5G综测仪/NTN/基站整体解决方案

彬鸿科技

658人浏览 · 2026-03-23 15:25:07

彬鸿科技 · 2026-03-23 15:25:07 发布

5G基站概述

5G基站原型验证平台聚焦于空口协议栈与物理层关键技术验证，其核心挑战在于支撑高频段、低时延、高可靠性的新型无线接入需求。

在协议栈方面，5G基站采用分层架构，控制面包含NAS层（处理UE与AMF的移动性管理）和RRC层（负责无线资源控制与信令交互），用户面新增SDAP层实现QoS流与数据无线承载（DRB）的动态映射，底层PDCP层提供数据压缩/加密功能，RLC层实现分段重组与ARQ重传，MAC层完成逻辑信道调度与HARQ混合重传。

物理层（PHY）作为协议栈基础，采用可扩展的OFDM参数集（Numerology），支持3.75kHz至120kHz灵活子载波间隔配置以适配不同频段与移动场景，通过LDPC/Polar码增强信道编码效率，并依托大规模MIMO和波束赋形技术提升频谱利用率。

当前技术验证已延伸至RedCap轻量化终端适配与星地融合通信（NTN）场景，通过原型平台加速3GPP R18及后续标准的产业化进程。截至2025年，我国5G基站部署超410万座，原型验证平台的成熟度直接决定了Massive MIMO、全双工TDD等创新技术在工业互联网、车联网等垂直领域的商用落地效能。

而当前商用基站普遍存在设备成本高昂、功能固化、开发周期长等局限，不利于开展5G无线通信技术的相关研究。为此，本方案提出基于开源5G OAI项目与软件无线电平台，构建基站及用户终端的原型验证系统，以实现对5G通信技术的低成本快速验证。

5G实验室/教学

彬鸿5G实验室采用开源5G OAI协议栈+bhSDR软件无线电设备进行搭建，具备低成本、全开放、高灵活、易扩展、强可控等优势，能快速支撑5G研究、教学与原型验证。

与传统5G实验室对比：

实验室建设方案

5G实验室能够平移目前最前沿的真实商用5G移动通信网络，能够实现移动网络设备的互联、5G通信流程的信令分析、基于移动终端的原理应用、物理层协议算法研究、协议栈算法研究、加密鉴权机制、网规网优对接训练以及二次开发等专业能力的培养。同时，依托企业研发力量，和学校进行产学研合作，为学校的实验室建设、教师科研、学生课程设计提供服务，提升通信相关专业的竞争力，打造业内权威。

1.整体建设方案

5G通信实验室从课程教学、顶层规划、师资与就业服务、技术应用场景四个维度，构建了一个完整的5G通信实验室建设与运营体系，既满足教学科研需求，也能对接产业应用与人才培养：

2.专业课程设置

彬鸿5G实验室提供24课时的5G接入网基础理论课程，覆盖5G网络架构与部署模式、语音与业务解决方案、物理层与空口技术、无线资源管理与移动性、5G高级特性与演进等5大模块，内容覆盖从宏观架构到微观协议、从基础原理到R17增强特性的完整知识体系。课程设置如下：

实验室部署方案

1. 5G实验部署

5G实验室由5G核心网、5G接入网、5G终端、系统设备等模块组成，彬鸿提供所有模块的全套解决方案，且支持二次开发。可开展5G网络规划、部署、维护、优化、5G关键技术验证、5G应用等试验/实训项目。

核心网单元：核心网采用一体化方案，可以在一台服务器上运行，根据实际用户数量，选择不同的配置。
基带处理单元：基于通用高性能服务器，实现5G NR的接入网功能，可以进行二次开发实现功能，主要运行5G协议栈。
加速处理单元：提供硬件加速功能，实现并行算法处理，可选择BAC300、BAC400及BAC510等加速模块。

射频单元：作为5G的天线和射频单元，支持多通道的FDD及TDD模式，最高支持带宽400MHz带宽，支持Sub6G所有频段。可选择USRP4320e、USRP7440e、DBF8等软件无线电平台。

5G NTN载荷实验室部署

5G低轨卫星通信载荷实验室由5G NTN核心网、5G NTN接入网、卫星载荷等系统设备等模块组成，彬鸿提供所有模块的全套解决方案，且支持二次开发。可开展卫星通信、部署、维护、优化、通信私有验证等试验/实训项目。

核心网单元：核心网采用一体化方案，可以在一台服务器上运行，根据实际用户数量，选择不同的配置。
协议处理单元：一体化方案，实现系统高层协议与网络运维管理功能，可使用高性能服务器主板。
信号处理单元：一体化方案，实现系统基带信号处理功能，提供硬件加速，实现并行计算处理，可选择BAC400、BAC500、BAC510等实现。

中射频单元：作为5G的天线和射频单元，支持多通道的FDD及TDD模式，最高支持带宽400MHz带宽，支持Sub6G所有频段。可选择BFX780软件无线电平台。BFX780提供8T8R射频通道，频率覆盖50M ~ 7.125GHz，支持30.72MHz ~ 2GHz的多种试试带宽，采用PCIe3x16主机接口。

