近年来,世界范围内频频发生的地震、台风、洪水等重大自然灾害以及恐怖袭击、火灾等紧急突发事件使得应急通信系统受到世界各国的广泛关注。但传统的应急通信系统存在机动性差、网络带宽窄、对实时型业务支持较差等问题;更为严重的是,当移动终端在应急通信系统的多个骨干节点间移动时,其较大的切换时延和固定的触发切换判决门限严重限制了高速传输的数据业务。针对这一现状,本文设计了应用于战场或灾害现场的采用多频分层分簇网络结构的应急通信系统,并提出一种适用于该网络结构的快速二层切换协议,以满足应急通信系统中终端的实时型业务数据传输对越区切换的严格要求,根据终端的移动速率自适应调整触发切换判决门限。具体研究和工作内容如下:(1)设计了应急通信系统。采用多频分层分簇网络结构的系统具有较强的抗毁性和可扩展性,机动性强,数据吞吐量大,满足战场或灾害现场对应急通信的需求。(2)提出了适用于应急通信系统的切换模型。从传统无线局域网中的二层切换入手,分析了切换策略中的不同参考标准以及各自存在的问题;阐述了无线通信的信道模型,指出应急通信系统中的信道特点,综合接收信号强度和传输速率与距离的关系提出了快速切换数学模型。(3)设计了完整的适用于应急通信系统的快速二层切换协议。协议从信道分配、快速扫描、快速认证与关联四个方面展开。提出了具有移动速率自适应的触发扫描机制,结合合理的分布式信道分配策略,在指定信道扫描方式的驱动下,实现扫描时延的大幅缩减;采用基于802.11r的三级密钥机制生成加密密钥,利用CCMP对MAC层数据帧进行加密,配合簇头节点间的数据同步更新,实现快速可靠的认证与关联。最后搭建实验平台,实现了具有移动速率自适应触发扫描的快速切换协议,与传统802.11协议及其改进协议横向对比了切换时延、丢包率等参数,实验结果表明本文提出的协议具有良好的移动速率自适应能力,并且大大降低了切换时延,对于应急通信系统中实时型业务数据的传输有良好的支持。