5G基站原型验(yàn)證平台聚焦于(yú)空(kōng)口(kǒu)協議棧與(yǔ)物(wù)理(lǐ)层(céng)關(guān)鍵技術(shù)验(yàn)證，其核心挑战在(zài)于(yú)支撐高(gāo)頻段(duàn)、低(dī)时(shí)延、高(gāo)可(kě)靠性(xìng)的(de)新型無線(xiàn)接入(rù)需求。

在(zài)協議棧方(fāng)面(miàn)，5G基站采用(yòng)分(fēn)层(céng)架構，控制面(miàn)包(bāo)含NAS层(céng)（處(chù)理(lǐ)UE與(yǔ)AMF的(de)移動(dòng)性(xìng)管(guǎn)理(lǐ)）和(hé)RRC层(céng)（負责無線(xiàn)資源控制與(yǔ)信令交互），用(yòng)戶面(miàn)新增SDAP层(céng)實(shí)現(xiàn)QoS流與(yǔ)數據(jù)無線(xiàn)承载（DRB）的(de)動(dòng)态映射，底层(céng)PDCP层(céng)提(tí)供數據(jù)压縮/加密功能(néng)，RLC层(céng)實(shí)現(xiàn)分(fēn)段(duàn)重(zhòng)組與(yǔ)ARQ重(zhòng)傳，MAC层(céng)完成(chéng)邏輯信道(dào)調度(dù)與(yǔ)HARQ混合重(zhòng)傳。

物(wù)理(lǐ)层(céng)（PHY）作(zuò)为(wèi)協議棧基礎，采用(yòng)可(kě)擴展(zhǎn)的(de)OFDM參數集（Numerology），支持(chí)3.75kHz至(zhì)120kHz靈活子载波(bō)間(jiān)隔配置以(yǐ)适配不(bù)同(tóng)頻段(duàn)與(yǔ)移動(dòng)场(chǎng)景，通(tòng)过(guò)LDPC/Polar码增強(qiáng)信道(dào)編码效率，並(bìng)依托大(dà)規模MIMO和(hé)波(bō)束(shù)賦形技術(shù)提(tí)升(shēng)頻譜利用(yòng)率。

當前(qián)技術(shù)验(yàn)證已延伸至(zhì)RedCap輕(qīng)量(liàng)化(huà)終(zhōng)端适配與(yǔ)星(xīng)地(dì)融合通(tòng)信（NTN）场(chǎng)景，通(tòng)过(guò)原型平台加速3GPP R18及(jí)后續标(biāo)準的(de)産業化(huà)進(jìn)程。截至(zhì)2025年(nián)，我(wǒ)國(guó)5G基站部(bù)署(shǔ)超410万(wàn)座，原型验(yàn)證平台的(de)成(chéng)熟度(dù)直(zhí)接決定(dìng)了(le)Massive MIMO、全双(shuāng)工TDD等创新技術(shù)在(zài)工業互聯网(wǎng)、车聯网(wǎng)等垂直(zhí)領域的(de)商用(yòng)落(là)地(dì)效能(néng)。

而(ér)當前(qián)商用(yòng)基站普遍(biàn)存在(zài)設備成(chéng)本(běn)高(gāo)昂、功能(néng)固化(huà)、開(kāi)發(fà)周期(qī)长(cháng)等局(jú)限，不(bù)利于(yú)開(kāi)展(zhǎn)5G無線(xiàn)通(tòng)信技術(shù)的(de)相關(guān)研究。为(wèi)此(cǐ)，本(běn)方(fāng)案(àn)提(tí)出基于(yú)開(kāi)源5G OAI項目與(yǔ)软(ruǎn)件(jiàn)無線(xiàn)電(diàn)平台，構建基站及(jí)用(yòng)戶終(zhōng)端的(de)原型验(yàn)證系(xì)統，以(yǐ)實(shí)現(xiàn)对(duì)5G通(tòng)信技術(shù)的(de)低(dī)成(chéng)本(běn)快(kuài)速验(yàn)證。

構建一(yī)套(tào)完整的(de)5G通(tòng)信验(yàn)證平台一(yī)般需包(bāo)含以(yǐ)下(xià)幾(jǐ)个(gè)組成(chéng)部(bù)分(fēn)：核心网(wǎng)单元(yuán)、基站单元(yuán)、射頻单元(yuán)、天(tiān)線(xiàn)和(hé)UE終(zhōng)端等，如(rú)下(xià)所(suǒ)示：

