一、后5G時(shí)代網(wǎng)絡(luò)覆蓋現(xiàn)狀

2019年為中國(guó)5G商用元年，5G給人民的生活帶來(lái)了巨大的便利。工信部最新數(shù)據(jù)顯示，截至2023年9月底，我國(guó)已累計(jì)建成開(kāi)通5G基站318.9萬(wàn)個(gè)，覆蓋所有地級(jí)市城區(qū)、縣城城區(qū)，每萬(wàn)人擁有5G基站數(shù)達(dá)22.6個(gè)，基站總量占全球60%以上。在5G商用四年多的時(shí)間里，5G應(yīng)用涵蓋交通、醫(yī)療等諸多生活領(lǐng)域。5G通信在北京2022冬奧會(huì)賽事直播、新冠肺炎防控、遠(yuǎn)程醫(yī)療、車聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)駕駛、杭州2023亞運(yùn)會(huì)智能場(chǎng)館等方面發(fā)揮著巨大的作用。

在5G建網(wǎng)初期，網(wǎng)絡(luò)覆蓋注重的是廣度，隨著用戶量的增長(zhǎng)，熱點(diǎn)地區(qū)的流量在高峰期會(huì)出現(xiàn)激增，導(dǎo)致用戶體驗(yàn)下降。步入5G通信后時(shí)代，人們對(duì)無(wú)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(dǎo)致5G宏站信號(hào)傳輸出現(xiàn)更大的路徑損耗，加上建筑物的阻擋，使得室內(nèi)5G信號(hào)覆蓋嚴(yán)重不足。于是便出現(xiàn)了目前的兩難困境：一是5G的高頻段導(dǎo)致室外宏站信號(hào)難以抵達(dá)室內(nèi)，二是5G tob和toc時(shí)代越來(lái)越多的業(yè)務(wù)和流量需求發(fā)生在室內(nèi)。而單純?cè)黾雍暾靖采w的方式，其建站成本太高。針對(duì)如上困境，小基站成為破解5G網(wǎng)絡(luò)痛點(diǎn)的“利器”，為實(shí)現(xiàn)5G深度覆蓋提供了新的解決方案?！昂昊緸橹?，小基站為輔”的組網(wǎng)模式是后5G時(shí)代主要的網(wǎng)絡(luò)部署方式。

二、Smallell介紹與應(yīng)用前景

Smallcell起源于Femtocell。Smallcell論壇和3GPP等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織對(duì)femtocell進(jìn)行了長(zhǎng)期研究，在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)方面開(kāi)展了大量的工作。隨著Femtocell從家庭基站應(yīng)用走向企業(yè)、室內(nèi)熱點(diǎn)地區(qū)等多種應(yīng)用場(chǎng)景應(yīng)用，其名稱改為Smallcell。Smallcell繼承了Femtocell基本標(biāo)準(zhǔn)，又對(duì)各種應(yīng)用場(chǎng)景和新需求進(jìn)行了拓展，形成了完善的Smallcell技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。Smallcell定義主要有兩種：一是在3GPP標(biāo)準(zhǔn)中將其定義為比宏基站具有更低發(fā)射功率的低功率設(shè)備節(jié)點(diǎn)，旨在解決室內(nèi)外熱點(diǎn)場(chǎng)景的容量提升以及應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)流量的井噴式增長(zhǎng)。二是Smallcell論壇將smallcell定義為工作在授權(quán)頻段，由運(yùn)營(yíng)商部署的各種低發(fā)射功率、小范圍覆蓋的無(wú)線接入設(shè)備，助力宏蜂窩網(wǎng)絡(luò)的覆蓋和容量提升，成為運(yùn)營(yíng)商高效利用無(wú)線頻譜資源和數(shù)據(jù)分流的有益補(bǔ)充。Smallcell設(shè)備形態(tài)和應(yīng)用場(chǎng)景如圖1所示。

圖1 Smallcell設(shè)備形態(tài)和應(yīng)用場(chǎng)景圖

如圖1所示，通過(guò)規(guī)模部署Smallcell（包括femtocell\microcell\picocell）可以解決移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)覆蓋、熱點(diǎn)覆蓋、深度覆蓋等問(wèn)題，彌補(bǔ)宏蜂窩的不足，提升頻譜效率，提高網(wǎng)絡(luò)容量，更好地滿足未來(lái)移動(dòng)通信業(yè)務(wù)的發(fā)展需求和提升用戶體驗(yàn)?？偟膩?lái)說(shuō)，Smallcell技術(shù)的應(yīng)用前景非常廣闊，可以為各個(gè)領(lǐng)域的無(wú)線通信提供更好的解決方案，推動(dòng)數(shù)字化和智能化進(jìn)程。

2022年，專業(yè)調(diào)研機(jī)構(gòu)ABI Research預(yù)測(cè)，當(dāng)Massive MIMO宏站無(wú)法滿足5G容量需求時(shí)，室外小站Smallcell部署將在2025年左右開(kāi)始增加。ABI Research公司和5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)分析師Fei Liu指出：5G小站與宏站相輔相成，提高了網(wǎng)絡(luò)容量，并且在信號(hào)較弱或不可用的密集人口區(qū)域擴(kuò)大了覆蓋范圍。作為5G宏站的有效補(bǔ)充，5G小站Smallcell應(yīng)用越來(lái)越普遍。根據(jù)小基站論壇（Smallcell Forum, SCF）在《SCF market status report July 2020》報(bào)告中預(yù)測(cè)，2019年至2026年，小基站的數(shù)量將保持年均13%增長(zhǎng)，從270萬(wàn)個(gè)到630萬(wàn)個(gè)，累計(jì)部署3830萬(wàn)個(gè)。其中，電信運(yùn)營(yíng)商在城市環(huán)境的小基站部署年均增長(zhǎng)24%，80%集中在企業(yè)、工業(yè)和學(xué)校的室內(nèi)。企業(yè)部署的小基站將年均增長(zhǎng)9%，占總量的68%；鄉(xiāng)村和偏遠(yuǎn)地區(qū)部署的小基站將保持在19%的年均增長(zhǎng)，主要是服務(wù)工業(yè)和物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)，到2026年將安裝95.7萬(wàn)個(gè)。

