胖树形网络是一种多级互连网络,具有较好的可扩展性、高对分带宽、无死锁和路由算法简单等优点,广泛应用于多级交换数据网、片上网络、高性能计算和数据中心等领域。各种不同的应用和大数据、云计算等新型业务要求网络具有快速的并行处理能力,人们不断改进传统胖树网络以提高其性能,网络成本问题却日益凸显,逐渐成为改进胖树网络不可忽视的重要因素,并日益成为胖树网络的研究关注点。本文基于国家重大信息产业化子项目《几十T级别PTN新型交换架构理论及关键技术》,旨在研究胖树网络拓扑改进与优化问题。本文简要介绍树形网络的特征与发展状况,归纳树形网络的性能指标,并分析各参数对树形网络性能的影响;介绍树形网络的应用领域,并总结树形网络的研究现状;归纳树形网络拓扑改进方案,分析影响网络交换模块成本的因素,并归纳降低网络成本采用的方法与技术。本文主要工作包括以下3部分:(1)为了降低传统胖树网络的成本,本文对传统胖树网络拓扑结构进行了改进,提出不规则多级胖树网络并建立其分析模型。该模型的网络交换结点使用具有固定数目上行端口和不同数目下行端口的特殊基本交换模块,根据接入网络的总用户数选择网络第一级使用的交换模块,再依次确定其它层交换模块,相互连接交换模块形成不规则多级胖树网络。(2)介绍该网络中的交换机制,分析不规则多级胖树网络中各交换模块的流量分布,拟合交换模块的成本函数;成本函数综合考虑交换模块上下行端口数及其通过流量;在给定接入网络的总用户数时,使用拟合的成本函数计算不同端口交换模块组合构建的所有网络的总成本,选择总成本最优的不规则多级胖树网络作为优化结构。(3)采用java语言编程完成不同用户数的网络优化实例计算,将结果与传统胖树网络的成本进行对比,验证所提模型的可行性与有效性,并分析所提成本中各个相关参数对整体网络成本的影响。实例计算结果表明,构建相同用户数的交换网络,使用所提不规则多级胖树网络具有较大的成本优势。本文的研究有望用于指导实际网络架构的构建与网络成本的优化,即结合实际接入网络的用户,在一定可预见的增长范围内,设计具有一定可扩展性的成本优化的网络。