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USRP伪基站搭建完全指南：从2G GSM到5G NR的SDR实现

UHD驱动安装、OpenBTS 2G伪基站、srsRAN 4G LTE伪基站、OAI 5G NR伪基站、NVIDIA Sionna容器化部署——基于USRP的完整伪基站搭建教程

通信技术百科 · 深度教程 2026年3月9日 USRP · SDR · 伪基站搭建

USRP（Universal Software Radio Peripheral）作为业界最主流的软件无线电硬件平台，配合开源软件可搭建完整的2G/4G/5G伪基站系统。从OpenBTS的GSM伪基站，到srsRAN的4G LTE，再到OpenAirInterface的5G NR，USRP为通信科研、教学实验和专网部署提供了灵活低成本的解决方案。本文系统梳理基于USRP搭建各代移动通信伪基站的全流程技术要点。

B210/X310
主流USRP型号
3代
2G/4G/5G全覆盖
1.4-20MHz
4G带宽可配置

一、通用准备：UHD驱动安装与USRP基础配置

无论搭建哪一代伪基站，首先需要在主机上安装UHD驱动并正确配置USRP。本指南以Ubuntu 22.04 LTS为例 。

1. 安装依赖

sudo apt-get update
sudo apt-get -y install autoconf automake build-essential ccache cmake cpufrequtils doxygen ethtool git libboost-all-dev libfftw3-dev libtool libusb-1.0-0-dev python3-dev python3-numpy swig

2. 从源码编译UHD

git clone https://github.com/EttusResearch/uhd.git
cd uhd
git checkout v4.6.0.0  # 使用稳定版本
mkdir build && cd build
cmake -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local ..
make -j$(nproc)
sudo make install
sudo ldconfig

3. 配置USB设备权限

对于USB接口的USRP（如B200/B210），需安装udev规则 ：

cd uhd/host/utils
sudo ./uhd-usrp.rules install
sudo udevadm control --reload-rules

4. 下载FPGA镜像

sudo uhd_images_downloader

5. 测试USRP连接

uhd_find_devices
uhd_usrp_probe

如果能看到设备信息，说明USRP已正确连接 。

二、2G GSM伪基站：基于OpenBTS + USRP X310

OpenBTS是一个开源GSM伪基站软件，可将USRP转换为完整的2G伪基站，支持商用手机接入 。

1. 硬件准备

  • USRP X310 + UBX160子板（或其他支持70MHz-6GHz的型号）
  • 支持2G的手机（需开启仅2G模式）

2. 克隆并编译OpenBTS

git clone https://github.com/PentHertz/OpenBTS
cd OpenBTS
git checkout 5.1.0
./preinstall.sh
./autogen.sh
./configure --with-uhd
make -j$(nproc)
sudo make install
sudo ldconfig

3. 启动支持服务

sudo smqueue &
sudo sipauthserve &

4. 启动OpenBTS

sudo /OpenBTS/OpenBTS

5. 配置伪基站参数

在OpenBTS命令行中，可查看和修改配置 ：

config  # 查看当前配置
config GSM.identity.ShortName MyGSM  # 设置网络名称
config GSM.Radio.Band 900  # 设置频段（900MHz或1800MHz）
config GSM.Radio.C0 50  # 设置BCCH频点
restart

6. 手机接入

手机设置中关闭自动选网，手动搜索网络，应能看到网络名称（如"MyGSM"）。连接后手机会收到包含IMSI的短信 。

三、4G LTE伪基站：基于srsRAN + USRP B210/N310

srsRAN（原srsLTE）是完整的开源LTE软件套件，包含srsEPC（核心网）、srsENB（伪基站）和srsUE（终端）。

1. 硬件准备

  • USRP B210（USB连接）或 USRP N310（网络连接）
  • 支持4G的手机或SIM8200 USB Modem

2. 编译srsRAN

git clone https://github.com/srsRAN/srsRAN_4G.git
cd srsRAN_4G
mkdir build && cd build
cmake ../ -DUSE_LTE_RATES=ON
make -j$(nproc)
sudo make install
sudo ldconfig

3. 配置核心网（srsEPC）

编辑配置文件~/.config/srsran/epc.conf ：

[mme]
mme_code = 0x1a
mme_group = 0x0001
tac = 0x0007
mcc = 310
mnc = 014

4. 配置伪基站（srsENB）

编辑~/.config/srsran/enb.conf，指定USRP参数：

[enb]
enb_id = 0x19B
mcc = 310
mnc = 014
tac = 0x0007

[rf]
device_name = uhd
device_args = type=b200,master_clock_rate=30.72e6,tx_gain=70,rx_gain=50