5G基站/NTN

5G通信验证平台组成

构建一套完整的5G通信验证平台一般需包含以下几个组成部分：核心网单元、基站单元、射频单元、天线和UE终端等，如下所示：

基于bhSDR系列软件无线电硬件平台，结合OpenAirInterface（OAI）等开源5G项目，构建了一套完整的5G通信系统原型验证平台。该平台由三个核心部分组成：采用OAI 5G核心网项目并部署于高性能服务器上的核心网单元、采用OAI 5G无线接入网项目并部署于另一台高性能服务器的基站单元，以及作为射频前端的bhSDR系列软件无线电设备。该平台具备基于5G协议栈的二次开发能力，可有效支撑物理层与高层协议的定制化研究与功能验证。

硬件配置

1.bhSDR设备

bhSDR设备可以采用彬鸿科技自主研发的UCRP4320e、USRP7440e、BFX780等平台。bhSDR系列平台是基于射频集成芯片（RFIC）及SOC（RFSOC）实现的频率可配置的软件无线电设备，可为用户提供了多种硬件传输接口，从速率1Gbps的常规以太网，到速率高达100Gbps的QSFP28接口。单设备提供4～8个射频输入或输出接口，通过共用参考时钟的方式，提供了良好的同步性能，还提供时钟输入输出、触发输入输出等同步接口。多种bhSDR硬件也提供高精度的GPS接口，甚至可使用GPS驯服振荡器（GPSDO），精度可达1e-10，不但可以基于GPS来获取频率与相位的稳定性，还可以实现分布式多无线电设备同步。部分设备可选配GPU模块，提供AI在RF与无线系统中结合的软硬件一体化解决方案。

同时，面向雷达、卫星通道、毫米波通信、高清图传等领域，bhSDR也提供完整的软件解决方案，以加速用户产品的快速成型。

2.前传卡

前传卡选用的是彬鸿科技自主研发的BAC系列，可选择BAC400、BAC500等平台。

基于PCIe总线架构的高性能BAC系列光纤数据前传卡，以Xilinx的Kintex-7、Kintex UltraScale、Virtex UltraScale+系列FPGA作为实时处理器系列FPGA作为实时处理器。支持1路PCIe高速接口、2～4路光纤接口，完成基于光纤的数据实时采集、传输。板载多组独立的DDR大容量缓存，板卡同时具有若干IO信号。部分型号支持外参考时钟输入，1PPS输入，参考时钟输出，可广泛应用于基于服务器的数据采集以及传输，雷达与中频信号采集、视频图像采集等场景。

3.高性能服务器

OpenAirInterface (OAI) 5G 部署对电脑硬件配置有一定要求，基础配置要求如下：

操作系统：Ubuntu 22.04（需安装低延迟内核）
CPU：Intel Core i7-11700 或更高性能处理器（如 i9 7980E），多核处理器（8核以上）
内存：16GB以上RAM（推荐 32GB 以上）
存储：480GB以上SSD，确保系统盘读写性能

OpenAirInterface(OAI)

1.系统框架

上图是NR系统框图，OAI 5G系统架构主要包括核心网(5GC)、基站(gNB，上图中分为CU和DU两部分)和用户终端(UE)构成。

5G核心网包括AMF、UPF、AUSF、SMF、UDM和UDR等网元。5G基站采用CU/DU分离架构，CU（集中单元）主要负责处理RRC和PDCP等高层网络功能以及NGAP管理与核心网的连接；DU（分布单元）主要负责管理底层功能，如RLC、MAC和PHY等部分；RU为射频单元，专注于射频信号的处理与天线的连接。5G用户终端主要包括RRC、PDCP、RLC、MAC及PHY等功能单元。

2.OAI支持特性

方案过程记录

1.系统部署

该平台以bhSDR设备与OAI为核心，构建了低成本、易部署的5G验证环境，能够高效完成通信技术验证。此外，平台具有良好的前瞻性与扩展性，通过在射频前端增加毫米波模块，即可快速构建面向未来的5G-A毫米波及6G验证平台。

高性能服务器：服务器搭载Ubuntu 22.04操作系统及低时延内核。在此环境下，同时部署并运行5G核心网与接入网（RAN）软件栈。在物理连接上，需将BAC400前传卡插入服务器PCIe插槽，并使用光纤线缆连接至bhSDR设备。
bhSDR设备：本次部署采用的软件无线电（SDR）设备为UCRP4320e，该设备具备4T4R的射频通道能力，最高可支持200MHz瞬时带宽与245.76MS/s采样率。在本5G OAI系统配置中，实际工作参数设定为2T2R、100MHz带宽及122.88MS/s采样率。
天线：5G全频段天线，频段范围支持617MHz ~ 5925MHz，增益3.5dBi，全向收发。
UE终端：测试终端使用商用5G手机。

2.测试验证

在完成系统部署后，首先运行5G核心网任务，然后运行5G RAN，在协议栈成功启动后，可以开始进行商业终端(手机)接入：

在手机完成接入后，通过查看核心网日志，观察基站和手机的接入情况：

最后，对终端上下行业务速率进行测试，测试结果如下：

3.方案结论

基于bhSDR设备与OAI开源项目，本方案成功搭建并验证了一套完整的5G通信原型平台。该平台具备低成本、部署便捷与运行可靠的特点，能够稳定实现用户终端（UE）的随机接入及上下行数据传输。在2天线、子载波间隔30kHz、带宽100MHz、时隙配比DDDDDDDSUU的参数配置下，下行业务实测速率达到590Mbps。