WiMAX全称是Worldwide Interoperability for Microwave Access，即全球微波接入互操作性，它是基于IEEE802.16标准的一项新兴无线城域网技术，能够提供面向互联网的高速连接。WiMAX推行的IEEE802.16标准是一种开放的宽带无线接入技术，它具有高速率数据传输优势，同时兼具一定范围内的移动性。为移动节点提供实时、低成本、高质量并且优化的服务——即移动性管理，成为一个具有挑战性的研究课题。毋庸置疑，移动性管理对移动通信网络的高效运行是举足轻重的。移动性管理包括位置管理和切换管理，而切换管理包括切换准则，切换控制和切换相关的资源管理。本文在WiMAX技术基础上，围绕移动性管理中的切换管理进行了深入研究，主要研究内容和创新性成果如下：1.针对WiMAX技术切换问题，将IP层移动管理协议F-HMIPv6应用在WiMAX MAC层切换上，提出了新的跨层切换算法。该算法使MAC层切换和IP层切换交叉进行，在MAC层连接尚未断开之前完成一些IP层切换步骤，从而加快了切换过程，减少了切换时延。2.对WiMAX中继系统切换机制进行了研究，包括扫描过程的研究和切换算法的研究。首先，针对扫描过程中开销问题，提出了优化方法，该方法通过对扫描过程中传递的消息进行修改，减少了扫描过程中消息传递的数量，从而降低了开销。其次，研究了扫描过程中的不同的扫描类型以及不同扫描类型对应的扫描时间，分析了扫描时间随不同参数的变化。然后，基于WiMAX系统宏分集切换思想，提出了中继系统的宏分集切换算法。仿真中移动台采用随机行走模型，在相同切换场景下对不同切换算法进行了比较，仿真结果显示提出的算法切换次数少。最后，针对宏分集切换算法中锚基站更新机制，提出了新的锚基站选择方法，分析了不同的选择方法对切换次数的影响。3.首先研究了基于网络的移动管理协议——代理移动IPv6，提出了性能分析的模型，根据模型比较了不同移动管理协议的切换时延和开销。然后使用IEEE802.16e无线城域网作为无线接入网络，采用分析模型的方法对不同移动管理协议进行了性能分析，包括切换时延、服务中断时间和数据传输开销。最后，结合代理移动IPv6和移动IPv6快速切换提出了新的快速切换协议—代理移动IPv6快速切换协议，通过切换时延的比较，可以看出提出的代理移动IPv6快速切换协议具有较小的切换时延。4.针对认知无线电系统频谱切换过程中搜索空闲信道平均时间过长问题，提出了优化算法。该算法在采用软合并合作频谱检测模式下，通过优化单个信道的检测时间从而使搜索空闲信道平均时间最短。仿真结果给出了不同的仿真参数设置下的最短搜索空闲信道平均时间及其对应的最优单个信道检测时间。5.针对WiMAX Mesh网络拓扑结构，提出了保证QoS的自适应资源调度算法。该算法根据业务流优先级、业务流服务质量满意度以及业务流拓扑信息来确定调度顺序。仿真比较了不同算法的系统吞吐量、rtPS业务丢包率以及nrtPS业务吞吐量，仿真结果表明提出的自适应资源调度算法满足了各种业务的QoS要求，与优先级算法相比提高了系统吞吐量。