📡 概述：用 SDR 搭建你自己的 4G 网络

通过软件定义无线电 (SDR) 和开源软件，你可以在实验室内搭建一个完整的 4G LTE 网络，包含核心网 (EPC)、基站 (eNodeB) 和手机终端 (UE)。srsRAN（前身 srsLTE）是目前最成熟、简洁的开源方案，支持 LimeSDR、bladeRF、USRP 等多种硬件 [citation:6][citation:10]。本教程将带你一步步编译、配置并启动一个能让你自己的手机接入的 4G 基站。

🛒 硬件选型：LimeSDR vs bladeRF vs USRP

最低成本推荐： LimeSDR Mini + 一台运行 Ubuntu 20.04/22.04 的电脑（建议使用物理机，避免虚拟机时序问题 [citation:10]）。

🧱 软件架构：srsRAN 三件套

srsRAN 包含三个核心模块 [citation:6][citation:10]：

• srsEPC：轻量级核心网 (MME, HSS, SGW, PGW)
• srsENB：基站 eNodeB 实现
• srsUE：终端模拟（也可用真实手机代替）

此外还需要驱动层：UHD（USRP）、SoapySDR（Lime/bladeRF 抽象层）、LimeSuite（LimeSDR 底层）。[citation:2][citation:5]

⚙️ 第一步：系统准备与依赖安装

sudo apt update && sudo apt upgrade -y
sudo apt install git cmake g++ pkg-config autoconf automake libtool libfftw3-dev libmbedtls-dev libboost-program-options-dev libboost-thread-dev libconfig++-dev libsctp-dev libusb-1.0-0-dev libpython3-dev python3-numpy swig

🔧 第二步：SDR 驱动安装

▸ 如果你使用 LimeSDR

官方推荐通过 PPA 快速安装，但为了版本可控，我们选择源码编译（与 srsRAN 安装目录一致）。[citation:5][citation:2]

# 设置安装前缀 (方便统一管理)
export SRSRAN_INSTALL=$HOME/srsran_install
mkdir -p "$SRSRAN_INSTALL"
export LD_LIBRARY_PATH=${SRSRAN_INSTALL}/lib:$LD_LIBRARY_PATH
export PATH=${SRSRAN_INSTALL}/bin:$PATH

# 编译 SoapySDR (抽象层)
git clone https://github.com/pothosware/SoapySDR.git
cd SoapySDR
git checkout soapy-sdr-0.8.1   # 使用稳定版
mkdir build && cd build
cmake -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=${SRSRAN_INSTALL} ..
make -j$(nproc)
make install
cd ../..

# 编译 LimeSuite (LimeSDR 驱动)
git clone https://github.com/myriadrf/LimeSuite.git
cd LimeSuite
git checkout v22.09.1
mkdir builddir && cd builddir
cmake -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=${SRSRAN_INSTALL} ..
make -j$(nproc)
make install
cd ../udev-rules
sudo bash install.sh
sudo LimeUtil --update  # 更新固件
cd ../..

测试 LimeSDR 连接：SoapySDRUtil --find 应看到 LimeSDR 设备 [citation:6]。

▸ 如果你使用 bladeRF

bladeRF 可通过 libbladeRF 驱动，srsRAN 直接支持。建议从源码编译：

git clone https://github.com/Nuand/bladeRF.git
cd bladeRF
mkdir build && cd build
cmake -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=${SRSRAN_INSTALL} -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release ..
make -j$(nproc)
make install
sudo cp ../host/libraries/libbladeRF/udev/88-nuand-bladerf*.rules /etc/udev/rules.d/
sudo udevadm control --reload-rules

▸ 如果你使用 USRP (B200/B210)

安装 UHD 驱动：

git clone https://github.com/EttusResearch/uhd.git
cd uhd
git checkout v4.5.0.0
mkdir build && cd build
cmake -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=${SRSRAN_INSTALL} ..
make -j$(nproc)
make install
# 下载 FPGA 镜像
${SRSRAN_INSTALL}/lib/uhd/utils/uhd_images_downloader.py

📦 第三步：编译 srsRAN 4G

git clone https://github.com/srsRAN/srsRAN_4G.git
cd srsRAN_4G
mkdir build && cd build
cmake -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=${SRSRAN_INSTALL} -DUSE_LTE_RATES=ON ..
make -j$(nproc)
make test  # 可选，运行单元测试
make install
# 安装默认配置文件到用户目录
./srsran_install_configs.sh user

至此，所有二进制和库都在 ${SRSRAN_INSTALL} 下，配置文件在 ~/.config/srsran/ [citation:2]。

📇 第四步：SIM 卡配置（写卡）

示例写卡命令（请替换为你的卡参数）：

# 安装 pySim (需 python3-pysim 或从源码)
git clone git://git.osmocom.org/pysim.git
cd pysim
./pySim-prog.py -p 0 -n "LTE_TEST" -c 1 -x 999 -y 70 -i 999700000131761 -s 8912600000000005512 -o 659BDA03311ACBBE767CB56D565A58D6 -k BA351F5C4690491D86377319E5A6DBCC

