随着互联网技术和无线通信技术的快速发展,互联网与各种无线网络必将融合成为全IP的移动互联网结构。移动互联网能够提供对节点移动的支持,满足人们在移动中获取网络信息的应用需求,具有广阔的发展前景。因此,网络层移动性支持的研究引起了人们广泛的重视。因特网工程任务组(IETF)提出的移动IP是一种在互联网上提供移动性支持的协议,它使移动节点可以使用一个固定的IP地址连接到任何链路上,在从一个子网切换到另一个子网时仍可保持正在进行的通信。为支持节点在网络中的移动性,国内外研究人员做了许多重要的工作,使移动工P协议成为最具发展潜力的移动性支持协议。但移动IP目前还处在研究阶段,有许多地方还有待改进和完善。移动IP中的切换与移动性管理是下一代移动互联网中亟待解决的关键问题,也是实现基于IP协议的移动计算业务的迫切需要。本文分析了移动IP的基本原理,总结了网络层移动性管理的研究和发展现状,着重研究了移动IP中的切换与移动性管理问题。本文的主要工作和创新成果如下：1.针对移动IP中节点进行子网切换时的呼叫接入控制问题,提出了一种基于动态阈值的呼叫接入控制策略(Dynamic threshold-based call admission control, DT-CAC)。在无线移动环境中有两个重要的连接级QoS参数：切换呼叫掉线率与新呼叫阻塞率。CAC方案优化的目标是在提高资源利用率的同时减小切换呼叫掉线率和新呼叫阻塞率。因中断一个正在进行的切换呼叫比阻塞一个新呼叫更为敏感,传统的呼叫接入控制方案为减小切换呼叫掉线率,常导致新呼叫阻塞率过高。本文通过建立小区呼叫接入控制的马尔可夫模型,限定切换呼叫掉线率与新呼叫阻塞率的比例关系,根据网络负载状态的变化对切换呼叫和新呼叫的接入阈值进行动态调整,在减少切换呼叫掉线率的同时限制新呼叫阻塞率的增加,从而在切换呼叫掉线率和新呼叫阻塞率之间取得平衡,仿真结果表明DT-CAC方案在切换呼叫掉线率、新呼叫阻塞率和系统资源利用率等方面具有较好的性能。2.针对无线移动IP环境中资源紧缺的问题,提出了一种基于报酬机制的动态优化呼叫接入控制策略(Reward mechanism based dynamic optimization on call admission control, RBDO-CAC)。RBDO-CAC方案基于马尔可夫模型建立小区呼叫接入的报酬计算模型,根据系统平均报酬最大化的原则对小区的呼叫接入过程进行动态优化。实验结果表明：RBDO-CAC方案具有以下优点：(1)实现系统报酬最大化,使系统能够接纳尽可能多的呼叫请求,有效地提高系统资源利用率；(2)系统根据网络负载情况动态计算呼叫接入阈值,可较好地适应网络呼叫流量的动态变化；(3)可以有效降低系统的切换掉线率和新呼叫阻塞率,防止为优先接纳切换呼叫而造成新呼叫阻塞率的无限制增加。实验表明,当小区的呼叫流量较大时,系统资源利用率可以提高6%左右,切换呼叫掉线率和新呼叫阻塞率可以降低8%左右。3.针对移动IP服务质量保证中的移动性管理问题,提出了一种新的端到端服务质量保证方案(Link layer assisted mobile QoS, L2AMQ)。当有活动数据流的移动节点切换子网时,包含转交地址(Care of Address, CoA)的流标识和会话标识将发生变化,且数据包的路径将发生改变,先前预留的资源将不再可用,移动节点的服务质量可能会因为在新的子网中缺少为移动节点预留的资源而明显下降。L2AMQ结合分层移动管理与链路层辅助切换机理,通过检测链路层信号强度在移动节点即将进入的子网中建立提前预留,以加快QoS路径的切换速度。当移动节点在各子网间切换时,L2AMQ通过建立提前预留和最小化数据包传输路径的变化来减少QoS路径的切换延迟。L2AMQ还通过引入一个新的QoS对象,避免在分层移动管理中使用RSVP隧道,从而减小系统的额外开销,节约系统资源。仿真结果表明,与现有协议相比,L2AMQ具有较低的预留阻塞率和会话丢失率。4.针对移动IP组播通信中移动性管理问题,提出了一种基于移动预测的移动组播方案(Mobility prediction based mobile multicast, MPBMM)。因组播通信可以在网络中实现“一到多”的通信,有效地节约网络资源和移动节点的计算能力,在移动IP网络中引入组播有着非常重要的意义。但是,移动组播协议不但要管理动态的组成员,且组成员的位置也是动态变化的,移动组播相对于固定网络中的组播更为复杂。MPBMM方案在移动组播中结合移动预测与分层移动管理的思想,当移动节点在组播会话的过程中在子网间漫游时,MPBMM通过移动预测缩减子网切换延迟和最小化组播数据包的丢失。MPBMM还通过分层移动管理,优化组播数据包的传输路径,避免三角路由和隧道聚集问题。仿真实验表明,MPBMM能够减少组播数据包的丢失、减少子网切换延迟、减少组播树重构的频率。当移动节点以不同的移动速度(5-25m/s)在子网之间进行切换时,其最大组播报文丢失率小于2‰,组播报文到达的最大时间间隔为117ms,能较好地满足无线移动环境中实时业务的QoS需求。