4G無線通信技術背景下油田專網建設分析

李默穎

摘 要 科技的進步和發展，使得新的設備和技術不斷得到開發和應用，也使得社會逐漸進入了信息化時代，信息的傳輸和共享成為影響企業發展的關鍵。結合4G無線通信技術的特點和優勢，對其在油田專網建設中的應用進行了分析和探討，以推動油田數字化建設的順利進行。

關鍵詞 4G無線通信技術；油田；專網建設

中圖分類號：TN92 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）03-0087-01

在經濟全球化的影響下，世界各國實現了經濟、文化和技術等多個層面的交流，帶動了科學技術的飛速發展。在當前的形勢下，信息化和數字化技術的飛速發展，使得信息成為影響企業發展和社會進步的關鍵，通信技術也因此得到了跨越式發展。可以毫不夸張地說，移動通信技術的發展，正在逐漸改變世界。作為當前我國發展中使用的主要能源，石油油田的數字化建設，以及對于4G無線通信技術的應用，成為相關技術人員和管理人員重點研究的課題。

1 4G無線通信技術

1.1 定義

所謂4G，實際上是對第四代通訊技術的簡稱，G代表的是generation，也就是“一代”。根據國際電信聯盟規定的相關標準，要想稱之為4G，需要滿足兩個基本條件：①數據傳輸的高速性。對于4G通訊技術而言，在固定狀態下，數據傳輸的速度不能低于1Gbps，在移動狀態下的數據傳輸速度也必須在100Mbps以上，與當前使用的撥號上網相比，快出近乎2000倍；②圖像傳輸的高清性。4G通信網絡集3G網絡和WLAN，也就是無線局域網于一體，可以支持高質量圖像的傳輸，包括圖片、視屏等，其圖像傳輸的清晰度與高清電視相差無幾，因此可以滿足幾乎所有用戶對于無線服務的需求。

換言之，4G通信技術，是指具備2Mb/s以上的非對稱數據傳輸能力、固定狀態下數據傳輸速度在1Gb/s以上、移動狀態下數據傳輸速度在100Mb/s以上、且可以有效支持下一代網絡應用，如移動高清電視等，同時可以在固定和移動兩種狀態間相互切換的新一代通訊技術。

1.2 優點

1）高速性：通信的高速性是4G通信技術的主要標志，4G無線通信系統的數據傳輸速度相比于當前使用的3G通信要高出數千甚至上萬倍。

2）靈活性：4G通信可以幫助用戶實現隨時隨地通信，而且可以快速瀏覽網頁、玩游戲等，應用4G通信的收集，基本上可以算是一臺無線聯網的電腦，有效保障了數據傳輸的流暢性和圖像的清晰性。

3）多樣性：多樣性主要是針對增值服務而言。與當前的3G通信技術相比，4G通信在核心技術的本質上存在差異，采用的是正交頻復用技術，可以提供數字視頻廣播、數字音訊廣播等多樣化的增值服務。

4）優質性：4G無線通信網絡的覆蓋范圍極為廣泛，而且其通信質量和通信價格也由于當前的3G網絡，還可以為用戶提供優質的無線多媒體的優質服務。

5）經濟性：4G通信系統由于自身靈活性的特點，因此部署過程相比于3G系統更加簡單，還可以在3G網絡的基礎上架設，因此使得費用相對較低，甚至低于當前的3G系統。

2 4G無線通信技術在油田專網建設中的應用

結合我國某大型油氣田的數字化建設，對4G無線通信技術在其專網建設中的應用進行了分析。

2.1 概況

該油氣田總面積達到5015平方公里，探測儲量過10億噸，當前年產量達到2000萬噸以上，極大地帶動了當地經濟的發展。在發展過程中，為了順應信息化時代的要求，提高油田的數字化水平，確保信息和數據的傳輸的及時性和準確性，進一步提高油田的產量，經過分析和探究之后，決定應用4G無線通信技術，對油田專網進行改造。

2.2 專網結構

專網就是專有網絡，屬于系統內部的專用型網絡，通常情況下只針對該系統提供服務，但是也可以與公網進行連接。該油田專網目前使用的是3G通訊技術，不僅數據傳輸速度較慢，存在很大的滯后性，而且在對圖像資料進行傳輸時，容易出現數據損壞或者清晰度不足的現象。因此，使用4G無線通信技術的改造，可以說是一種必然趨勢。

1）數據采集系統。數據采集系統主要是通過設置在油井井口的采集設備，如RTU、傳感器等，對油井的狀態進行數據采集，便于進行分析。該系統主要有采集設備、無線傳輸系統、交換機以及監控設備組成。其基本工作流程為：選擇適當位置，架設傳感器→通過傳感器等對油氣井的數據進行采集和整理→利用無線傳輸系統，將數據傳輸到監控中心→監控中心的工作人員對數據進行實時展示和分析。

2）數據傳輸系統。為了確保數據傳輸的高速性和有效性，數據傳輸系統采用的是一套260M的LTE無線寬帶通信系統，架設在全IP網絡的基礎上，使得組網方式更加靈活，核心技術采用自適應編碼調制、字適應重傳等，使得系統的覆蓋范圍極為廣泛，可以輕松覆蓋整個油田區域，而且數據傳輸的可靠性和安全性強，傳輸速度快，對于數據量較大的數據包也可以實現輕松傳輸，頻譜適應性強。同時，該數據傳輸系統還可以在主站與監控模塊之間，構建穩定、安全的數據傳輸通道，實現工作人員對于設備的遠程管理和操作。

3）監控系統。監控系統對于整個油田的生產安全和穩定有著十分重大的意義，需要尤為重視。為了切實保證監控系統在數據收集、傳輸和處理上的即時性和有效性，在實際應用之前，首先對其進行了實驗，以檢驗4G無線通信網絡的性能以及設備自身的性能。

系統采用LTE無線傳輸網絡，在油田區域內選擇了兩個試驗點，與原有的數據采集系統進行了對接，以減少資金的投入。監控系統包括核心設備、網管服務器、基站和交換機等，結合實驗點的實際情況，在現場進行了系統架設，并對安裝的質量進行了測試，結果顯示系統的信號覆蓋良好，可以滿足實驗要求。

使用相應的設備，對系統的數據傳輸速度以及容量進行測試，測試結果如下：

系統的工作頻率在223 MHz-235 MHz之間，采用載波聚合技術和ODFM技術，對其進行調制，最終頻譜效率在2.5bps/Hz以上。如果相應的接入設備帶寬為1MHz，則數據傳輸速度可以達到1.84Mbps，與原有的數據傳輸速度相比，更加快捷，數據傳輸的質量也更高。

通過對試驗結果的分析，發現與設計結果存在一定的差異，經過對比，發現主要是由于主站軟件的性能較差，難以滿足TCP傳輸的要求。因此，對接口轉換程序進行了替換，從而使得系統的通訊速度得到了進一步提高。

3 結束語

實驗最終結果表明，使用4G無線通信技術，對油田的專網進行改造，可以極大地提高專網中數據傳輸的質量和速度，使得通訊系統在整體上更加適用于未來油田對于新設備和新技術的應用，以及數據的采集、傳輸和處理，為數字化油田的建設奠定了堅實的基礎。

參考文獻

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