4G無線通信技術(shù)背景下油田專網(wǎng)建設(shè)分析

李默穎

摘 要 科技的進(jìn)步和發(fā)展，使得新的設(shè)備和技術(shù)不斷得到開發(fā)和應(yīng)用，也使得社會逐漸進(jìn)入了信息化時代，信息的傳輸和共享成為影響企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。結(jié)合4G無線通信技術(shù)的特點和優(yōu)勢，對其在油田專網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析和探討，以推動油田數(shù)字化建設(shè)的順利進(jìn)行。

關(guān)鍵詞 4G無線通信技術(shù)；油田；專網(wǎng)建設(shè)

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

在經(jīng)濟全球化的影響下，世界各國實現(xiàn)了經(jīng)濟、文化和技術(shù)等多個層面的交流，帶動了科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展。在當(dāng)前的形勢下，信息化和數(shù)字化技術(shù)的飛速發(fā)展，使得信息成為影響企業(yè)發(fā)展和社會進(jìn)步的關(guān)鍵，通信技術(shù)也因此得到了跨越式發(fā)展。可以毫不夸張地說，移動通信技術(shù)的發(fā)展，正在逐漸改變世界。作為當(dāng)前我國發(fā)展中使用的主要能源，石油油田的數(shù)字化建設(shè)，以及對于4G無線通信技術(shù)的應(yīng)用，成為相關(guān)技術(shù)人員和管理人員重點研究的課題。

1 4G無線通信技術(shù)

1.1 定義

所謂4G，實際上是對第四代通訊技術(shù)的簡稱，G代表的是generation，也就是“一代”。根據(jù)國際電信聯(lián)盟規(guī)定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，要想稱之為4G，需要滿足兩個基本條件：①數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咚傩浴τ?G通訊技術(shù)而言，在固定狀態(tài)下，數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣炔荒艿陀?Gbps，在移動狀態(tài)下的數(shù)據(jù)傳輸速度也必須在100Mbps以上，與當(dāng)前使用的撥號上網(wǎng)相比，快出近乎2000倍；②圖像傳輸?shù)母咔逍浴?G通信網(wǎng)絡(luò)集3G網(wǎng)絡(luò)和WLAN，也就是無線局域網(wǎng)于一體，可以支持高質(zhì)量圖像的傳輸，包括圖片、視屏等，其圖像傳輸?shù)那逦扰c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(wù)的需求。

換言之，4G通信技術(shù)，是指具備2Mb/s以上的非對稱數(shù)據(jù)傳輸能力、固定狀態(tài)下數(shù)據(jù)傳輸速度在1Gb/s以上、移動狀態(tài)下數(shù)據(jù)傳輸速度在100Mb/s以上、且可以有效支持下一代網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，如移動高清電視等，同時可以在固定和移動兩種狀態(tài)間相互切換的新一代通訊技術(shù)。

1.2 優(yōu)點

1）高速性：通信的高速性是4G通信技術(shù)的主要標(biāo)志，4G無線通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速度相比于當(dāng)前使用的3G通信要高出數(shù)千甚至上萬倍。

2）靈活性：4G通信可以幫助用戶實現(xiàn)隨時隨地通信，而且可以快速瀏覽網(wǎng)頁、玩游戲等，應(yīng)用4G通信的收集，基本上可以算是一臺無線聯(lián)網(wǎng)的電腦，有效保障了數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧鲿承院蛨D像的清晰性。

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

4）優(yōu)質(zhì)性：4G無線通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍極為廣泛，而且其通信質(zhì)量和通信價格也由于當(dāng)前的3G網(wǎng)絡(luò)，還可以為用戶提供優(yōu)質(zhì)的無線多媒體的優(yōu)質(zhì)服務(wù)。

5）經(jīng)濟性：4G通信系統(tǒng)由于自身靈活性的特點，因此部署過程相比于3G系統(tǒng)更加簡單，還可以在3G網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上架設(shè)，因此使得費用相對較低，甚至低于當(dāng)前的3G系統(tǒng)。

2 4G無線通信技術(shù)在油田專網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用

結(jié)合我國某大型油氣田的數(shù)字化建設(shè)，對4G無線通信技術(shù)在其專網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。

2.1 概況

該油氣田總面積達(dá)到5015平方公里，探測儲量過10億噸，當(dāng)前年產(chǎn)量達(dá)到2000萬噸以上，極大地帶動了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟的發(fā)展。在發(fā)展過程中，為了順應(yīng)信息化時代的要求，提高油田的數(shù)字化水平，確保信息和數(shù)據(jù)的傳輸?shù)募皶r性和準(zhǔn)確性，進(jìn)一步提高油田的產(chǎn)量，經(jīng)過分析和探究之后，決定應(yīng)用4G無線通信技術(shù)，對油田專網(wǎng)進(jìn)行改造。

