1 OSIRIS項目概況

圖1 OSIRS原型系統

在2023年至2024年期間，OSIRIS項目團隊與美國海軍陸戰隊密切合作，開展了一系列實驗，目標是將作戰任務應用程序，如雷達系統、ISR軟件包、指揮應用程序產生的數據加載到網絡上，并測試其他硬件或軟件。在試驗過程中，該測試平臺允許連接各種支持5G的用戶設備、傳感器、車輛和終端，以探索商用5G技術在軍方的實用性。到2024年初，新的無線技術，如寬帶無線電、自動化管理工具也得到了海軍陸戰隊的評估，以便將新技術的原型套件納入OSIRIS系統中。2024年12月，OSIRIS作為獨立的5G網絡在海軍陸戰隊年度作戰演習“鋼鐵騎士”演習中部署，取得了較好的成果。

2 OSIRIS系統組成

OSIRIS系統包括英特爾公司的FlexRAN參考架構、使用英特爾至強 CPU的商用服務器和Radisys Connect 5G軟件套件，并采用了開放無線接入網（O-RAN）架構，可使不同供應商的無線電、軟件和處理器可以互操作。基于虛擬化技術的開放無線接入網（O-RAN）是5G無線接入網轉型的一個重要方向。越來越多的運營商、設備商加入O-RAN這樣的開放無線接入網聯盟，推動采用開放式的架構設計，全面實現無線接入網的網絡智能化、接口開放化、硬件白盒化和軟件開源化。

2.1 英特爾FlexRAN參考架構

FlexRAN參考架構是英特爾面向5G網絡推出的新一代技術平臺，該架構可幫助用戶加快開發速度，讓用戶可以迅速構建全面虛擬化的無線接入網。FlexRAN架構主要由硬件平臺、Flex RAN L1軟件堆棧和協同加速機制等幾個關鍵部分組成。硬件平臺采用通用計算平臺替代傳統專用無線基站硬件（如ASIC/FPGA），實現無線接入網虛擬化部署，該平臺以英特爾至強處理器為基礎，支持AVX-512矢量指令，能高效處理大量矩陣和矢量運算，采用多核多線程架構，可并行處理多個用戶設備的調度與信道編解碼。硬件平臺支持的硬件加速接口標準包括：（1）英特爾快速輔助技術（Intel QuickAssist Technology），可用于加速數據加密、壓縮等處理；（2）英特爾動態載荷平衡器（Intel Dynamic Load Balancer），可提升包處理的負載均衡性能；（3）英特爾數據面板開發工具包（Intel Data Plane Development Kit），提供高性能用戶面數據轉發工具包。

Flex RAN L1軟件堆棧模塊主要包括以下功能模塊：調制解調、信道編碼/譯碼、MIMO處理、信道估計、同步、均衡等模塊，該軟件堆棧支持4G和5G通信，可根據運營商的需求，打開或關閉功能模塊，支持運行時參數動態修改（如調度周期、帶寬、天線數等）。

FlexRAN架構支持協同加速機制，在高并發或大帶寬場景下可通過協同加速硬件來滿足處理性能，英特爾公司的vRAN Accelerator ACC100/200 系列協同硬件加速卡專為前向糾錯（FEC）等高計算密集型任務設計，通過PCIe接口接入，可卸載CPU上的LDPC/Polar編碼解碼任務，支持最高100MHz帶寬、32用戶并發的5G通信。

2.2 Radisys Connect 5G軟件套件

Radisys公司是一家專注于通信網絡軟件與系統集成的企業，其旗艦產品Connect 5G是一個面向5G NR無線接入網（RAN）與核心網的商用級軟件套件。該軟件以開放架構和云原生為核心理念，完全遵循3GPP和O-RAN聯盟標準，旨在推動5G網絡的快速部署、靈活集成與異構設備互操作。Radisys公司將Connect 5G定位為一款可部署于任何基礎設施之上的全功能5G軟件平臺，既服務于電信運營商，也面向企業級專網和國防用戶。

Connect 5G軟件套件的最大特點在于其模塊化、微服務化、容器化的軟件架構，具備良好的可擴展性和跨平臺能力，可部署于從數據中心到戰術邊緣的多樣化場景中。這種架構使其特別適用于國防系統中的戰術5G部署、臨時通信節點、無人系統通信鏈路等場景。

Connect 5G軟件套件是一個端到端5G無線接入網絡解決方案，從物理層到核心網絡控制層均有覆蓋。系統采用“功能分層+接口開放+云原生部署”的設計思想，確保在多種硬件、部署環境與使用場景下均具有良好的適應性。其主要由以下幾大核心組成模塊構成：

（1）無線接入網組件

無線接入網組件包括分布式單元（DU）和集中單元（CU），分布式單元和集中單元可以集成在一臺設備上，也可分布于邊緣與核心節點之間，適配戰術通信的靈活部署需求。分布式單元主要負責物理層（PHY）、中間接入層（MAC/RLC）和部分分組數據匯聚協議（PDCP）功能，執行調度、鏈路自適應、功率控制等實時任務。集中單元負責分組數據匯聚協議（PDCP）、無線資源控制（RRC）、服務數據適配協議（SDAP）等非實時任務，管理用戶上下文、移動性、安全等功能。

