Проведен анализ механизма воздействия протокола Transmission Control Protocol (TCP) на самоподобие сетевого трафика и с помощью имитационного моделирования выполнено исследование механизмов управления перегрузкой для различных протоколов TCP. Получила дальнейшее развитие модель мультифрактального процесса, основанная на построении биномиального стохастического каскада. Получены численные зависимости, которые значениям показателя Херста ставят в соответствие различные функции мультифрактального спектра. Определены диапазоны значений параметров модели, которые позволяют моделировать различные типы трафика с фрактальными свойствами. Предложена усовершенствованная математическая модель сети MultiProtocol Label Switch (MPLS), которая позволяет описывать поведение MPLS-сети во времени для различных классов обслуживания входящего трафика, при заданных ограничениях на время ожидания пакетов в очереди и количество потерянных пакетов. С использованием разработанного генератора фрактального трафика проведено имитационное моделирование предложенных методов маршрутизации в сетях MPLS, которое показало возможность оптимизации управления трафиком и динамического распределения сетевых ресурсов. Разработанные модели и методы внедрены на предприятии, где они используются для предупреждения перегрузки узлов сети за счет перераспределения потоков данных на критических участках.