WiMAX是基于IEEE802.16系列标准的宽带无线接入城域网技术,其初衷是提供在城域网多厂商环境下,点对多点的宽带无线接入。它具有标准化、技术成熟、传输速度快、覆盖范围广、良好的抗雨衰性能、组网灵活的等优点,能够提供高速宽带数据传输和高移动性管理。研究WiMAX网络层架构中移动切换技术有助于WiMAX网络的组网和部署。基于WiMAX论坛中颁发的End-to-End Network Syetems Architecture Stage 2与Stage 3标准,本论文设计和实现WiMAX网关的切换管理并提出一种实现快速切换的机制。具体研究工作如下:(1)根据WiMAX网络标准进行调研,重点分析ASN-GW功能实体以及内部各个模块的作用,写出切换模块和Context模块的需求分析。(2)根据需求分析,设计程序流程图并写出功能函数。讨论该模块与其它模块通信的接口,确定接口内容并写出接口函数和相关参数。从而完成切换模块和上下文模块的概要设计。(3)基于Linux系统编写和调试切换模块和上下文模块的软件程序。利用BS模拟器充当基站,同时搭建HA和AAA Server环境,然后运行编写的网关程序,进行功能测试和压力测试。同时利用Wireshark抓包软件验证切换模块和上下文模块的消息流程。分析和研究WiMAX切换管理和降低切换时延是本文的研究重点。根据WiMAX网络协议,本文实现了网关的切换管理。其创新点有二:一是选择PMIP Client和DHCP Relay组合方式实现网关的MIPv4注册流程。采用DHCP Relay方式把IP的分发和管理交给DHCP Server。采用PMIP Client方式把MIP注册客户端放在网关中实现,减少了MS的设计复杂性,便于MS的推广普及。二是为了降低切换时延,提出把上下文传输协议和认证过程结合起来的机制。该机制是在入网的时候利用Context模块保存AK、MSK以及MIP_PK等密钥信息。MS网间切换导致重入网继而发生重认证时,根据密钥生命期控制认证次数,避免不必要的重认证或者二次认证,从而降低了切换认证时延。抓图分析表明,本设计实现了WiMAX网关的切换管理模块的控制流程。当MS进行跨网关切换时,采用本设计提出的机制,能降低至少0.42s的认证时延,从而优化了切换性能。