近些年来,宽带无线接入技术飞速发展,IEEE 802.16标准便是一种面向互联网的高速连接、极具发展潜力的宽带无线接入标准。IEEE 802.16标准主要应用于城域网(MAN),可实现话音、图像、视频以及数据等的无线传输,也是解决企业、家庭等“最后一公里”接入问题的手段之一。IEEE 802.16e标准在IEEE 802.16d的基础上增加了对移动性的支持。两者物理层的实现方式基本一致,但是为了支持移动性,IEEE 802.16e还在MAC层引入了一系列技术,其中包括移动用户的切换、省电模式以及五种调度类型的QoS支持。通过对这些关键技术的进一步研究探讨可以为实际应用提供相应的科学依据。本文对IEEE 802.16e标准的MAC层进行了较为详细的分析和研究。首先介绍了MAC层的三个子层包括特定服务汇聚子层、公共部分子层和安全子层的主要功能和构成,其次就QoS、切换以及省电模式三个MAC层关键技术进行分析,最后针对省电模式之一的睡眠模式算法进行研究。本文的研究重点是睡眠模式算法,通过建立数学模型和仿真,对平均睡眠周期数、能量消耗和延时等睡眠模式的性能指标进行了细致地分析。在分析中也发现数据帧到达率较小时,数据帧之间的时间间隔比较长,导致睡眠窗口会到达较大值或者最大值,从而使得该算法的能量消耗和延时都较大。因此针对这一问题,本文提出了一个改进的算法,其实现原理是有选择地减少睡眠模式内最大睡眠窗口的数量。仿真的结果表明改进算法能够有效的降低能量消耗和减少延时。