密集网络是第五代移动通信(5G)系统发展的一个重要趋势,也是一项关键技术。随着网络密集部署各种低功率小基站,网络结构变得异常复杂,高效提升网络容量的同时却给网络的切换管理带来极大的挑战。因此,如何实现用户在密集网络中的无缝切换管理机制和能效移动性管理是5G移动通信系统研究的热点也是重点。为此,本文重点对密集网络切换管理机制与算法进行研究,主要研究内容如下:1.基于小基站控制的切换管理机制研究密集网络通过加密部署小基站的方式提升空间复用,针对小基站间频繁切换导致切换信令、数据转发以及中断时延增加问题。本文提出了一种基于小蜂窝基站控制的小区分簇切换管理方案。该方案首先设计网络架构提出两种切换流程旨在减少切换信令、数据转发的消耗和切换中断时延;其次构建离散时间马尔科夫转移模型评估所提切换流程的性能,引入5G新空口中用户连接非激活(connected-inactive)作为会话起止往返态,计算停留转移状态的平稳分布值,制定用户会话过程中平均每次切换消耗以及中断时延的平均成本函数。仿真结果表明,所提切换机制较当前3GPP切换方案减少了切换成本、能够实现更低切换中断时延。本方案对于5G新空口(New Radio,NR)需求中的0ms中断时延研究具有重要意义。2.基于能耗切换决策算法研究针对密集网络用户在小基站间频繁切换导致大量能量消耗问题。为实现5G绿色通信,本文提出一种基于受限马尔科夫决策过程(CMDP)模型的切换管理方案最小化基站能耗同时保证用户服务质量。该方案首先在离散时隙上构建信道状态和用户速度为状态的马尔科夫转移模型来捕获切换参数的随机行为对优化目标的影响;其次整个业务流期间,基于状态空间和动作空间计算状态转移概率,构建以立即回报函数序列之和生成的基站侧能量消耗的期望函数。在CMDP中,最小化UE在服务周期内基站的能量消耗期望函数并且保证传输时延和呼叫掉话率满足一定的约束条件。利用拉格朗日法和值迭代组合求出最优切换决策机制,仿真结果显示提出切换策略算法能够有效降低系统总能量消耗。