手持移动终端(Mobile Terminals, MT)同时运行于蜂窝网络和无线局域网(WLAN)能力的发展是下一代综合网络的演进重要一步。移动终端(MT)能够根据用户的偏好和网络的有效性在这两种网络之中选择一个更好的。在存在两种网络的环境中,移动终端(MT)可以根据两种不同需求选择连接方式：是提供更好的服务质量(QoS),还是消耗更少的电池电能。WLAN在信号足够好的时候,往往是人们的首选,因为能够提供更好的带宽,消费也更少。但是当连接WLAN的时候,移动终端(MT)因为其移动的特性可能会遭遇信号强度的降级并导致QoS的降低,甚至丢失服务。因此需要在合适的时间触发垂直切换(比如网络间切换)到蜂窝网络来保证服务。当WLAN的信号重新恢复,移动终端(MT)必须能够快速的切换回WLAN从而继续利用其优越的性能。一个切换的过程可以分为三个阶段：邻蜂窝网络发现和测量,切换决策和切换执行。VHD算法帮助移动终端在所有的候选网络中选择最佳的网络连接。本论文的重点在于设计垂直切换的算法和构建性能评价体系。垂直切换决策(VHD)算法是将要到来得4G异构网络体系结构中核心的组件。这些算法需要被设计成能够满足宽范围的应用程序服务质量(QoS)的需求的同时,允许在多种接入网络技术之间的无缝漫游。有很多方法可以对VHD算法分类。而在这篇论文中,VHD算法被基于切换决策评价标准以及使用的处理方法分成四个种类。基于RSS的算法：在这种算法中RSS是主要的切换决策评价标准。基于带宽的算法：在这种算法中可用带宽是主要的切换决策评价标准。在一些算法中,决策过程中同时使用了带宽和RSS信息。基于成本函数的算法：在这样算法使用了集中考虑货币成本,安全性,带宽和能耗等尺度的一个成本函数。而切换决策通过比较候选网络的成本函数结果来做出。以用户为中心的方法：在考虑不同的评价标准的垂直切换决策中,用户偏好,无论是成本还是Qos,都是以用户为中心的策略中最重要的参数。以用户为中心的方法：在考虑不同的评价标准的垂直切换决策中,用户偏好,无论是成本还是Qos,都是以用户为中心的策略中最重要的参数。首先,本论文探讨了切换失败,以及在切换过程中出现的不必要切换的问题。提出了一个新的垂直切换决策算法--切换必要性估计(Handover Necessity Estimation,HNE)算法。该算法的目的在于减少无线异构网络中的切换失败和不必要切换。HNE算法基于两个部分提出了多标准的垂直切换决策算法：(a)基于传播时间的计算方法；(b)基于时间门限的计算方法。基于时间门限的计算方法在于在一定的理想的门限下限制并保持一定的切换错误。例如系统设计需要切换错误率在1%以下,那么时间门限就必须调节到使得切换出错率降到1%以下。时间门限中的T1参数是用来做切换决策的,当传播时间大于T1时,MT将要发起切换进程,切换失败一般发生WLAN中,主要是因为传播时间小于蜂窝网到WLAN的切换延时。传播时间估计的目的在于减少不必要的切换。这依赖于估计WLAN的传播时间和计算时间门限值(tWLAN)。只有当WLAN可用和估计的WLAN内的传播时间大于时间门限时,向WLAN的切换才会激发。想蜂窝网的切换只有在WLAN信号强度不断降低和当移动终端到达小区边界时才进行。我们使用MATLAB作为实验平台,随机在WLAN覆盖域内产生10000个速度在3.6km/h到100km/h运动的MT,并有着2km/h的加速度。对于每个MT的运动方向全部采用随机化处理。这种方法是用来与另外的两种方法来比较的：(a)基于固定接收信号强度(Received Signal Strength, RSS)阈值的方法,当WLAN的RSS到达一个阈值时,初始化蜂窝网络和WLAN直接的切换；(b)基于滞后的方法,引入滞后来防止的“乒乓效应”发生。实验结果表明HNE能够减少80%以上切换错误和不必要切换的出现。当MT的速度高到100km/h时HNE将有着比另外两种方法更好的性能。其次,本文研究了切换过程中资源浪费和连接断开的问题,过晚的切换触发会导致连接的断开,而过早的触发会导致有效WLAN资源的浪费,因此提出了一个垂直切换估计(Vertical handover triggering estimation, VHTE)方法。该方法尝试在移动终端(MT)需要从WLAN切换回蜂窝网络切换到时估计最优的切换触发点.用户可以WHTE方法来控制连接断开概率与WLAN利用率之间的平衡。在仿真结果中,该算法在MATLAB仿真中与其他的两个方法进行了比较,实验结果表明VHTE方法能够提供一个更灵活的选择,无论是提高WLAN的利用率还是降低连接断开的概率。再次,本文提出一个名为用户偏好切换(User Preferences Handoff, UPHO)的算法。该算法不仅考虑之前的切换决策因素(RSS),而且考虑了用户偏好,即依照消费,质量,能耗以及用户配置文件。引入了访问节点最佳适应权重(Access Point Best Satisfied Weights APBSW)用以选择访问的网络；UPHO算法使用模糊逻辑推理系统(fuzzy logic-based inference system)来处理所有适当的上下文信息(appropriate context information),从而满足用户的偏好。仿真的结果表明UPHO算法在满足用户偏好方面比其他的算法有更好的变现。此外,通过使用对文本信息,用户喜好和服务需求等指标进行相应的权衡来评估每个接入网络从而实现算法对决策的选择。