2.2 專網(wǎng)結(jié)構(gòu)

專網(wǎng)就是專有網(wǎng)絡(luò)，屬于系統(tǒng)內(nèi)部的專用型網(wǎng)絡(luò)，通常情況下只針對該系統(tǒng)提供服務(wù)，但是也可以與公網(wǎng)進(jìn)行連接。該油田專網(wǎng)目前使用的是3G通訊技術(shù)，不僅數(shù)據(jù)傳輸速度較慢，存在很大的滯后性，而且在對圖像資料進(jìn)行傳輸時，容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)損壞或者清晰度不足的現(xiàn)象。因此，使用4G無線通信技術(shù)的改造，可以說是一種必然趨勢。

1）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要是通過設(shè)置在油井井口的采集設(shè)備，如RTU、傳感器等，對油井的狀態(tài)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，便于進(jìn)行分析。該系統(tǒng)主要有采集設(shè)備、無線傳輸系統(tǒng)、交換機以及監(jiān)控設(shè)備組成。其基本工作流程為：選擇適當(dāng)位置，架設(shè)傳感器→通過傳感器等對油氣井的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和整理→利用無線傳輸系統(tǒng)，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心→監(jiān)控中心的工作人員對數(shù)據(jù)進(jìn)行實時展示和分析。

2）數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。為了確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咚傩院陀行裕瑪?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)采用的是一套260M的LTE無線寬帶通信系統(tǒng)，架設(shè)在全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，使得組網(wǎng)方式更加靈活，核心技術(shù)采用自適應(yīng)編碼調(diào)制、字適應(yīng)重傳等，使得系統(tǒng)的覆蓋范圍極為廣泛，可以輕松覆蓋整個油田區(qū)域，而且數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院桶踩詮姡瑐鬏斔俣瓤欤瑢τ跀?shù)據(jù)量較大的數(shù)據(jù)包也可以實現(xiàn)輕松傳輸，頻譜適應(yīng)性強。同時，該數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)還可以在主站與監(jiān)控模塊之間，構(gòu)建穩(wěn)定、安全的數(shù)據(jù)傳輸通道，實現(xiàn)工作人員對于設(shè)備的遠(yuǎn)程管理和操作。

3）監(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)對于整個油田的生產(chǎn)安全和穩(wěn)定有著十分重大的意義，需要尤為重視。為了切實保證監(jiān)控系統(tǒng)在數(shù)據(jù)收集、傳輸和處理上的即時性和有效性，在實際應(yīng)用之前，首先對其進(jìn)行了實驗，以檢驗4G無線通信網(wǎng)絡(luò)的性能以及設(shè)備自身的性能。

系統(tǒng)采用LTE無線傳輸網(wǎng)絡(luò)，在油田區(qū)域內(nèi)選擇了兩個試驗點，與原有的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行了對接，以減少資金的投入。監(jiān)控系統(tǒng)包括核心設(shè)備、網(wǎng)管服務(wù)器、基站和交換機等，結(jié)合實驗點的實際情況，在現(xiàn)場進(jìn)行了系統(tǒng)架設(shè)，并對安裝的質(zhì)量進(jìn)行了測試，結(jié)果顯示系統(tǒng)的信號覆蓋良好，可以滿足實驗要求。

使用相應(yīng)的設(shè)備，對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速度以及容量進(jìn)行測試，測試結(jié)果如下：

系統(tǒng)的工作頻率在223 MHz-235 MHz之間，采用載波聚合技術(shù)和ODFM技術(shù)，對其進(jìn)行調(diào)制，最終頻譜效率在2.5bps/Hz以上。如果相應(yīng)的接入設(shè)備帶寬為1MHz，則數(shù)據(jù)傳輸速度可以達(dá)到1.84Mbps，與原有的數(shù)據(jù)傳輸速度相比，更加快捷，數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量也更高。

通過對試驗結(jié)果的分析，發(fā)現(xiàn)與設(shè)計結(jié)果存在一定的差異，經(jīng)過對比，發(fā)現(xiàn)主要是由于主站軟件的性能較差，難以滿足TCP傳輸?shù)囊蟆Ｒ虼耍瑢涌谵D(zhuǎn)換程序進(jìn)行了替換，從而使得系統(tǒng)的通訊速度得到了進(jìn)一步提高。

3 結(jié)束語

實驗最終結(jié)果表明，使用4G無線通信技術(shù)，對油田的專網(wǎng)進(jìn)行改造，可以極大地提高專網(wǎng)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量和速度，使得通訊系統(tǒng)在整體上更加適用于未來油田對于新設(shè)備和新技術(shù)的應(yīng)用，以及數(shù)據(jù)的采集、傳輸和處理，為數(shù)字化油田的建設(shè)奠定了堅實的基礎(chǔ)。

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