（2）核心網接口

Connect 5G具備標準的下一代控制面板（NG-C）、下一代用戶面板（NG-U）接口，可與任意3GPP兼容核心網廠商（如Affirmed、Open5GS、Nokia、Ericsson或軍用私網）互通。下一代控制面板接口用于集中單元與接入與移動管理功能（AMF）間的控制命令交換，下一代用戶面板接口用于分布式單元與用戶面板功能之間的數據轉發。核心網接口支持服務化架構，可接入容器化用戶面板功能模塊，實現流量分流和邊緣計算對接。

（3）開放式接口與射頻單元互操作層

Connect 5G全面支持O-RAN聯盟的開放接口，主要包括：（1）E2接口，用于分布式單元/集中單元與無線接入網智能控制器（RAN）間的智能控制交互，支持人工智能/機器學習算法優化。（2）O1接口，用于服務管理與編排功能（SMO）功能，可實現故障處理、配置管理功能；（3）A1接口，非實時策略接口，用于策略學習與決策輸入。

Connect 5G通過射頻單元互操作層提供與第三方射頻單元間的互操作性，該互操作層利用Fronthaul接口支持與第三方射頻單元集成，支持的射頻單元廠商包括：Commscope、Benetel、Foxconn、甚至部分軍用定制射頻單元。

3 OSIRIS系統的配置和應用

OSIRIS系統可通過三種方式進行配置，包括：（1）拖車塔：采用可拖曳的集裝箱承載 5G 無線電、服務器和電力系統，可作為移動基站使用，這為半固定遠征基地提供了廣范圍的5G通信覆蓋；（2）移動中繼器：安裝在全地形車或多用途地形車上的輕型 5G 節點。該移動中繼器可跟隨小型單元，擴展網絡覆蓋范圍，并在機動過程中充當移動基站；（3）運輸箱節點：通過一個加固箱運輸，展開后可變成一個便攜式 5G 基站，該加固箱可以空運，并由一個小型團隊快速搭建。在實際應用中，一個加固箱可以作為樞紐，將拖車塔和全地形車中繼器連接成網狀網絡，或連接到其他節點。

OSIRIS系統已在“鋼鐵騎士”演習等多個代表性場景中使用，驗證其在的遠征作戰行動中的實用性，具體應用如下：

（1）傳感器與指揮中心的連接：在“鋼鐵騎士2024”演習中，海軍陸戰隊使用OSIRIS系統，通過5G通信鏈接將前線的AN/TPS-80地/空任務導向雷達（G/ATOR）連接到海軍陸戰隊空中作戰中心。這條地面鏈路提供了衛星通信的替代方案，即使視距中斷也能保持高帶寬數據傳輸。

（2）持續無人機情監偵：在“鋼鐵騎士2024”演習中，OSIRIS系統通過提供 5G 上行鏈路支持無人機系統作戰。在演習期間，該試驗臺同時與多架無人機（包括自由飛行和系留飛行）保持安全的 5G 連接。例如，無人機的圖像和傳感器數據通過 OSIRIS 網絡直接傳輸到海軍陸戰隊的指揮與控制 (C2) 系統。這種持續 ISR能力使無人資產能夠與艦船或岸上指揮所實時聯網。

（3）網狀網絡構建：通過部署多個 OSIRIS 節點，海軍陸戰隊可以組建本地網狀網絡。在“鋼鐵騎士”演習期間，海軍陸戰隊提供使用拖車塔、移動中繼器和運輸箱節點創建了一個臨時 5G 網狀網絡。如果一條鏈路出現故障，數據可以通過另一個節點路由，這種內置冗余機制體現了網狀網絡的高彈性和高可用性能力。

（4）戰術無線電集成：作為備用方案，OSIRIS系統可以與傳統戰術無線電互操作。演習中，海軍陸戰隊使用寬帶戰術無線電測試了5G故障轉移功能，結果表明，如果 5G 連接性能下降，流量可以轉移到軍用無線電網絡，這種混合方法提高了對抗性或頻譜性能下降環境下的數據傳輸的穩健性。

4 結語

美軍開展的一系列試驗展示了OSIRIS系統的模塊化節點和開放接口如何使海軍陸戰隊能夠在統一網絡中連接各種平臺。通過使用標準化的5G核心和無線電技術，OSIRIS系統簡化了新設備在戰場上的集成，這種互操作性和靈活性直接滿足了國防部對多供應商、可擴展戰場通信的需求。OSIRIS系統顯著提升了美軍的態勢感知和決策能力，該系統可借助5G的高帶寬與低延遲，提升ISR數據實時處理能力，并可通過邊緣計算架構，使戰術級作戰部隊能夠進行初步分析、識別，有效減少后送數據量，降低中心節點負擔。OSIRIS系統還可通過5G網絡切片功能，為不同作戰任務（如偵察、監視、電子戰等）分配專用通信通道，保障關鍵情報傳輸的安全性與優先級，為作戰部隊快速適應高動態、多變戰場環境提供了有力支撐。

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本文來源：防務快訊

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