云计算集中体现了信息时代发展的强烈诉求和前进方向,随着云计算的普及,数据中心的规模和数量都会迅速膨胀。对基础网络来说,将会有大量的业务集中在数据中心之间(Inter-Datacenter)和数据中心与用户之间(User-Datacenter)。前者的诱因主要是各个数据中心之间需要大量的信息同步,容灾备份和统一计算；后者的主要原因则是人们需要越来越多部署在数据中心的云服务(Software-as-a-Service),其中移动终端接入的比例迅速上升。大量云平台的出现将在网络层面涌现出很多新的问题,数据中心之间的网络要求具有很强的安全特性和低时延,同时又迫切需要一个统一的体系架构来统一调度网络资源和IT应用资源；数据中心与用户之间的接入网则要求大带宽和可移动特性。具体而言,体现在：在骨干网络的体系架构方面,如何设计一种可扩展的体系结构来支持云计算的复杂需求,如何实现光网络资源和数据中心的IT资源之间的统一调度；在骨干网络的虚拟化方面,针对大量的云对底层网络提出的虚拟网络需求,如何能够构建一个有效的提供架构来保证对云计算网络的按需供给;如何利用光网络的大容量和低时延特性来支持数据中心之间的快速互联,包括虚拟机迁移和安全备份；在接入网方面,针对大量用户同时请求接入数据中心时的拥塞问题,如何保证用户的QoS。本文从以上问题出发,在863项目“自适应多业务光网络研究”的支持下,重点研究了基础网络面向云计算的性能优化和业务提供问题。本论文的主要工作和创新点可以总结为：在数据中心互联网络中,从体系结构方面设计了面向云计算的业务提供架构-基于光网络控制平面的业务平面,解决了网络面向业务的提供问题；并围绕这一架构,在骨干网络中提出了一种虚拟网络提供算法,解决了L1VPN在多域网络中的路由问题；在数据与用户之间的接入网中,从资源优化方面,在无线接入网中提出了一种新的基于干扰感知的容量和信道分配模型；从流量疏导方面,设计了一种基于时延区分的业务调度方案。具体包括以下几个方面：1、设计了一种基于光网络控制平面的业务提供架构,能够满足云计算对网络的复杂需求。传统网络和数据中心的部署都是基于互不相关,相互独立的设计思想,而未来的发展趋势要求我们将所有网络资源和数据中心的IT资源(主要包括计算资源和存储资源)统一起来,构建融合统一的服务平台。基于这一技术要求,我们在传统ASON光网络基础上设计开发了业务平面,用来支持更好的调用光网络资源和IT资源,从而提高了网络基础设施的资源利用率。通过实际开发和部署,我们验证了业务平面的可行性和有效性。2、提出了在业务平面基础上对光网络资源和应用资源进行统一调度的联合优化方案,解决了光网络面向业务的具体应用问题。此外,利用SIP协议对应用资源实现自动发现,并用基于XML的资源描述语言对资源进行虚拟化,并设计了资源分配和光路建立算法,通过实验部署,我们验证了联合优化方案的可行性。3、提出了一种多域光网络中软管模型L1VPN的提供策略和算法。针对多域光网络中的L1VPN提供问题(RMVP),我们首次利用MILP对这一问题进行建模,并提出了自上而下的路由算法(TDR)来解决RMVP问题。基于一个实际案例的数值结果分析发现TDR能够有效的解决RMVP问题,而且和理想的单域策略的性能接近。4、提出了一种新的用于干扰感知的容量和信道分配的模型,设计了一种能够有效提升网络性能的业务区分策略和路由方案。为了保证数据中心和用户之间的网络性能,特别是移动终端,有很多种无线接入网络技术能够连接移动终端和数据中心,我们重点研究了无线Mesh网的性能提升,多天线、多信道无线Mesh网逐渐成为无线城市基础设施的主要技术手段,而其中干扰成为充分利用无线资源的一大障碍,针对这一问题,我们提出了一种新的干扰感知容量分配模型-DSS。基于DSS,我们重新对信道、容量和流量分配问题(CCFA)进行建模。数值结果分析表明,我们的DSS模型能够有效的分配无线资源,多天线和多信道能够明显改善无线Mesh网的性能。另外,在无线Mesh接入网中,针对高负载条件下网络拥塞问题,提出了一种通过部署网络外部缓存器进行负载均衡的方案,并设计了基于时延区分的路由算法,通过仿真发现该方案能够明显提高网络的接入能力,并保证高优先级业务的时延要求。