在(zài)本(běn)方(fāng)案(àn)中，我(wǒ)们(men)基于(yú)bhSDR系(xì)列软(ruǎn)件(jiàn)無線(xiàn)電(diàn)硬(yìng)件(jiàn)平台，結合OpenAirInterface（OAI）等開(kāi)源5G項目，構建了(le)一(yī)套(tào)完整的(de)5G通(tòng)信系(xì)統原型验(yàn)證平台。該平台由(yóu)三(sān)个(gè)核心部(bù)分(fēn)組成(chéng)：采用(yòng)OAI 5G核心网(wǎng)項目並(bìng)部(bù)署(shǔ)于(yú)高(gāo)性(xìng)能(néng)服(fú)務(wù)器上(shàng)的(de)核心网(wǎng)单元(yuán)、采用(yòng)OAI 5G無線(xiàn)接入(rù)网(wǎng)項目並(bìng)部(bù)署(shǔ)于(yú)另(lìng)一(yī)台高(gāo)性(xìng)能(néng)服(fú)務(wù)器的(de)基站单元(yuán)，以(yǐ)及(jí)作(zuò)为(wèi)射頻前(qián)端的(de)bhSDR系(xì)列软(ruǎn)件(jiàn)無線(xiàn)電(diàn)設備。該平台具備基于(yú)5G協議棧的(de)二(èr)次(cì)開(kāi)發(fà)能(néng)力，可(kě)有(yǒu)效支撐物(wù)理(lǐ)层(céng)與(yǔ)高(gāo)层(céng)協議的(de)定(dìng)制化(huà)研究與(yǔ)功能(néng)验(yàn)證。

bhSDR設備可(kě)以(yǐ)采用(yòng)彬鴻科技自(zì)主(zhǔ)研發(fà)的(de)UCRP4320、USRP6330與(yǔ)USRP7440等平台。bhSDR系(xì)列平台是基于(yú)射頻集成(chéng)芯片(piàn)（RFIC）及(jí)SOC（RFSOC）實(shí)現(xiàn)的(de)頻率可(kě)配置的(de)软(ruǎn)件(jiàn)無線(xiàn)電(diàn)設備，可(kě)为(wèi)用(yòng)戶提(tí)供了(le)多(duō)種(zhǒng)硬(yìng)件(jiàn)傳輸接口(kǒu)，从速率1Gbps的(de)常規以(yǐ)太网(wǎng)，到(dào)速率高(gāo)达(dá)100Gbps的(de)QSFP28接口(kǒu)。单設備提(tí)供4～8个(gè)射頻輸入(rù)或(huò)輸出接口(kǒu)，通(tòng)过(guò)共(gòng)用(yòng)參考时(shí)鐘(zhōng)的(de)方(fāng)式，提(tí)供了(le)良好(hǎo)的(de)同(tóng)步性(xìng)能(néng)，還(huán)提(tí)供时(shí)鐘(zhōng)輸入(rù)輸出、觸發(fà)輸入(rù)輸出等同(tóng)步接口(kǒu)。多(duō)種(zhǒng)bhSDR硬(yìng)件(jiàn)也(yě)提(tí)供高(gāo)精度(dù)的(de)GPS接口(kǒu)，甚至(zhì)可(kě)使用(yòng)GPS馴服(fú)振荡器（GPSDO），精度(dù)可(kě)达(dá)1e-10，不(bù)但可(kě)以(yǐ)基于(yú)GPS来(lái)獲取(qǔ)頻率與(yǔ)相位(wèi)的(de)穩定(dìng)性(xìng)，還(huán)可(kě)以(yǐ)實(shí)現(xiàn)分(fēn)布(bù)式多(duō)無線(xiàn)電(diàn)設備同(tóng)步。部(bù)分(fēn)設備可(kě)選配GPU模块(kuài)，提(tí)供AI在(zài)RF與(yǔ)無線(xiàn)系(xì)統中結合的(de)软(ruǎn)硬(yìng)件(jiàn)一(yī)體(tǐ)化(huà)解(jiě)決方(fāng)案(àn)。

同(tóng)时(shí)，面(miàn)向(xiàng)雷(léi)达(dá)、衛星(xīng)通(tòng)道(dào)、毫(háo)米(mǐ)波(bō)通(tòng)信、高(gāo)清(qīng)图(tú)傳等領域，bhSDR也(yě)提(tí)供完整的(de)软(ruǎn)件(jiàn)解(jiě)決方(fāng)案(àn)，以(yǐ)加速用(yòng)戶産品的(de)快(kuài)速成(chéng)型。

