混合网络通过在蜂窝移动通信系统中引入自组织方式,很好地解决了蜂窝系统中“热点小区”和“覆盖缺陷”等关键难题,同时又规避了自组织网络难以组建广域网络的缺陷。该网络以其独特的灵活性和扩展性被公认为未来移动通信系统的重要组成形式,吸引了国内外学术界和产业界越来越多的研究和关注。我国为了在未来的无线网络技术竞争中谋得先机,围绕混合网络发布了一系列战略性课题,论文结合国家863项目“基于3G技术的移动自组织网络研究”和国家自然科学基金项目“引入自组织方式的未来移动通信系统研究”的研发,在系统分析蜂窝网络和自组织网络特点的基础上,以3G LTE支持IMS技术的蜂窝网络为代表,对混合网络中的网络架构、会话控制机制、微移动性管理策略和代理搜索和选取机制等关键技术问题进行了深入研究,并形成了相关成果。本文的主要工作包括如下几个方面;◆以3GPP R7接入网络架构为基础,提出一种基于覆盖拓展的混合网络接入网网络架构模型——CEHN(Coverage Extending Hybrid Network)。该网络架构中,用户节点分为三类;P-A用户、A-3G用户和P-3G用户。用户可采用的通信方式包括;局域自组织通信方式、纯蜂窝通信方式和混合通信方式。在3G LTE IMS架构基础上,提出混合网络的IMS架构,通过在架构中设置自组织归属网络提供对CEHN中各用户类型和通信方式的支持。本文对混合网络IMS架构中的实体功能进行了详细的划分和论述,对全IP架构中各类型用户的标识机制和地址分配机制进行了详细设计。◆针对CEHN中的三种通信方式,着重分析了混合通信方式的会话控制需求。结合A-3G类型用户的特点,提出一种基于IMS架构下混合通信方式的会话控制机制,包括A-3G用户的独立会话控制机制和A-3G用户代理其它用户的会话控制机制。提出两种A-3G用户的独立注册机制;IMPI方式和IMPU方式。分别分析了以这两种方式完成A-3G用户注册后的代理注册方法;IMPI标识法和IMPU标识法。通过对两种方法的对比分析,从协议修改和安全性角度确定混合网络对A-3G用户的标识方法以及其独立会话机制和代理会话机制。对网络各功能实体在会话控制中的主要功能和相关数据信息进行了详细的设计。◆分析了混合网络中各节点类型的移动特性,定义了混合网络微观移动性管理策略的管理范畴,提出一种基于代理指针链的混合网络微观移动性管理策略ABMMP。该策略综合利用了代理节点独立组网和中继转发两种功能,通过在代理节点间建立链路实施对用户的有效管理。以会话控制机制及相关理论为基础,对ABMMP及传统策略的性能及代价进行了对比研究,从理论上论证了ABMMP的性能优势,给出保证性能优势的门限条件,以此为基础对ABMMP进行了进一步的优化和改进,推导出位置更新门限设置方法,提出带有更新门限的微移动性管理策略。◆分析了先应式和反应式代理搜索和选取机制的特点,采用先应式思想设计了一种基于虚拟子网的代理搜索和选取机制——VSBAGM。提出了一种用于代理搜索问题的单小区分析模型,并通过引入代理搜索成功概率(Agent-Got Probability)目标函数,首次推导出了一跳搜索环境下的成功概率解析表达式。仿真结果表明该解析表达式能够准确描述无线混合网络中的代理搜索问题。本文提出设置固定代理节点时网络覆盖拓展率的两种分析模型,对不同模型中代理节点数量和覆盖半径对覆盖拓展率的影响进行了仿真分析。最后论文对所做工作进行了总结,指出了不足和需改进之处,同时对后续工作进行了展望。