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随着下一代网络以及IP技术的发展，移动IP切换的长时延、高丢包率成为全IP网络移动性管理的瓶颈。基于层次化移动锚节点MAP(MobilityAnchorPoint)的移动IPV6系统是一种提高移动IP切换性能的有效途径。基于层次化MAP的移动IPV6系统的基本原理是将移动性管理以MAP管理域区分，在MAP管理域内采用微移动管理方式，从而减少移动节点向家乡代理注册的次数。基于层次化MAP的移动IPV6系统可以克服以往移动IPV6和层次化移动IPV6(HMIPV6)的缺点，在满足实时性业务的同时，降低切换过程中的分组丢失。 本论文在吸收了最新研究成果的基础之上，对基于层次化MAP的移动IPV6系统理论和设计方法进行了系统、深入的研究，提出了一些新的思路和设计方法，得到了一些新的研究结论。这些研究工作充实和丰富了基于层次化MAP的移动IPV6系统，对低时延、低丢包率的移动IP管理的发展具有积极的意义。本文的主要工作如下： (1)全面系统地分析了移动IP系统工作原理，通过移动IPV6系统与传统移动IPV4的对比，得到了移动IPV6的优势，同时指出了其存在的缺点，为接下来的系统分析与结构设计提供了理论基础。 (2)在分析层次化移动IPV6系统的基础上，提出了RM-MIPV6移动切换方案。为了解决层次化移动IPV6系统管理节点高度集中，系统鲁棒性差的缺点，RM-MIPV6移动切换方案设置了双层管理节点。首先借助于根移动锚节点RMAP，保持了移动IP层次性管理域内切换的优势；通过低层移动锚节点LMAP功能实体的增加，有效地避免了由于集中式网络中心节点失效给网络带来的影响。利用移动IP切换时延的数学期望对其进行了分析，分析表明，RM-MIPV6方案可以将移动IP切换时延由秒级降低到毫秒级数量单位，大大削弱了移动切换对通信质量的影响。 (3)设计了RM-MIPV6移动切换方案的优化网络结构。RM-MIPV6移动切换方案采用了新的切换策略，因此应该对传统网络进行优化设计，能够使RM-MIPV6移动切换方案能够更好的发挥其优势。本文系统地研究了同心圆形网络模型和正六边形网络模型，并分别对其切换概率进行了分析。在此基础之上，提出了RM-MIPV6移动切换方案网络结构的设计方法，突破了传统移动IP切换的局限性。RM-MIPV6移动切换方案满足实时性业务要求，而且存在最优的网络层次分配，可以发挥移动IP切换最大的优势。利用切换过程指标的密度分布函数对移动IP切换过程进行分析，得到了最优接入路由器管理域的覆盖半径。 (4)改进了移动切换的策略，提出了分层优化的路由器广播周期和结合MAP操作的网络层快速切换。移动IP切换的移动检测与移动注册是依次进行的，其时延较大，不能支持实时性业务。针对切换过程时延产生的原因，在RM-MIPV6方案中，采用最优路由器广播周期和网络层快速切换，对网络层快速切换的方案做出改进，结合移动节点在网络中的位置对路由器广播周期逐层配置，可以达到RMAP域内切换最佳时延性能。经仿真比较，RM-MIPV6方案相对于移动IPV6、HMIPV6等方案，能够有效降低切换过程中的时延，在域内和域间切换的情况下都能满足实时性业务的要求。 (5)提出了一种改进的移动IP缓存转发机制，用于实现移动IP切换过程中的数据分组零丢失。目前所有的关于移动平滑切换的研究都是基于在隧道间传递分组的，其资源开销大，系统保密性较差。为了克服这些缺点，本方案引入分组排序信息，借助于该信息在MN与路由器间的传递，可以正确传输分组，避免了切换过程中分组乱序与丢失，同时提高了系统的保密性，防止数据的泄露。