作为社会信息化发展的基石,通信网络的核心价值在于网络中承载的业务,探索业务行为特征能够聚焦于业务本身特点,发现业务的内在传输规律。现代通信网络日益复杂、智能化,与此同时,海量业务共存于网络使得业务耦合性、突发性不断增强,业务服务质量难以得到有效保障,动态复杂网络环境下基于业务服务质量的行为特性研究成为亟待解决的问题。目前关于业务行为的研究大多集中于业务生成、到达及分布规律,一方面很难直接与业务服务质量相关联,另一方面研究成果大多基于稳定网络环境,具有一定局限性。针对已有研究存在的不足,本文重点研究复杂通信网络中业务服务质量间的耦合关联机理,挖掘网络突发和故障环境下业务的传播动力学行为,并提出有效的传播控制方案,保障业务安全可靠传输。具体而言,本文的创新点主要有以下四个方面:(1)提出了一种基于弹性力学的业务流耦合关联网络模型,挖掘业务服务质量间的耦合机理。针对网络拥塞环境下业务服务质量表现出的普遍关联现象,本文引入弹性力学理论构建了无向加权的业务流耦合关联网络,用于解决大规模复杂网络中的业务关联性问题。该网络中节点表示通信业务,连边表示业务服务质量之间的弹性关系,通过对其结构特性进行仿真,发现当业务随机分布并达到一定数目时表现出“小世界效应”,即业务服务质量间存在紧密、集团化的耦合关系;网络中业务节点的度分布并不均衡,存在少量度数很大的业务流,对全网业务服务质量具有广泛的影响作用。(2)提出了一种突变业务流影响传播模型,分析其传播机理与传播规律。针对突变业务流影响传播机制建模问题,本文提出了一种基于耦合概率与邻居关系的突变业务流影响传播模型,分析不同网络结构、不同网络状态下突变流的传播范围、传播强度规律。仿真结果表明,业务突变强度、网络拥塞程度、网络结构类型均会对传播效果造成影响,并遵循统一的规律:突变流的传播强度随着业务邻居阶数增长而大幅下降,下降幅度与各阶邻居业务的数目相关,且对奇数阶邻居与偶数阶邻居的带宽影响相反。(3)提出了一种基于业务社团结构的免疫控制算法,保障业务安全可靠传输。针对突变业务流引发的全网业务带宽波动问题,本文提出了一种基于业务社团结构的免疫控制算法。传统方法大多通过改变流量生成或传输的方式来削弱业务流突变强度,增加了系统开销,降低了业务的传输效率。本文提出的算法通过以社团为单位,免疫社团边界业务流以切断突变流传播路径,在不改变大部分业务正常传输的情况下,极大地缩小了突变流影响范围。仿真结果表明,该算法最优可达到利用21%的免疫业务保护97.2%的业务免受带宽波动影响。(4)提出了一种基于双层网络的级联故障模型,分析业务流动态行为特征。针对网络负载不均衡导致的通信链路失效问题,本文建立了一种基于业务层/网络层双层网络的级联故障模型,研究故障中业务传输行为与竞争行为的动态变化过程。仿真结果表明:1)级联故障中业务对网络的依赖强度与业务平均最短路径长度成正比,间接反映了业务传输效率的高低;2)网络最大连通片可反映业务竞争范围的变化,在蓄意攻击下,业务竞争范围受级联故障的影响比随机攻击更为明显;3)业务竞争强度的变化与业务度分布和拥塞程度相关,网络中业务分布的不均匀性会导致业务竞争强度更易受到级联故障的影响。