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高速IP网络的飞速发展己经使其成为全球通信的网络基础设施。同时，Intemet上的各种应用以及新业务的层出不穷，如VoIP、P2P、网络视频通信以及网络电视等，使得网络上的多媒体信息与日俱增。这些新业务对网络提出了新的服务质量要求，不仅要求可靠的数据传输，还要求传输过程的实时性和可预见性。Intemet己逐步由单一的数据传输网向数据、语音、视频等三重播放(Triple Play)多媒体信息的综合承载网演化。Intemet现有的仅提供“尽力而为”业务的承载模式己经不能适应业务发展的需求，它必须演进为能够提供对各种业务的综合支持、并且对不同的应用提供不同的服务质量(QoS)保证的下一代电信级IP承载网。
网络新业务和新应用在带动Intemet迅速发展的同时，也产生了爆炸式增长的数据流量，给网络造成极大的压力。这就要求网络运营商必须有效地提高现有网络资源的利用率以满足日益增长的业务量需求，并实现利益的最大化。高速网络的流量管理和控制变得日益重要。另一方面，IP承载网必须能够为具有不同QoS要求的业务提供有区分的差异化服务，实现对语音、视频等多媒体业务电信级的质量保证。流量工程和网络性能已成为下一代电信级IP承载网研究最为活跃的开放式课题之一。本文对高速网络的流量工程、城域以太网及自相似流网络性能进行了研究。主要研究内容如下：
(1)支持DiffServ的流量工程机制(DS-TE)被认为是下一代多业务网络中保证QoS并优化资源利用的最佳解决方案。在介绍MPLS与DiffServ体系结构集成的基础上，对DS-TE机制进行了深入剖析。
(2)对MPLS流量工程中的资源抢占问题进行全面深入地研究。深入研究了最小化抢占问题及抢占与路径选择相结合问题。提出了一种改进的最小化抢占代价优化目标函数及其启发式算法。仿真结果表明了改进的启发式算法在实现最小化抢占代价时具有更高的的选择准确性，其计算复杂度完全能满足大规模网络路由器的在线实时计算要求；同时，还提出了一种新的最小化抢占路径选择方法，通过为一条新的LSP建立请求选择一条具有最多可用带宽的路径，并对现有的RSVP-TE路径建立协议进行扩展及改进路径建立信令流程，抢占跨越与新的建立请求LSP的选定路径共享更多下游链路的LSP，从而使被抢占的LSP数目最小化，达到最小化抢占代价的路径选择目的。
(3)研究了MPLS自适应流量工程。提出了一种基于流的多径自适应负载均衡随机队列网络模型，并给出了基于M/Pareto/1队列模型的流量分离优化公式，对最小化网络拥塞具有统计意义上的指导意义。为了适应动态变化的网络负载，我们进一步提出了一种基于实时测量的自适应负载均衡方案，该方案具有很好的稳定性和可扩展性，启发式算法强壮而简单，在运营商网络中易于实现；该方案在最小化拥塞的同时，维持了每流的路径完整性。仿真分析该方案能有效地在多条并行LSP中平衡负载。
(4)电信级以太网是当前网络研究的热点，其技术和标准发展最为迅速。讨论了以太网在向城域网和广域网扩展的过程中面临的困难和挑战，提出城域以太网需要增强的6个方面。在此基础上，我们重点对城域以太网的流量工程进行了深入研究，提出了一种基于多生成树实例的城域以太网流量工程方法。性能仿真分析了其有效性和可行性。
(5)以太网业务正成为用户广泛使用的业务而得到越来越多的重视和普及，城域传送网技术在承载多种不同类型的以太网业务时面临新的挑战。对城域以太网四种典型的传送技术进行了较为详细的分析、讨论与比较，总结了它们各自在城域以太网传送中的应用定位。针对目前运营商部署最为广泛的三种城域以太网传送方式：1)纯交换式以太网；2)基于IP/MPLS的城域以太网；3)基于SDH的MSTP，我们着重考察了城域以太网传送的三个重要性能指标：封装效率、端到端时延、保护倒换时间。通过理论分析及实验测试，得到了三种城域以太网传送方式的性能比较，并给出了相应的应用建议。
(6)网络流量的自相似性给流量控制和网络资源的管理带来了新的问题。我们对比较符合实际网络流量特征的随机相位正弦波的流量模型进行了详细的排队及网络性能分析。通过理论推导得到排队性能结果。分析了随机相位正弦波的三个参数对网络性能的影响。同时探讨了高速网络自相似流的控制方法。