下一代无线通信系统将是一个无处不在的、支持多种接入技术的、提供多样化业务的、具有智能特性的全IP融合网络。由于不同无线技术所使用的空中接口标准及相关的协议实现方式上具有差异性和不可兼容性,需要一套通用的、开放的技术实现异构网络之间的协同工作、互融互通。本文针对下一代无线融合网络中的移动性管理问题展开深入探讨。本文将采用一种理论和实验并进的研究方法。首先对问题进行理论分析和研究,提出新的模型、设计思路以及具体的算法,然后通过仿真进行验证。在此基础上,进一步对仿真结果进行深入的分析和研究。全文首先对论文的选题背景和研究意义进行阐述,对现代移动通信系统的发展与演进进行总结,研究现有异构融合网络中的移动性解决方案,跟踪国内外相关标准化组织的研究进展和研究方向,分析了该领域当前所面临的问题和挑战。本文针对基于松散耦合模式的异构融合网络中的网络层移动性管理技术进行了探讨。研究了网络层移动性管理方案的主流切换技术--移动IP系列标准及其改进方案,对不同切换机制对性能的改进进行了理论分析和仿真实验。此外,借鉴引入底层触发事件的优化机制,对传统的快速切换进行了改进。仿真结果表明,优化的快切机制对基于TCP协议的业务和基于UDP协议的业务都可以获得性能上的改进。借鉴快速切换机制,本文提出了一种新型的,基于分层移动IP架构的,基于切换场景区分策略的自适应网络层切换方案。基于分层移动IPv6设计了改进的网络架构,在网络侧引入了新的功能实体,并研究了多模终端的切换管理机制,定义了各模块以及子模块的功能以及对外接口。在此基础上,设计了切换场景区分机制(HSC:Handover Scenario Classification),将传统的边缘覆盖场景和重叠覆盖场景进一步细化为四类典型的切换场景,定义了每一类的判别方法和应用场景,研究了不同场景下优化的移动性解决方案。最后,在切换场景区分机制的基础上,结合IEEE 802.21协议,针对下一代无线融合网络设计了优化的网络层移动性解决方案。仿真实验结果显示,提出的移动性解决方案能够明显改善切换过程中的丢包率,并可根据不同应用场景灵活选择不同的优化策略,从而在保证性能的前提下减少额外的信令开销。此外,本文提出了一种通用的基于多目标优化模型的网络多接入选择解决方案。首先在综合研究各层协议栈的性能指标以及指标之间相互关系的基础上,设计了网络的评价机制。提取跨层参数,对其进行系统的分类,统一定义了参数的使用规则。引入多目标优化理论,通过网络的评价机制来描述决策向量,针对下一代无线融合网络设计了优化目标函数,将网络的多接入选择问题转化为典型的多目标优化问题。在此基础上,进一步设计了合理高效的接入选择算法,综合了层次分析法、熵值法、非劣群体排序遗传算法以及直接搜索方法,提高接入选择的效率和准确性。最后,本文基于核心网融合采用的IMS体系架构,设计了具有认知特性的下一代无线融合网络的网络架构,在分层的网络架构中引入了关键实体以及认知过程,对认知过程的行为模型进行了研究和细化,实现了认知移动终端的功能模块设计。本文研究了认知异构网络中的认知接入控制问题,结合传统异构融合网络的网络多接入选择技术和接纳控制技术,实现了在接入控制过程中综合考虑终端的服务体验及网络性能,通过动态的调整实现自优化功能。本文还研究了认知切换机制,对网络完成了基于六边形覆盖模型的建模以及基于圆形覆盖模型的建模,在此基础上设计了移动分类辅助策略(MCAS:Motion Classification Assisted Strategy),仿真分析验证了在实际应用中,基于移动分类辅助策略的认知切换机制可以根据不同的场景调整相应的参数,灵活控制切换的信令开销与性能优化之间的平衡,从而实现认知特性。