获得的排队系统稳态方程,以及系统丢失率可以利用已有结论求解。仿真和分析表明这种方法比先前的方法要优越。提出并比较研究了四种更适合在波长转换器共享的交换结点上应用的突发分段丢弃调度方法。利用OBS中数据突发由大量上层业务分组所构成这一特点,在交换结点发生突发冲突时可以采用部分丢弃的策略来减少数据丢失,例如采用光可分突发交换(OCBS)或者突发分段(BS)技术。分析表明这种技术可以在不改动结点硬件结构的情况下显著降低数据丢失概率。大量关于OCBS/BS技术的研究都假设网络中的交换结点具有完全波长转换能力,这在应用中是不切实际的。为此,我们根据突发分段的灵活性、波长转换与部分丢弃操作的先后次序等分别提出了四种适合于具有波长转换器共享能力的结点应用的突发部分丢弃调度方法。通过仿真研究比较了这些调度方法和基于突发完整丢弃的调度方法的丢失率性能,并指出了其中综合性能最好的方法。提出了一种新型OBS环网的设计方案。该方案采用一种行之有效的弹性偏移时间控制机制(ROTC),实现了控制信道中突发控制标签(BCL)与数据信道中的数据突发时隙(DBS)之间的持续映射和有效控制,并因此称之为虚拟同步光突发交换环(VS-OBR)。VS-OBR环网方案的主要优点是支持光纤链路空间重用、信道接入快速灵活、支持可抢占的优先级,并且既不需要在结点配置光纤延迟线也不要求全网结点严格同步。我们详细叙述了VS-OBR的结点结构、BCL和数据突发的格式以及环网接入控制机制的工作原理,并针对其中一些关键技术问题和饱和吞吐量进行了理论分析,最后采用仿真的方法研究了该环网的有效吞吐率和端到端时延等性能。