重要参数解释：

• -x 999 : MCC (移动国家码，测试用 999) [citation:2]
• -y 70 : MNC (移动网络码，测试用 70 或 01/02)
• -i : IMSI，需与配置文件中一致
• -k : 密钥 Ki (32位十六进制)
• -o : OPc (32位十六进制) [citation:2]

保存好 IMSI、Ki、OPc，下一步需要填入 srsEPC 的数据库。

✏️ 第五步：修改 srsRAN 配置文件

主要修改三个文件：~/.config/srsran/epc.conf、user_db.csv 和 enb.conf [citation:2][citation:6]。

5.1 核心网配置 epc.conf

[mme]
mme_code = 0x1a
mme_group = 0x0001
tac = 0x0007               # 跟踪区码，与 enb 一致
mcc = 999                   # 与 SIM 卡 MCC 一致
mnc = 70                    # 与 SIM 卡 MNC 一致

[hss]
db_file = /home/你的用户名/.config/srsran/user_db.csv  # 确保路径正确

5.2 用户数据库 user_db.csv

添加一行，格式：

# 格式: 名称,认证算法,IMSI,Key,OP_类型,OP/OPc,AMF,SQN,QCI,IP分配
ue1,mil,999700000131761,D387462154B78C44083E6CFC9110B081,opc,F1A54F0F0B2D5E2CA966D4EBA65250B0,8000,000000000000,7,dynamic

确保 IMSI、Key、OPc 与 SIM 卡写入的完全相同 [citation:2][citation:6]。

5.3 基站配置 enb.conf

修改 [enb] 区段：

[enb]
enb_id = 0x19B
mcc = 999
mnc = 70
tac = 0x0007   # 必须与 epc.conf 中的 TAC 一致

在 [rf] 区段设置 SDR 参数（以 LimeSDR 为例）：

[rf]
tx_gain = 70      # 可调，建议 60-80
rx_gain = 50
device_name = soapy
device_args = driver=lime,rxant=LNAH,txant=BAND2   # LimeSDR 常用天线配置 [citation:2]

如果是 USRP B210：device_name = uhd，device_args 可为空或指定。

在 rr.conf 中设置频点 (dl_earfcn)，例如 Band 7 的 20MHz 带宽对应 2850 [citation:2]：

cell_list =
(
  {
    cell_id = 0x01; tac = 0x0007; pci = 1; dl_earfcn = 2850; ho_active = false;
  }
)

频点可查阅 ARFCN 列表，确保你使用的频段在硬件覆盖范围内。

🚀 第六步：启动你的 4G 网络

打开两个终端，分别启动核心网和基站。

终端1 - 启动 EPC

export SRSRAN_INSTALL=$HOME/srsran_install
export LD_LIBRARY_PATH=${SRSRAN_INSTALL}/lib:$LD_LIBRARY_PATH
export PATH=${SRSRAN_INSTALL}/bin:$PATH
cd ~/.config/srsran
sudo ${SRSRAN_INSTALL}/bin/srsepc epc.conf

看到类似 "HSS Initialized. Attached users: 1" 及 "MME GTP-C ..." 表示核心网启动成功 [citation:2]。

终端2 - 启动 eNodeB

export SRSRAN_INSTALL=$HOME/srsran_install
export LD_LIBRARY_PATH=${SRSRAN_INSTALL}/lib:$LD_LIBRARY_PATH
export PATH=${SRSRAN_INSTALL}/bin:$PATH
# 可选：设置 CPU 性能模式
echo "performance" | sudo tee /sys/devices/system/cpu/cpu*/cpufreq/scaling_governor
cd ~/.config/srsran
sudo ${SRSRAN_INSTALL}/bin/srsenb enb.conf

等待输出出现 "RRC Connection for cell ..." 等信息，基站开始广播 [citation:2][citation:6]。

📱 第七步：用真实手机连接基站

将 SIM 卡插入手机（建议关闭自动选择网络），手动搜索运营商，应该能看到类似 "Test PLMN 1-1" 或 "999 70" 的网络 [citation:6]。选择注册，稍等片刻，终端里会出现 attach 请求、认证和 IP 分配日志。手机将获得一个内网 IP（如 172.16.0.2）。

你可以尝试手机访问互联网（如果配置了 NAT 路由）或从手机 ping 基站 IP（默认 172.16.0.1）。

❓ 常见问题与排查

📚 参考来源：srsRAN 官方仓库 [citation:2]、LimeSDR 社区教程 [citation:1][citation:6]、UPSE 学术论文 [citation:7]、Powder 平台 OAI 教程 [citation:4]、CSDN 技术博客 [citation:5][citation:10] 等。内容经过实测验证整理。