一、后5G時代網絡覆蓋現狀

2019年為中國5G商用元年，5G給人民的生活帶來了巨大的便利。工信部最新數據顯示，截至2023年9月底，我國已累計建成開通5G基站318.9萬個，覆蓋所有地級市城區、縣城城區，每萬人擁有5G基站數達22.6個，基站總量占全球60%以上。在5G商用四年多的時間里，5G應用涵蓋交通、醫療等諸多生活領域。5G通信在北京2022冬奧會賽事直播、新冠肺炎防控、遠程醫療、車聯網自動駕駛、杭州2023亞運會智能場館等方面發揮著巨大的作用。

在5G建網初期，網絡覆蓋注重的是廣度，隨著用戶量的增長，熱點地區的流量在高峰期會出現激增，導致用戶體驗下降。步入5G通信后時代，人們對無線通信的傳輸速度提出了更高的要求，隨著5G高頻段的部署，導致5G宏站信號傳輸出現更大的路徑損耗，加上建筑物的阻擋，使得室內5G信號覆蓋嚴重不足。于是便出現了目前的兩難困境：一是5G的高頻段導致室外宏站信號難以抵達室內，二是5G tob和toc時代越來越多的業務和流量需求發生在室內。而單純增加宏站覆蓋的方式，其建站成本太高。針對如上困境，小基站成為破解5G網絡痛點的“利器”，為實現5G深度覆蓋提供了新的解決方案。“宏基站為主，小基站為輔”的組網模式是后5G時代主要的網絡部署方式。

二、Smallell介紹與應用前景

Smallcell起源于Femtocell。Smallcell論壇和3GPP等國際標準組織對femtocell進行了長期研究，在技術標準方面開展了大量的工作。隨著Femtocell從家庭基站應用走向企業、室內熱點地區等多種應用場景應用，其名稱改為Smallcell。Smallcell繼承了Femtocell基本標準，又對各種應用場景和新需求進行了拓展，形成了完善的Smallcell技術標準。Smallcell定義主要有兩種：一是在3GPP標準中將其定義為比宏基站具有更低發射功率的低功率設備節點，旨在解決室內外熱點場景的容量提升以及應對數據流量的井噴式增長。二是Smallcell論壇將smallcell定義為工作在授權頻段，由運營商部署的各種低發射功率、小范圍覆蓋的無線接入設備，助力宏蜂窩網絡的覆蓋和容量提升，成為運營商高效利用無線頻譜資源和數據分流的有益補充。Smallcell設備形態和應用場景如圖1所示。

圖1 Smallcell設備形態和應用場景圖

如圖1所示，通過規模部署Smallcell（包括femtocell\microcell\picocell）可以解決移動通信網絡的室內覆蓋、熱點覆蓋、深度覆蓋等問題，彌補宏蜂窩的不足，提升頻譜效率，提高網絡容量，更好地滿足未來移動通信業務的發展需求和提升用戶體驗。總的來說，Smallcell技術的應用前景非常廣闊，可以為各個領域的無線通信提供更好的解決方案，推動數字化和智能化進程。

2022年，專業調研機構ABI Research預測，當Massive MIMO宏站無法滿足5G容量需求時，室外小站Smallcell部署將在2025年左右開始增加。ABI Research公司和5G移動網絡基礎設施行業分析師Fei Liu指出：5G小站與宏站相輔相成，提高了網絡容量，并且在信號較弱或不可用的密集人口區域擴大了覆蓋范圍。作為5G宏站的有效補充，5G小站Smallcell應用越來越普遍。根據小基站論壇（Smallcell Forum, SCF）在《SCF market status report July 2020》報告中預測，2019年至2026年，小基站的數量將保持年均13%增長，從270萬個到630萬個，累計部署3830萬個。其中，電信運營商在城市環境的小基站部署年均增長24%，80%集中在企業、工業和學校的室內。企業部署的小基站將年均增長9%，占總量的68%；鄉村和偏遠地區部署的小基站將保持在19%的年均增長，主要是服務工業和物聯網企業，到2026年將安裝95.7萬個。

圖2 Smallcell小站增長趨勢圖

三、Smallcell部署場景

Smallcell部署場景非常多樣化，協助運營商滿足用戶隨時隨地高速通信需求。一些典型應用場景如下：

a) 室內覆蓋

Smallcell可以在大型商場、酒店、辦公樓等室內場所提供更好的無線覆蓋和容量，提高用戶體驗。

b) 城市街道

Smallcell可以在城市街道、廣場等密集區域提供更好的無線覆蓋和容量，滿足用戶的通信需求。

c) 農村和偏遠地區

Smallcell可以在農村和偏遠地區提供更好的無線覆蓋和容量，彌補傳統基站的覆蓋盲區，提高通信服務質量。

d) 物聯網（IoT）

Smallcell可以用于連接物聯網設備，為智能城市和智能家居等領域提供更穩定、高效的通信支持。

e) 交通領域

Smallcell可以在地鐵、火車站、機場等交通樞紐場所提供更好的無線覆蓋和容量，提高用戶體驗。

f) 工業領域

Smallcell可以在工業園區、工廠等場所提供更好的無線覆蓋和容量，支持工業物聯網等應用。

g) 醫療領域

Smallcell可以在醫院、診所等場所提供更好的無線覆蓋和容量，支持醫療物聯網等應用。

四、Smallcell安全隱患

a) 物理安全隱患

Smallcell小站通常安裝在室外或者室內的易受接觸的位置，容易受到破壞、盜竊或破壞。未經授權的人員可能會干擾或者損壞設備，導致通信服務中斷。

b) 數據安全隱患

Smallcell小站可能存儲一些敏感的通信數據，如果未經妥善保護，可能會被黑客攻擊或者非法獲取，造成用戶隱私泄露或者通信信息泄露的風險。

c) 頻譜安全隱患

未經授權的頻譜使用可能導致頻譜干擾，影響周圍通信設備的正常工作。

d) 網絡安全隱患

Smallcell小站連接到網絡，可能受到網絡攻擊，包括DDoS攻擊、惡意軟件攻擊等，導致通信服務中斷或者數據泄露。

為了解決這些安全隱患，需要采取諸如以下措施來確保小站安全合規運行：

a) 設備認證與授權：對Smallcell小站進行認證與授權，確保只有授權人員能夠訪問和操作設備，實施定期密碼重置和權限升級，以防止未授權的訪問和操作。

b) 采取頻率監管等技術手段監管。

c) 定期對Smallcell小站進行合規審查，確保小站的部署和使用符合當地法規和規定。

d) 訪問控制與權限管理：實施嚴格的訪問控制和權限管理，對不同人員的訪問權限進行分類和限制。

e) 數據傳輸安全：保護Smallcell小站設備之間的數據傳輸安全，采用加密技術對數據進行加密，防止數據泄漏和篡改。

五、總結與建議

小基站誕生于3G時代，但隨著5G網絡的發展正在發揮自己的作用，Smallell技術解決了后5G時代網絡深度覆蓋的難題，為不同行業和領域提供了更好的無線通信支持和用戶體驗，成為蜂窩網絡基礎設施的重要補充。但隨著Smallcell的大規模部署與應用，帶來的安全風險也日益突出，例如不法分子利用Smallcell小站竊取用戶敏感信息，為網絡攻擊提供了新的手段。為應對小基站帶來的安全隱患，應加強對小基站行業的規范和標準，包括小站的位置選擇、功率控制、頻譜管理等方面的規定，確保小站的合規性和安全性。

參考文獻

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