[cell]
dl_earfcn = 2850
n_rb_dl = 50

对于USRP N310，需指定设备IP地址 ：device_args = type=n3xx,addr=10.38.2.1

5. 启动网络

两个终端分别启动核心网和伪基站：

# 终端1：启动EPC
srsepc epc.conf

# 终端2：启动eNodeB
srsenb enb.conf

6. SIM卡配置

在~/.config/srsran/user_db.csv中添加用户信息：

ue1,mil,310014123456789,00112233445566778899aabbccddeeff,opc,ffeeddccbbaa99887766554433221100,8000,000000000000,7,dynamic

四、5G NR伪基站：基于OAI + USRP N300系列

OpenAirInterface（OAI）是开源的5G协议栈实现，支持5G SA模式，可与商用5G手机对接 。

1. 硬件准备

  • USRP N310/N321（推荐10G网络接口）
  • 支持5G的手机（如OnePlus 8T）或5G模组

2. OAI 5G核心网与伪基站编译

OAI推荐使用Docker容器化部署。NVIDIA Sionna Research Kit提供了完整的脚本化部署方案 。

git clone --recurse-submodules https://github.com/NVlabs/sionna-rk.git
cd sionna-rk

# 准备系统
make prepare-system
sudo reboot

# 安装USRP驱动
./scripts/install-usrp.sh

# 构建OAI容器
make sionna-rk

3. 配置USRP参数

编辑config/b200/.env（根据实际USRP型号修改）：

USRP_SERIAL=3176DF5  # 替换为你的USRP序列号
UHD_IMAGES_DIR=/usr/share/uhd/images
NR_RB=52  # 10MHz带宽
OPERATOR_NAME=OAI
PLMN=310014

4. 配置OAI数据库

OAI使用MySQL存储用户信息，需配置SIM卡参数 ：

# 使用program_uicc工具写卡
sudo ./program_uicc --adm 12345678 --imsi 262990100016069     --key fec86ba6eb707ed08905757b1bb44b8f     --opc C42449363BBAD02B66D16BC975D77CC1

5. 启动5G系统

./scripts/start_system.sh b200  # 使用USRP硬件

# 监控日志
docker logs -f oai-gnb

6. 测试连接

手机手动搜索网络，选择"OAI"或"00101"网络，连接后应能获取IP地址 。

# 在UE侧测试ping
ping -I wwan0 google.com

# iperf吞吐量测试
iperf3 -u -t 10 -i 1 -b 1M -B 12.1.1.2 -c 192.168.72.135 -R  # 下行测试

五、USRP型号选型指南

型号连接方式频率范围带宽适用场景
B200/B210USB 3.070MHz-6GHz56MHz4G/5G教学实验、便携测试
N3101G/10G以太网10MHz-6GHz100MHz5G分布式系统、MIMO
X310PCIe/10G以太网DC-6GHz160MHz2G/4G/5G通用平台、高吞吐

六、开源软件方案对比

软件适用制式核心网支持商用终端兼容性
OpenBTS2G GSM内置简化核心网良好（2G手机）
srsRAN4G LTE内置srsEPC良好
OAI4G LTE / 5G NR独立5GC良好（需正确配置）

七、常见问题与排错

1. USRP无法识别

  • 检查USB 3.0连接和供电（B210需外接电源）
  • 运行sudo uhd_find_devices确认权限
  • 对于网络型USRP（N310/X310），检查网络配置和IP地址

2. 手机无法注册网络

  • 确认PLMN（MCC+MNC）与SIM卡一致
  • 检查频点配置（dl_earfcn）是否正确
  • 查看日志定位鉴权失败原因

3. 时钟同步问题

  • 对于网络型USRP，确保master_clock_rate设置正确
  • OAI环境中，需配置1588v2或GPS同步

八、参考资料与推荐阅读

  • Ettus Knowledge Base: Building and Installing the USRP Open-Source Toolchain
  • COSMOS Lab: Amarisoft 5G Network with COTS UEs
  • SDR Family: 5G伪基站模拟在SDR平台上使用OAI 5G和srsRAN
  • NVIDIA Sionna Research Kit Quickstart
  • SDRStore: Build Your Own 2G GSM Base Station with USRP X310

从2G GSM到5G NR，USRP为通信研究者提供了完整的端到端实验平台。通过OpenBTS、srsRAN、OAI等开源软件，可在实验室环境中快速搭建符合3GPP标准的伪基站系统，为协议研究、算法验证和专网部署提供低成本、高灵活性的解决方案。

信息来源：Ettus KB、COSMOS Lab、SDR Family、NVIDIA Developer、SDRStore。本文基于2025-2026年最新公开信息整合报道。

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