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随着各种无线接入技术的发展，形成了多种无线网络，使用移动IPv6协议可以在IP层融合各种不同的无线技术，构成异构无线网络，为用户提供泛在的通信服务。相比于以往的单个网络的无线通信，异构无线网在为移动用户带来方便的同时，也提出了更多的技术挑战。论文分别对异构无线网的垂直切换、接口选择、节能算法和应用业务等问题展开深入分析和探讨，论文主要研究工作和创新点如下：异构无线网框架和研究内容介绍。第1、2章介绍了无线技术的发展和异构无线网的协议框架，根据该框架分析了要研究的关键技术的相关知识，包括背景理论、研究现状，分析现存的问题，为以后的研究提供依据。垂直切换接收信号强度门限研究。第3章提出了基于节点移动性的垂直切换门限算法（Mobile node Motion based Threshold algorithm，MMT）。垂直切换是异构无线网的重要技术，涉及到多方面的研究。该章介绍了垂直切换的切换决策算法的相关研究，分析了切换决策几种比较重要的算法。切换决策算法的研究主要是基于单参数或多参数的，在这两类决策中都会使用接收信号强度（Received Signal Strength，RSS）作为切换判决的关键参数。在以往的研究中，切换门限都是设定为固定的信号强度，没有考虑到节点的移动性可能带来的影响。第3章分析了节点在不同速度情况下，对于切换门限的不同要求，采用自由空间信道模型分析了MN在不同速度的情况下，在切换入WLAN、准备切换出WLAN和执行切换出WLAN时的门限Pi、Po、Pt与速度的关系。在通常设置门限时，往往设置为最低接收门限的比率，因此计算了各门限与接收门限的比率ri、rt。并进一步指出了ri与rt的值与切换时延和扫描间隔时延的关系，便于根据一个门限值迅速计算出另一个门限值。随后的仿真实验验证了理论分析的结果，并分析了其中误差出现的原因，定义了修正系数α，当MN移动速度较大时对ri进行了修正。多接口选择和负载均衡研究。第4章提出了动态加权多接口选择算法（Dynamic Weight Multi-Interfaces Select algorithm，DWMIS）。具有多接口的移动节点同时使用多种接入方式有其必要性和好处。首先，论文使用传统的负载均衡思想分析了多接口选择问题。然后，给出了在异构无线网环境下选择最优接口需要考察的参数，多种参数需要一个统一的评价指标，提出了综合各种参数的评价函数和计算方法DWMIS。该评价函数综合考虑了各个参数以及用户策略，可以快速的计算出当前的最优接口。并且，该算法既能根据带宽、公平性选择接口，又能根据无线接口特点进行选择，通用性较好。在实现时，当用户发起一个通信请求时，就需要决策模块计算出当前最优的接口。而决策模块需要获知底层的链路信息，如果当系统发起请求时，决策模块才从底层获取每个接口的信息可能会造成延时，这样尤其对实时应用影响较大。因此，我们在实现时，链路监控模块会定期将采集的链路参数发送给决策模块，决策模块中保存最近更新的链路参数。当决策模块需要计算最优接口时，就使用最近一次更新的链路参数。而链路监控模块定期更新链路参数的周期Tupdate就决定了计算的准确性，如果周期越小，则计算的准确性越高，反之越低。但是过小的Tupdate会增加移动节点的负担，因此选择一个合适的Tupdate就是在计算准确性和系统负担之间的一个权衡（trade-off）。IEEE 802.16e休眠模式的节能算法研究。第5章提出了线性增长算法（Linear Increase Algorithm，LIA）。介绍了节能研究的意义和现状，当前对IEEE 802.16e的休眠模式的研究；描述了IEEE 802.16e休眠模式的操作方式，分析其算法的不足之处，提出了改进的线性增长算法LIA。从理论上分析了LIA算法在泊松过程业务背景下的响应时间、功率消耗等性能，并结合仿真实验验证了理论分析结果。将LIA算法和原算法的响应时间和功耗比较后，得出了LIA算法性能更加优越的结论。进一步实验分析了各个参数对于响应时间和功耗的影响，可以为参数值的选择提供参考。为了能在业务到达率较高的情况下，能够有效的利用休眠模式来节省能源，提出了在基站增加缓存队列的方法，并分析了两个关键参数队列长度QN和门限时间TT对性能的影响。LIA算法在没有改变原标准中规定的参数情况下，仅对计算方法进行改变，因此与原标准有良好的兼容性，可以被普遍采用而不会对标准产生额外的影响。动态环境下建立VPN网络的机制。移动IPv6技术已经逐渐成熟，有些网络应用如VPN技术在移动IPv6这种动态的网络环境下已经不是十分有效，如何在动态网络环境下建立VPN网络成为需要解决的问题。第6章提出了移动IPv6网络环境下建立VPN的动态隧道机制（Dynamic Tunneling Mechanism，DTM）。论文针对移动IPv6等动态网络环境下如何建立VPN的问题，提出了DTM机制解决了这一问题。并考虑到移动节点的特性，分别提出了DTM-HoA和DTM-CoA机制，解决了如何根据动态获取的IPv6地址来更新VPN的隧道配置、建立隧道。分析了这两种机制的初始化时延和通信时延性能，通过理论分析和仿真实验证明DTM-CoA机制性能优于DTM-HoA机制。Internet的开放性导致了攻击者可以对网络的任何地方进行攻击，即使使用了性能极强的加密技术建立VPN隧道，攻击者仍可能从局域网接入点进行攻击。进一步讨论和解决了由此引入的新的安全问题，提出了安全动态隧道机制（SDTM），为移动节点提供了安全保护。论文第7章是全文的总结，并讨论了对进一步工作的展望。