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随着无线通信技术的发展,大多数的通信业务都发生在室内,传统宏基站室内覆盖不足的问题受到越来越多的关注。此时LTE Femto技术作为一种新兴技术走进了人们的生活当中,Femto技术被认为是室内通信一个比较好的的解决方案。它能够弥补宏基站在室内覆盖不足的问题,另外它部署简单,成本低,受到了运营商的青睐。Femto基站是通过宽带互联网接入核心网,所有的业务都是承载在IP协议上通过分组交换来实现,使分组交换成为关键技术,基于S1接口的业务采用分组交换,都是承载在IP协议上实现,因此研究LTE的S1接口关键技术具有重要实际应用价值。本文首先研究了LTE Femto基站系统架构和网络侧S1接口的协议栈,详细介绍了S1AP协议和GTP-U协议的功能,并提出了一种网络侧S1接口的实现形式。然后研究了S1接口数据面和控制面的基本功能,其中控制面包括S1接口建立流程、S1接口基本信令流程、基于S1接口的切换流程；数据面包括上行和下行数据包的处理过程。接着研究了基于S1接口的三种关键技术。一是时延抖动缓冲区技术,由于IP协议提供的是一种尽力而为的服务,分组交换一定有时延抖动,提出了三种方案来降低网络侧时延抖动,并对三种方案进行了仿真分析,仿真结果符合设计要求,可指导S1接口处理实时业务的时延抖动；二是IP分片与重组技术,研究了IP分片与重组原理和LWIP协议栈中关于IP分片数据包重组的算法,并分析了其优缺点。然后用一种新的数据结构对LWIP协议栈中的重组算法进行了优化。经过优化后,在处理速率和丢包率上都有了很大的改善；三是IPSEC VPN技术,因为Femto基站是通过宽带互联网接入基站,数据信息在公网上传输是不安全的,可能会受到非法入侵。提出了一种基于网络侧S1接口的IPSEC VPN的实现方案,用硬件和软件相结合的方式实现了对网络数据包的安全加密,确保数据信息的安全传输。今后针对S1接口业务的全IP化以及IP协议提供尽力而为服务的特性,保证不同业务的IP QOS仍将是一个重要的研究方向。