由于加权能够使得决策方法更好的适用于终端用户,我们定义了如何去评估和测量每个AP的方法以及终端节点满足我们假设条件的计算方法。我们使用了四种用户偏好指标来制定切换决策：信号强度(RSS),代价(cost),质量(quality),和生存时间(lifetime)。我们定义了四种相应的接入点权值,即RSS (APRW), cost (APCW), quality (APQW), and lifetime (APLW)。APRV是由RSSI来计算出来的。如果用户需要使用具有高QoS的应用,同时不考虑网络的价格,那么具有最大APQW的AP为最优选择,但是如果用户需要使用具有高QoS的应用,同时需要较低的网络价格的话,那么具有最大APQW的AP将不是最优的选择,同理APCW可能会是很低以至于不能被接受。这同时可以被应用与有着最大APCW的AP点。因此,我们我们定义了满足权值的最佳接入点(APBSW)来解决这些问题。APBSW代表特定AP根据其用户资料满足终端用户需求的程度。在决定满足端用户需求的AP时,APBSW根据模糊目标和模糊限制来进行决策制定,同时要考虑合适的模糊决策制定操作方法。我们的算法运行如下：首先,用户在移动设备上启动应用,然后选择网络。然后,移动设备从网络接口管理找出一系列的候选AP并加载当前应用的政策和当点文本。如果有合适的应用政策在政策库中,那么其将被选中。反之,将加载默认政策。之后,服务级别赞同过滤器(SLAF)和SF被用于移除不支持SLA和用户速度需求的AP。之后,我们计算所有剩余候选AP的APBSW值,然后选取最满足但前应用和文本需求的AP。如果新的候选AP大于但前AP的APBSW值,我们将考虑切换开销,如延时。我们通过门限值来控制切换开销,不然将进行向新的Ap的切换,这一过程将不停的在预定义的超时范围内进行重复。这是我们算法用来获得自动管理的反馈控制环。在连接到最好的AP后,我们重复维护反馈环路来评估当前连接的AP,如果连接的AP存在,那么网络选择任务将停止。然后计算相应的APBSW,如果,当前的AP低于预定义的门限值,网络选择任务将重新开始同时所有的候选Aps将重新被评估并选择最合适的AP。实验结果表明UPHO算法比其他的切换决策算法要好。最后,有限的可用的频带和较低的频谱利用率满足了新的通信规程进行机会的使用现存的无线频谱的条件。这种新的网络规程是有关动态频谱接入(DSA)和认知无线电网络的。我们研究了认知无线电的特点,并提出了算法来进行二级用户信道的分配。由SU子载波引起的PU的信道干扰是取决于与在相应子载波上的功率分配和特定子载波和PU频带之间的频谱宽度。根据经典功率加载方法由于更高的信道增益,更多的能量将需要被加载到子载波上。但是由于允许在SU子载波上传播所产生的干扰是取决于位置和对于特定PU频谱的子载波。对于干扰,离PU的频带较远的子载波将要消耗更多的能量。因此需要一种审慎的加载政策来考虑子载波的衰减增益和在PU频带内的子载波之间的频谱距离。本文提出了一种新颖的在认知无线电(CR)中根据SU移动性选取功率分配的算法用来使得二级用户获得最大的容量同时保证PU能够在功率选取中承受最小的干扰。实验结果表明在CR环境下我们的方案比经典方案有着较高的优势。具体来说,我们的方案能够加载更多的能量进入SU的频带中为了能够在给定的门限阈值下获得专属与PU网络的更高传输容量。切换必要性估计(Handover Necessity Estimation, HNE)算法。该算法的目的在于减少无线异构网络中的切换失败和不必要切换。HNE算法基于两个部分提出了多标准的垂直切换决策算法：(a)基于固定接收信号强度(Received Signal Strength, RSS)阈值的方法,当WLAN的RSS到达一个阈值时,初始化蜂窝网络和WLAN直接的切换；(b)基于滞后的方法,引入滞后来防止的“乒乓效应”发生。其次,本文研究了切换过程中资源浪费和连接断开的问题,过晚的切换触发会导致连接的断开,而过早的触发会导致有效WLAN资源的浪费,因此提出了一个垂直切换估计(Vertical handover triggering estimation, VHTE)方法。该方法尝试在移动终端(MT)需要从WLAN切换回蜂窝网络切换到时估计最优的切换触发点.用户可以WHTE方法来控制连接断开概率与WLAN利用率之间的平衡。在仿真结果中,该算法在MATLAB仿真中与其他的两个方法进行了比较,实验结果表明VHTE方法能够提供一个更灵活的选择,无论是提高WLAN的利用率还是降低连接断开的概率。再次,本文提出一个名为用户偏好切换(User Preferences Handoff, UPHO)的算法。该算法不仅考虑之前的切换决策因素(RSS),而且考虑了用户偏好,即依照消费,质量,能耗以及用户配置文件。引入了访问节点最佳适应权重(Access Point Best Satisfied Weights APBSW)用以选择访问的网络；UPHO算法使用模糊逻辑推理系统(fuzzy logic-based inference system)来处理所有适当的上下文信息(appropriate context information),从而满足用户的偏好。仿真的结果表明UPHO算法在满足用户偏好方面比其他的算法有更好的变现。最后,本文研究了认知无线电(Cognitive Radio)的特点,提出了一个算法来执行二级用户(Secondary Users, SUs)之间的信道分配。该算法能够使二级用户获得更大的带宽,为主要用户(Primary Users, PUs)给定干扰阈值的网络带来更高的传输能力。