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网络流量研究是通信网络性能分析与网络规划设计的基础，对于网络协议制定与拓扑结构设计、流量预测与网络规划、拥塞控制与负载均衡、干扰消除与资源管理等都具有十分重要的意义。近年来大量研究表明，高速通信网络的聚合流量表现出不同于传统话音业务的长相关和突发性特点。网络流量的长相关和突发性改变了网络的流量控制和排队分析，显著地影响着网络的缓存设计、数据溢出、传输延时和资源分配策略等。研究指出，相比于同均值的传统话音业务，长相关突发性流量需要占用更多的系统资源，导致更高的数据溢出率，造成更显著的排队延时等；同时，长相关流量具有更好的可预测性，有助于网络异常监测等。
由于网络流量的长相关和突发性不能使用传统的马尔可夫模型描述，诸多新的流量模型应运而生。虽然近年来对网络流量长相关和突发性的研究已取得了显著成果，但构建精确描述网络流量长相关和突发性的流量模型、探究网络流量长相关和突发性的产生机理依然是网络流量研究面临的重大挑战。而这两方面的研究都是网络流量研究的核心任务，具有重要的理论价值和现实意义。有鉴于此，本论文主要工作集中于网络流量模型的构建和长相关与突发性产生机理的研究，包括：
1、研究了长相关α稳态过程模型和EAFRP模型。它们是当前描述网络流量长相关和突发性的两个重要模型，前者被广泛使用，后者具有明确的物理意义；但前者缺乏清晰的物理解释，后者聚合流量的分布尚无闭式表达。本文推导了聚合流量分布之特征函数的闭式表达，证明EAFRP模型的聚合流量趋于长相关α稳态过程，从而为长相关α稳态过程模型提供了物理解释，也推进了对EAFRP模型的研究，并揭示了两种模型之间的内在联系。仿真结果证明了理论推导的结论。
2、提出了长相关截尾α稳态过程模型（新模型1）。该过程是长相关的，其一维分布是全正偏截尾α稳态分布。新模型包含了目前广泛使用的长相关α稳态过程模型和长相关Γ过程模型，因此具有更强的适应性，能适应更丰富的实际网络场景。同时，截尾α稳态分布对α稳态分布进行了指数截尾，其拖尾轻于α稳态分布，但重于高斯分布；既继承了α稳态分布的优势，又克服了α稳态分布高估实际流量突发性的缺陷。对实际网络流量的建模结果表明，新模型能更准确地描述真实网络流量。
3、提出了截尾EAFRP模型（新模型2）。这是一种新的构建性模型，具有明确的物理意义。该模型在现有EAFRP模型的基础上，为节点流速引入了一个指数截尾因子exp（-px），该截尾因子反映了网络的带宽限制和拥塞控制等机制对数据源节点行为的制约。实际网络流量总是数据源节点行为和网络机制共同作用的结果，而新模型2兼顾了数据源节点行为和网络机制两方面，是对网络流量生成机制的更全面更真实的刻画，能更准确地描述实际流量的行为特性。本文证明，截尾EAFRP模型的聚合流量趋于长相关截尾α稳态过程，从而为本文提出的新模型1提供了物理解释，并揭示了新模型1和2之间的内在一致性。仿真结果表明新模型2的聚合流量良好地趋于长相关截尾α稳态过程，并能准确描述实际网络流量的长相关和突发性。
4、研究了网络流量长相关和突发性的产生机理。本文研究发现，现有文献对网络流量长相关和突发性产生机理的研究比较分散、缺乏统一观点，因此本文对这一问题进行了重点研究。本文提出了更具普遍性的构建性模型--扩展ON/OFF模型，并基于该模型研究了聚合流量长相关和突发性的产生机理。研究指出，聚合流量的长相关由节点ON和OFF周期的重尾分布引发，长相关的程度由拖尾更重的那一方决定，与节点流速的行为无关；而聚合流量的突发性由节点流速的分布决定，与ON和OFF周期的分布无关。这一研究结果为在网络工程中实际应用网络流量的长相关和突发性提供了理论基础和技术支持。