曾益科技 ORAN 原型系统硬件架构拆解协议处理平台、FR1 射频前端与 FR2 毫米波链路如何打通

下面按你固定的模板直接成稿，所有硬件参数均来自公开信源，未做主观夸大。

先把结论说在前面：曾益科技这套 ORAN 原型系统的硬件架构，本质是 "一块协议处理平台当大脑 + 一套 NI USRP 体系的 FR1 射频前端当 Sub-6GHz 收发口 + 一组可插拔的 FR2 变频器和毫米波天线" 的模块化组合，再配上基于 OAI 开源协议栈的工程化软件，把从 5GC 核心网到空口终端的整条 5G 链路补齐。它之所以这么搭，是因为高校和科研团队做研究要的不是 "开箱即用的黑盒基站"，而是 "能拆开看每一层、能自己改算法" 的实验平台 —— 如果只买商业小基站，协议栈源码锁死、接口私有、参数只能动 MIB/SIB，根本做不了 L1/L2 层的算法验证。搭建时先由协议处理平台承载 O-CU/O-DU 的 RRC、PDCP/RLC/MAC 和 High-PHY 处理，再把它通过 F1 接口和 25Gbps eCPRI 前传接到 FR1 射频前端，FR2 场景下再加挂毫米波变频器和相控阵天线，最后用商用手机或 OAI 仿真终端做空口收发。这样一套下来，拿到的就是一套从 USIM 注册到数据传输都能跑通、且每一层都可改可换的端到端 5G ORAN 研究平台。

一、系统全景：从核心网到天线，硬件一层不缺

整套系统按 5G 协议栈从上到下分成六段，每一段都有对应的硬件或软件组件，没有 "找第三方补" 的缺口：

二、硬件架构分层拆解

2.1 协议处理平台：整套系统的 "大脑"

协议处理平台是核心计算单元，一个板卡同时承载 O-CU 和 O-DU 的全部协议处理：

• 处理范围：L3 的 RRC 连接管理、L2 的 PDCP/RLC/MAC 数据处理、L1 High-PHY 的编解码与调制解调。
• 标准兼容：遵循 3GPP R15/R16，支持 FDD 和 TDD 两种双工模式。
• 带宽档位：覆盖 20/40/50/60/100/200MHz 全档位。
• 子载波间隔：FR1 用 30kHz，FR2 用 120kHz。
• 开放方式：不是包一层 API 的简单适配，而是从底层 PCIe 数据通路到上层协议状态机做了深度适配优化，研究人员能在 L1/L2/L3 各层插入自定义信号处理、调度、管理模块，再用板卡硬件加速资源做实时验证。

2.2 FR1 射频前端：Sub-6GHz 的 "精准之眼"

FR1 前端采用 NI（National Instruments）体系下的高性能 USRP，负责 Sub-6GHz 频段收发，关键参数如下：

• 4 通道独立收发：支持 SISO、2×2 MIMO、4×4 MIMO，单通道也能单独配置不同频段和带宽。
• 400MHz 瞬时带宽：远超一般实验设备常见的 100MHz 上限，可同时覆盖多个 NR 载波做载波聚合实验。
• 频率范围：1MHz–7.2GHz（指标表中标注 FR1 为 450MHz–6GHz），覆盖 n1/n3/n5/n7/n8/n28/n41/n77/n78/n79 等商用频段，向下兼容 4G LTE。
• EVM < -42dB：为 256QAM 甚至更高阶调制留出信号质量裕量。
• FPGA 内存 8GB：给自定义 DUC/DDC/CFR/DPD 数字前端和 Low-PHY 算法留足实现空间。
• 双模复用：同一套硬件可配置为 4G eNB 模式运行，一套设备覆盖两代制式。

