Abstract Software-Defined Networks (SDN) focus on addressing the challenges of increased complexity and unified communication, for which the conventional networks are not optimally suited due to their static architecture. This dissertation discusses the methods about how to enhance communication security and mobility management in small-cell networks with IEEE 802.11 backhaul. Although 802.11 has become a mission-critical component of enterprise networks, in many cases it is not managed with the same rigor as the wired networks. 802.11 networks are thus in need of undergoing the same unified management as the wired networks. This dissertation also addresses several new issues from the perspective of mobility management in 802.11 backhaul. Due to lack of built-in quality of service support, IEEE 802.11 experiences serious challenges in meeting the demands of modern services and applications. 802.11 networks require significantly longer duration in association compared to what the real-time applications can tolerate. To optimise host mobility in IEEE 802.11, an extension to the initial authentication is provided by utilising Host Identity Protocol (HIP) based identity attributes and Elliptic Curve Cryptography (ECC) based session key generation. Finally, this dissertation puts forward the concept of SDN based cell mobility and network function virtualization, its counterpart. This is validated by introducing a unified SDN and cognitive radio architecture for harmonized end-to-end resource allocation and management presented at the end. / Tiivistelmä Ohjelmisto-ohjatut verkot (SDN) keskittyvät ratkaisemaan haasteita liittyen kasvaneeseen verkkojen monimutkaisuuteen ja yhtenäiseen kommunikaatioon, mihin perinteiset verkot eivät staattisen rakenteensa vuoksi sovellu. Väitöskirja käsittelee menetelmiä, joilla kommunikaation turvallisuutta ja liikkuvuuden hallintaa voidaan parantaa IEEE 802.11 langattomissa piensoluverkoissa. Vaikkakin 802.11 on muodostunut avainkomponentiksi yritysverkoissa, monissa tapauksissa sitä ei hallinnoida yhtä täsmällisesti kuin langallista verkkoa. 802.11 verkoissa on näin ollen tarve samantyyppiselle yhtenäiselle hallinnalle, kuin langallisissa verkoissa on. Väitöskirja keskittyy myös moniin uusiin liikkuvuuden hallintaan liittyviin ongelmiin 802.11 verkoissa. Johtuen sisäänrakennetun yhteyden laatumäärittelyn (QoS) puuttumisesta, IEEE 802.11 verkoille on haasteellista vastata modernien palvelujen ja sovellusten vaatimuksiin. 802.11 verkot vaativat huomattavasti pidemmän ajan verkkoon liittymisessä, kuin reaaliaikasovellukset vaativat. Työssä on esitelty laajennus alustavalle varmennukselle IEEE 802.11-standardiin isäntälaitteen liikkuvuuden optimoimiseksi, joka hyödyntää Host Identity Protocol (HIP)-pohjaisia identiteettiominaisuuksia sekä elliptisten käyrien salausmenetelmiin (ECC) perustuvaa istunnon avaimen luontia. Lopuksi työssä esitellään ohjelmisto-ohjattuihin verkkoihin pohjautuva solujen liikkuvuuden konsepti, sekä siihen olennaisesti liittyvä verkon virtualisointi. Tämä validoidaan esittelemällä yhtenäinen SDN:ään ja kognitiiviseen radioon perustuva arkkitehtuuri harmonisoidulle päästä päähän resurssien varaamiselle ja hallinnoinnille, joka esitellään lopussa.