注：○ 表(biǎo)示選配

bhSDR系(xì)列産品不(bù)僅提(tí)供通(tòng)用(yòng)化(huà)的(de)硬(yìng)件(jiàn)平台與(yǔ)丰富的(de)外(wài)圍配件(jiàn)選擇，支持(chí)類(lèi)似Matlab&SIMULINK、Labview、GNURadio、PYNQ等第(dì)三(sān)方(fāng)開(kāi)發(fà)环(huán)境，還(huán)提(tí)供自(zì)研的(de)系(xì)列软(ruǎn)件(jiàn)産品：

      ● bhSDR Studio：射頻數據(jù)采存放(fàng)及(jí)分(fēn)析软(ruǎn)件(jiàn)

      ● bhSDR VSG：任意(yì)波(bō)形發(fà)生软(ruǎn)件(jiàn)

      ● bhSDR OSP：波(bō)形組件(jiàn)開(kāi)發(fà)與(yǔ)部(bù)署(shǔ)软(ruǎn)件(jiàn)

      ● bhSDR Ai：智能(néng)信号(hào)訓練與(yǔ)開(kāi)發(fà)软(ruǎn)件(jiàn)

同(tóng)时(shí)，面(miàn)向(xiàng)5G、6G、雷(léi)达(dá)、衛星(xīng)通(tòng)道(dào)、毫(háo)米(mǐ)波(bō)通(tòng)信、高(gāo)清(qīng)图(tú)傳等領域，bhSDR也(yě)提(tí)供完整的(de)软(ruǎn)件(jiàn)解(jiě)決方(fāng)案(àn)，以(yǐ)加速用(yòng)戶産品的(de)快(kuài)速成(chéng)型。 

前(qián)傳卡(kǎ)選用(yòng)的(de)是彬鴻科技自(zì)主(zhǔ)研發(fà)的(de)BAC系(xì)列，可(kě)選擇BAC400、BAC500等平台。

基于(yú)PCIe總(zǒng)線(xiàn)架構的(de)高(gāo)性(xìng)能(néng)BAC系(xì)列光(guāng)纖數據(jù)前(qián)傳卡(kǎ)，以(yǐ)Xilinx的(de)Kintex-7、Kintex UltraScale、Virtex UltraScale+系(xì)列FPGA作(zuò)为(wèi)實(shí)时(shí)處(chù)理(lǐ)器系(xì)列FPGA作(zuò)为(wèi)實(shí)时(shí)處(chù)理(lǐ)器。支持(chí)1路(lù)PCIe高(gāo)速接口(kǒu)、2～4路(lù)光(guāng)纖接口(kǒu)，完成(chéng)基于(yú)光(guāng)纖的(de)數據(jù)實(shí)时(shí)采集、傳輸。闆载多(duō)組独立的(de)DDR大(dà)容量(liàng)緩存，闆卡(kǎ)同(tóng)时(shí)具有(yǒu)若干(gàn)IO信号(hào)。部(bù)分(fēn)型号(hào)支持(chí)外(wài)參考时(shí)鐘(zhōng)輸入(rù)，1PPS輸入(rù)，參考时(shí)鐘(zhōng)輸出，可(kě)广泛應(yìng)用(yòng)于(yú)基于(yú)服(fú)務(wù)器的(de)數據(jù)采集以(yǐ)及(jí)傳輸，雷(léi)达(dá)與(yǔ)中頻信号(hào)采集、視頻图(tú)像采集等场(chǎng)景。

OpenAirInterface (OAI) 5G 部(bù)署(shǔ)对(duì)電(diàn)腦硬(yìng)件(jiàn)配置有(yǒu)一(yī)定(dìng)要(yào)求，基礎配置要(yào)求如(rú)下(xià)：

• 操作(zuò)系(xì)統：Ubuntu 22.04（需安(ān)裝(zhuāng)低(dī)延遲內(nèi)核）

• CPU：Intel Core i7-11700 或(huò)更(gèng)高(gāo)性(xìng)能(néng)處(chù)理(lǐ)器（如(rú) i9 7980E），多(duō)核處(chù)理(lǐ)器（8核以(yǐ)上(shàng)）。 

• 內(nèi)存：16GB以(yǐ)上(shàng)RAM（推薦 32GB 以(yǐ)上(shàng)）

• 存儲：480GB以(yǐ)上(shàng)SSD，确保系(xì)統盤读(dú)写(xiě)性(xìng)能(néng)。

  
  

上(shàng)图(tú)是NR系(xì)統框图(tú)，OAI 5G系(xì)統架構主(zhǔ)要(yào)包(bāo)括核心网(wǎng)(5GC)、基站(gNB，上(shàng)图(tú)中分(fēn)为(wèi)CU和(hé)DU两(liǎng)部(bù)分(fēn))和(hé)用(yòng)戶終(zhōng)端(UE)構成(chéng)。

