无线化和宽带化是电信网络接入层发展的趋势。与WCDMA、cdma2000和TD-SCDMA并列为3G标准的WiMAX部署简单,而且具有接入层技术、电信级服务等革命性的技术特征。WiMAX可有效解决“最后一公里”宽带接入问题,对无线宽带技术的发展有重要影响,为宽带无线网络的发展提供了新的契机。WiMAX基于IEEE 802.16系列标准,是以IP业务为基础的无线宽带城域网技术,其着眼点是实现宽带无线化。从2001年10月IEEE制定第一个版本的802.16标准到2004年6月的802.16d(现称为IEEE 802.16-2004)均为固定无线接入方式,不支持终端移动性。直到2005年底IEEE发布802.16e标准,才支持终端的移动性。随着实际需求和技术的不断发展,又有IEEE 802.16系列的扩展标准相继被讨论制定,这其中包括IEEE 802.16j标准。802.16j标准是在802.16e标准的基础上引入中继站,以提高系统容量和覆盖范围。终端的移动性,对IEEE 802.16e以及IEEE 802.16j标准的移动性管理提出了要求。为此,802.16e和802.16j标准均定义了两个功能,即睡眠模式操作和切换过程。睡眠模式可以达到两个目的:第一,降低功耗;第二,减少空中接口资源的使用。切换则是当移动台在通信过程中从一个基站覆盖区移动到另一个基站覆盖区,或者由于外界干扰而造成通信质量下降时改变信道,以保证通信继续进行的过程。由于IEEE 802.16j标准增加了中继站,其移动性管理较802.16e标准更加复杂。此外,现有的移动性管理方案大多是消极的方案,只是被动地跟踪用户和维持移动终端与网络的连接,难以满足现代移动通信快速发展的需要。本文对IEEE802.16j标准的中继站睡眠模式和移动台的切换过程进行了介绍和性能的分析,并分别对中继站睡眠机制和移动台的切换策略进行了改进。通过对网络业务流和移动台运动的预测,来实现积极的移动性管理。本人的主要工作如下:1.根据IEEE 802.16j标准的定义,在考虑双向数据传输的情况下,使用概率统计方法对中继站睡眠模式中的节能类型Ⅰ进行了数学建模,并采用MATLAB工具对模型进行了仿真,通过仿真结果分析,讨论了睡眠模式中各个参数对于能耗节省和帧时延的影响,以及二者之间存在的折衷关系。2.考虑用业务流的分布特点来影响睡眠模式各窗口参数,使中继站睡眠模式的效果得到改善。提出了基于业务流的睡眠模式窗口参数动态改变算法,仿真分析表明,改进的算法能够减少中继站睡眠模式的平均能量消耗和平均帧时延。3.简要介绍了IEEE 802.16e终端切换机制,对IEEE 802.16i标准中移动台切换情形进行了分析,并重点介绍了其中的特殊情况——中继站内切换,并通过概率论的方法建立了移动台的切换模型。4.针对IEEE 802.16j标准中移动台切换的特殊性,提出了一种适用于移动台随机漫游模型的IEEE 802.16j切换算法。仿真结果表明,提出的算法在减少切换次数的同时,提高了中继站内切换的比例,从而降低了切换时延和丢包率。切换判决时考虑了移动台的运动信息,提高了切换效率。