随着Internet的飞速发展，用户数量迅速增加，新的网络应用不断涌现，使得网络流量急剧增加，由此引发的网络拥塞已经成为制约网络发展和应用的瓶颈问题。拥塞易造成传输延迟和吞吐量等QoS性能指标下降，导致网络性能下降、网络资源利用率降低，从而无法提供有效的QoS保证。因此，有效地解决拥塞问题对于提高网络性能具有重要意义，而网络拥塞控制研究也成为当前计算机网络和控制理论交叉领域研究的一个热点课题，不仅具有重要的理论价值，同时具有广泛的应用研究背景和意义。 本文的课题主要来源于国家自然科学基金重点项目(60334010)；国家自然科学基金项目(60474047)；广东省自然科学基金项目(06105413)；广东省自然科学基金博士启动项目(04300046)。本文通过对Intemet网络拥塞控制领域最新研究成果系统的分析和总结，基于控制理论和TCP动态流体模型，得出了包含分布式时延的RED网络拥塞算法的频域稳定性；同时基于鲁棒与最优控制理论，结合成熟的控制技术，设计了四种新的AQM链路算法，所设计的新算法在提高网络的性能，提高网络资源的吞吐量和利用率，以及适应网络环境动态变化的鲁棒性等方面都有较大的改进。另外本文对网络时延进行了研究，得出了在自相似业务流情况下，网络的时延分布函数，以及有限缓存下网络排队的性能。最后对多媒体网络的接入控制进行了探讨，得到利用时滞接入控制减少网络拥塞率的方法。现将本文的创新点和主要贡献总结如下： 1.研究了包含分布式时延的网络RED算法的稳定性，对单源和非齐次多源情形，分别给出了相应的稳定判据，得到了稳定条件与时延、负载、带宽的关系，可以指导对网络链路RED算法的参数调整。尤其基于稳定性分析结果，时变时延对Internet拥塞控制系统的鲁棒稳定性有着很大的影响。因此在算法稳定性分析和参数设定中考虑时变时延特性是非常有必要的。 2.充分利用模糊控制理论在处理不确定性问题上的优越性，设计了一种基于模糊自适应PI的主动队列管理(AQM)算法，通过仿真说明，所设计的算法能在保证队列控制的稳定性基础上，加快队列收敛速度，减少超调量，并能适应各种回路条件和网络业务流的变化。 3.通过采用一种基于Lyapunov泛函的多变量时滞系统分析技术对网络拥塞控制问题进行了研究，得到了系统以衰减度λ指数稳定的鲁棒镇定条件，在此基础上提出了AQM网络拥塞鲁棒控制算法，仿真实验表明采用该技术设计的网络拥塞控制算法具有良好的鲁棒性及控制性能。 4.利用变结构设计出一种新的AQM算法，滑模变结构控制运动本身与被控制对象的参数及扰动无关，因此能够很好地适应参数的变化和负载的扰动。最终的仿真试验表明我们设计的变结构算法的稳态和瞬态性能都优于与它具有相同实现复杂度的RED和PI算法，并且在负载扰动和参数变化时具有很强的鲁棒性． 5.利用最优控制的思想，通过基于二次型性能指标的构建了一种最优控制算法，实现对网络性能，比如流量，丢包率，队列长度的优化调节。仿真结果表明，该方法能获得较小的稳态误差，具有较小的分组丢失、较高的链路利用率和较小的队列波动。 6.推导了网络中业务流具有自相似特性的情况下，网络的时延分布函数。针对服务时间服从Pareto分布的自相似流量模型：M/P(areto)/1排队模型，在利用相位类型分布——超指数分布来拟合重尾Pareto分布基础上，建立了拟合的M/PH/1排队模型，结合Pollaczek-Khintchine变换公式，并利用LAPLACE变换，获得了自相似排队模型M/P(areto)/1的时延分布函数。同时对于特定缓存条件下的自相似排队模型进行了分析。对特定缓存的M/P(areto)/1/K排队模型，将其拟合为M/HErd/1/K排队模型，利用矩阵几何分析方法，推导得到了该排队模型的具体排队性能。 7.研究了多媒体网络中具有公平性的连接接纳控制机制。在多媒体业务流量比较大甚至接近满负荷的情况下，使用常用的连接接纳控制机制往往会出现窄带业务排挤宽带业务的情况，造成业务拥塞，而且使网络中多个业务之间存在不公平性。将时滞接入思想引入多媒体网络的连接接纳控制中，并通过简单的定时器来控制处于等待状态的连接的新机制，不但保障了各个业务之间的公平性，而且有效的提高了多媒体网络的网络利用率，减少多媒体网络中各业务的拥塞率。