5G核心网(wǎng)包(bāo)括AMF、UPF、AUSF、SMF、UDM和(hé)UDR等网(wǎng)元(yuán)；

5G基站采用(yòng)CU/DU分(fēn)离架構，CU（集中单元(yuán)）主(zhǔ)要(yào)負责處(chù)理(lǐ)RRC和(hé)PDCP等高(gāo)层(céng)网(wǎng)絡功能(néng)以(yǐ)及(jí)NGAP管(guǎn)理(lǐ)與(yǔ)核心网(wǎng)的(de)連(lián)接；DU（分(fēn)布(bù)单元(yuán)）主(zhǔ)要(yào)負责管(guǎn)理(lǐ)底层(céng)功能(néng)，如(rú)RLC、MAC和(hé)PHY等部(bù)分(fēn)；RU为(wèi)射頻单元(yuán)，專注于(yú)射頻信号(hào)的(de)處(chù)理(lǐ)與(yǔ)天(tiān)線(xiàn)的(de)連(lián)接。

5G用(yòng)戶終(zhōng)端主(zhǔ)要(yào)包(bāo)括RRC、PDCP、RLC、MAC及(jí)PHY等功能(néng)单元(yuán)。

高(gāo)性(xìng)能(néng)服(fú)務(wù)器

服(fú)務(wù)器搭载Ubuntu 22.04操作(zuò)系(xì)統及(jí)低(dī)时(shí)延內(nèi)核。在(zài)此(cǐ)环(huán)境下(xià)，同(tóng)时(shí)部(bù)署(shǔ)並(bìng)運行5G核心网(wǎng)與(yǔ)接入(rù)网(wǎng)（RAN）软(ruǎn)件(jiàn)棧。在(zài)物(wù)理(lǐ)連(lián)接上(shàng)，需将BAC400前(qián)傳卡(kǎ)插入(rù)服(fú)務(wù)器PCIe插槽，並(bìng)使用(yòng)光(guāng)纖線(xiàn)缆(lǎn)連(lián)接至(zhì)bhSDR設備。

bhSDR設備

本(běn)次(cì)部(bù)署(shǔ)采用(yòng)的(de)软(ruǎn)件(jiàn)無線(xiàn)電(diàn)（SDR）設備为(wèi)UCRP4320e，該設備具備4T4R的(de)射頻通(tòng)道(dào)能(néng)力，最(zuì)高(gāo)可(kě)支持(chí)200MHz瞬时(shí)带(dài)宽(kuān)與(yǔ)245.76MS/s采樣(yàng)率。在(zài)本(běn)5G OAI系(xì)統配置中，實(shí)際工作(zuò)參數設定(dìng)为(wèi)2T2R、100MHz带(dài)宽(kuān)及(jí)122.88MS/s采樣(yàng)率。

天(tiān) 線(xiàn)

5G全頻段(duàn)天(tiān)線(xiàn)，頻段(duàn)範圍支持(chí)617MHz ~ 5925MHz，增益3.5dBi，全向(xiàng)收(shōu)發(fà)。

UE終(zhōng)端

測試終(zhōng)端使用(yòng)商用(yòng)5G手(shǒu)機(jī)。

在(zài)完成(chéng)系(xì)統部(bù)署(shǔ)后，首先(xiān)運行5G核心网(wǎng)任務(wù)，然后運行5G RAN，在(zài)協議棧成(chéng)功啟動(dòng)后，可(kě)以(yǐ)開(kāi)始(shǐ)進(jìn)行商業終(zhōng)端(手(shǒu)機(jī))接入(rù)，手(shǒu)機(jī)接入(rù)过(guò)程如(rú)下(xià)：

基于(yú)bhSDR設備與(yǔ)OAI開(kāi)源項目，本(běn)方(fāng)案(àn)成(chéng)功搭建並(bìng)验(yàn)證了(le)一(yī)套(tào)完整的(de)5G通(tòng)信原型平台。該平台具備低(dī)成(chéng)本(běn)、部(bù)署(shǔ)便捷與(yǔ)運行可(kě)靠的(de)特(tè)點(diǎn)，能(néng)夠穩定(dìng)實(shí)現(xiàn)用(yòng)戶終(zhōng)端（UE）的(de)随機(jī)接入(rù)及(jí)上(shàng)下(xià)行數據(jù)傳輸。在(zài)2天(tiān)線(xiàn)、子载波(bō)間(jiān)隔30kHz、带(dài)宽(kuān)100MHz、时(shí)隙配比DDDDDDDSUU的(de)參數配置下(xià)，下(xià)行業務(wù)實(shí)測速率达(dá)到(dào)590Mbps。