Для оценки методов борьбы с перегрузкой на серверах Session Initiation Protocol (SIP) построена математическая модель обмена сообщениями в сети в форме раскрашенных сетей Петри в имитационной среде Colored Petri Net (CPN) Tools. Детально рассмотрены алгоритмы обслуживания вызовов на серверах обработки вызовов. Разработанные блоки модели можно использовать в качестве компонентов для моделирования сетей передачи данных со сложной топологией, а также при исследовании и проектировании различного телекоммуникационного оборудования. Достоверность результатов подтверждается совпадением значений, полученных методами имитационного моделирования, со значениями, полученными на реальной сети, с точностью до 0,5…1,3%. Применение усовершенствованных методов позволяет уменьшить время установления соединения, повысить пропускную способность сервера в условиях высокой нагрузки, а также уменьшить время восстановления системы после перегрузки. Полученные результаты использованы в учебном процессе ХНУРЭ и реализованы на сервере обработки вызовов провайдера IP-телефонии.