圖2 Smallcell小站增長(zhǎng)趨勢(shì)圖

三、Smallcell部署場(chǎng)景

Smallcell部署場(chǎng)景非常多樣化，協(xié)助運(yùn)營(yíng)商滿足用戶隨時(shí)隨地高速通信需求。一些典型應(yīng)用場(chǎng)景如下：

a) 室內(nèi)覆蓋

Smallcell可以在大型商場(chǎng)、酒店、辦公樓等室內(nèi)場(chǎng)所提供更好的無(wú)線覆蓋和容量，提高用戶體驗(yàn)。

b) 城市街道

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

c) 農(nóng)村和偏遠(yuǎn)地區(qū)

Smallcell可以在農(nóng)村和偏遠(yuǎn)地區(qū)提供更好的無(wú)線覆蓋和容量，彌補(bǔ)傳統(tǒng)基站的覆蓋盲區(qū)，提高通信服務(wù)質(zhì)量。

d) 物聯(lián)網(wǎng)（IoT）

Smallcell可以用于連接物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，為智能城市和智能家居等領(lǐng)域提供更穩(wěn)定、高效的通信支持。

e) 交通領(lǐng)域

Smallcell可以在地鐵、火車站、機(jī)場(chǎng)等交通樞紐場(chǎng)所提供更好的無(wú)線覆蓋和容量，提高用戶體驗(yàn)。

f) 工業(yè)領(lǐng)域

Smallcell可以在工業(yè)園區(qū)、工廠等場(chǎng)所提供更好的無(wú)線覆蓋和容量，支持工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用。

g) 醫(yī)療領(lǐng)域

Smallcell可以在醫(yī)院、診所等場(chǎng)所提供更好的無(wú)線覆蓋和容量，支持醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)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(nèi)的易受接觸的位置，容易受到破壞、盜竊或破壞。未經(jīng)授權(quán)的人員可能會(huì)干擾或者損壞設(shè)備，導(dǎo)致通信服務(wù)中斷。

b) 數(shù)據(jù)安全隱患

Smallcell小站可能存儲(chǔ)一些敏感的通信數(shù)據(jù)，如果未經(jīng)妥善保護(hù)，可能會(huì)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(fēng)險(xiǎn)。

c) 頻譜安全隱患

未經(jīng)授權(quán)的頻譜使用可能導(dǎo)致頻譜干擾，影響周圍通信設(shè)備的正常工作。

d) 網(wǎng)絡(luò)安全隱患

Smallcell小站連接到網(wǎng)絡(luò)，可能受到網(wǎng)絡(luò)攻擊，包括DDoS攻擊、惡意軟件攻擊等，導(dǎo)致通信服務(wù)中斷或者數(shù)據(jù)泄露。

為了解決這些安全隱患，需要采取諸如以下措施來(lái)確保小站安全合規(guī)運(yùn)行：

a) 設(shè)備認(rèn)證與授權(quán)：對(duì)Smallcell小站進(jìn)行認(rèn)證與授權(quán)，確保只有授權(quán)人員能夠訪問(wèn)和操作設(shè)備，實(shí)施定期密碼重置和權(quán)限升級(jí)，以防止未授權(quán)的訪問(wèn)和操作。

b) 采取頻率監(jiān)管等技術(shù)手段監(jiān)管。

c) 定期對(duì)Smallcell小站進(jìn)行合規(guī)審查，確保小站的部署和使用符合當(dāng)?shù)胤ㄒ?guī)和規(guī)定。

d) 訪問(wèn)控制與權(quán)限管理：實(shí)施嚴(yán)格的訪問(wèn)控制和權(quán)限管理，對(duì)不同人員的訪問(wèn)權(quán)限進(jìn)行分類和限制。

e) 數(shù)據(jù)傳輸安全：保護(hù)Smallcell小站設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸安全，采用加密技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，防止數(shù)據(jù)泄漏和篡改。

五、總結(jié)與建議

小基站誕生于3G時(shí)代，但隨著5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正在發(fā)揮自己的作用，Smallell技術(shù)解決了后5G時(shí)代網(wǎng)絡(luò)深度覆蓋的難題，為不同行業(yè)和領(lǐng)域提供了更好的無(wú)線通信支持和用戶體驗(yàn)，成為蜂窩網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的重要補(bǔ)充。但隨著Smallcell的大規(guī)模部署與應(yīng)用，帶來(lái)的安全風(fēng)險(xiǎn)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(wǎng)絡(luò)攻擊提供了新的手段。為應(yīng)對(duì)小基站帶來(lái)的安全隱患，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)小基站行業(yè)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，包括小站的位置選擇、功率控制、頻譜管理等方面的規(guī)定，確保小站的合規(guī)性和安全性。

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