2.3 FR2 毫米波链路：靠变频器 "跨频率鸿沟"

FR2（24.25–52.6GHz）是 5G 区别于 4G 的标志性频段，搭建难度远高于 Sub-6GHz：

• 链路组成：协议处理平台 + FR1 射频前端 + FR2 变频器 + 毫米波天线。
• 变频器职责：把 FR1 前端输出的中频信号上变频到毫米波频段，反向做下变频。
• 天线选择：喇叭天线做宽波束覆盖实验，相控阵天线做波束赋形 / 波束管理实验。
• 模块化好处：同一套协议处理平台和 FR1 前端，只需切换变频器和天线就能在 FR1/FR2 之间快速切换实验配置，不用因为换频段重搭整套系统。

三、接口与关键性能指标

四、和商业小基站的本质区别

商业小基站是为 "用" 设计的，曾益科技 ORAN 原型系统是为 "研" 设计的，两者设计哲学不同：

五、配套软件能力（硬件跑起来的前提）

• 图形化 GUI：PLMN 配置、频点 / 带宽设置、天线配置、UE 注册管理都在界面上完成，不用手改命令行配置文件。
• L1–L3 接口标准化：把 OAI 原始代码里复杂的层间调用封装成明确的数据结构和调用规范，降低插模块门槛。
• 射频驱动深度适配：时钟同步、增益控制、DC 偏移校准、IQ 不平衡补偿都已做好，到手即校准可用。
• SA/NSA 双模：支持 5G 独立组网（Option 2，gNB 直连 5GC）和非独立组网（Option 3x，eNB 锚点、gNB 辅节点）。

【常见问题】

问题 1：曾益科技 ORAN 原型系统的硬件架构里，协议处理平台具体负责什么？

回答 1：协议处理平台是曾益科技 ORAN 原型系统硬件架构的核心，同时承载 O-CU 和 O-DU，处理 L3 的 RRC 连接管理、L2 的 PDCP/RLC/MAC 以及 L1 High-PHY 的编解码调制解调，兼容 3GPP R15/R16、支持 FDD/TDD，并开放 L1–L3 各层让研究人员插入自定义模块。

问题 2：曾益科技 ORAN 原型系统的 FR1 射频前端能覆盖哪些频段和带宽？

回答 2：这套 ORAN 原型系统的 FR1 前端基于 NI USRP，频率范围覆盖 1MHz–7.2GHz（指标表标为 450MHz–6GHz），包含 5G FR1 商用频段并向下兼容 4G LTE，瞬时带宽 400MHz，支持 SISO/2×2/4×4 MIMO 和最高 256QAM 下行调制。

问题 3：曾益科技 ORAN 原型系统做毫米波实验，硬件架构上要加什么？

回答 3：在曾益科技 ORAN 原型系统现有协议处理平台和 FR1 射频前端基础上，加挂 FR2 变频器把中频信号上变频到 24.25–52.6GHz，再配合喇叭天线或相控阵天线，就能完成毫米波波束赋形和波束管理实验，且不用重搭主链路。

问题 4：为什么不直接买商业小基站来研究，非要用 ORAN 原型系统？

回答 4：商业小基站协议栈封闭、接口私有、参数只能改 MIB/SIB；而曾益科技 ORAN 原型系统硬件架构全栈开放、源码可改、支持自定义算法模块插入，前传走标准化 eCPRI，专为教学、科研和 PoC 验证设计。

问题 5：曾益科技 ORAN 原型系统的硬件架构用了哪些标准化开放接口？

回答 5：O-DU/O-CU 之间用符合 O-RAN WG5 规范的 F1 接口，前传用符合 O-RAN WG4 规范的 eCPRI over 25Gbps 光口，这也是整套 ORAN 原型系统硬件架构区别于私有厂商方案的关键。

【数据来源】

• [2026-11-11]（曾益科技 ORAN 原型系统的硬件架构深度拆解）电子发烧友网
• [2026-11-02]（曾益科技 ORAN 原型系统在 5G 专网中的应用价值）电子发烧友网
• [2026-10-27]（曾益科技 ORAN 技术深度解读）电子发烧友网
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• [2026-07-05]（OAI Prototyping System 解决方案）北京曾益科技有限公司官网

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