4G技術在吉林油田的應用—基于TD—LTE技術的4G組網

修英磊

摘要：4G技術在吉林油田的應用是基于LTE的無線通信技術，根據油田數字化業務的需要進行定制研發的。這種基于IP的新一代無線通信技術，能夠在非視距的條件下為用戶提供固定、游牧、便攜及車速移動等應用場景下的寬帶無線接入業務。可以提供高速、高帶寬的數據上下行接入業務，亦可提供集群語音、視頻監控等多種增值業務。遵循實用性、可靠性、安全保密性、先進性、經濟性等原則，同時具備標準化、容量大、性能強、升級簡便、管理方便等特點，可以使油田各單位在數十公里的范圍內仍能保證高速傳輸，足以滿足油田通常所需的傳輸速率，而且為以后油田新業務的開展提供了廣闊的空間。

關鍵詞：4G網絡；LTE技術；油田；油氣生產；監控

一、4G網絡的技術特點

4G網絡可以提供更高的帶寬，通過更加靈活的頻譜配置方案（1.4～20MHz）來提升網絡效率和單個基站效率，還可以通過弱化基站控制器設備實體、采用公共無線資源管理控制基站來簡化系統結構，減少網絡節點，從而更加有效地提供服務，同時可以大大提升運營商的利潤空間。采用由NodeB構成的單層結構。這種結構有利于簡化網絡和降低延遲，實現了低時延、低復雜度和低成本的要求。該技術的優秀能力體現如下：

1、性能卓越的無線移動通信網絡，提供高速數據傳輸能力

在20MHz帶寬配置時，單小區峰值速率下行可以達到100Mbps，上行可以達到50Mbps.

支持上下行業務帶寬的靈活配比，滿足采油廠的各種特定應用場景。并支持移動終端高速運動場景，基站和終端使用特有算法解決了高速移動場景下多普勒頻移的影響，能在350KM/H高速移動時，仍然可以保障數據下載和上傳能力。

2、靈活的組網方式，最大限度節約用戶投資

支持多種行業專網無線頻率（1.4GHz/1.8GHz/800MHz/400MHz）組網，在同一張無線通信網絡，用戶可以根據不同區域的頻率資源情況，采用兩種以上頻率進行覆蓋。

支持多種頻寬（1.4M/3M/5M/10M/20MHz）組網，可有效利用零散頻段，滿足擁有不同頻段資源的行業用戶需求。

3、專業語音集群，提供無延遲移動通話體驗

現有公網TD-LTE技術更側重于數據業務，采用VoIP的方式實現集群語音業務，在時延、呼叫建立時間等方面不能滿足專業語音集群的性能要求。采用了大量創新技術，可以提供專業語音集群的所有功能，語音集群業務指標達到了業界領先水平：群組建立時延小于300ms，話權申請/話權搶占小于150ms，單小區支持160個群組并發。

4、視頻調度，提升溝通效率

基于無線移動網絡提供了視頻調度功能。

·調度臺可以指定手持終端或固定攝像頭回傳視頻

·手持終端可以主動向調度臺發起視頻回傳

·視頻畫面可以在調度臺顯示，也可轉發至大屏顯示

·調度臺可以選擇回傳視頻，向網內任意指定終端分發

視頻調度功能使聯合工作團隊在執行任務時實現遠程面對面交流成為可能，讓調度指揮員及相關人員實時了解現場情況，減少了溝通成本，提高了團隊工作效率。

5、多業務并發，完美實現多媒體調度

提供語音，視頻，短信，彩信，數據接入，定位等多種業務的并發功能，為多媒體調度奠定了網絡基礎。多媒體調度是指，調度指揮員可以通過4G網絡同時進行語音集群、視頻調度和圖文指令傳遞。提供的多業務并發功能，很好的實現了多媒體調度，帶來了更多應用的融合，不僅改變了傳統的工作模式，更重要的是可以為行業用戶的生產系統帶來溝通、運營模式的變革，顯著提升生產效率。

6、三級防護，保障4G系統容災能力

當出現火災、地震、水災等不可抗力，造成系統不同程度損毀時，4G網絡提供三級防護措施，盡可能的保障用戶可以繼續進行無線通話。三級防護措施是指：單站運行、終端脫網直通（DMO）、應急通信車。

單站運行：當核心網設備出現故障或核心網和基站之間的傳輸中斷時，基站自動進入單站運行模式，保障該基站覆蓋范圍內用戶仍然可以進行集群通話。一旦故障恢復，基站自動恢復原有工作模式。

脫網直通：當終端所屬基站出現故障時，終端自動進入脫網直通模式，在一定距離范圍內仍然可以繼續語音集群通話。

應急通信車：在無網絡覆蓋區域，或者網絡設施被毀而無法工作的情況下，可以使用應急通信車，在事故現場臨時組建小型通信網絡，提供應急、機動的通信指揮功能。

7、高可靠性網絡，可以經受各種應用環境考驗

吉林油田4G業務的所有配套設備，均支持備份功能，核心業務單板支持熱備份功能。網絡局部單元一旦出現異常，由備用單元繼續完成相關業務。核心網網絡設備是整個網絡的核心，可靠性要求更高，其特有的負荷分擔技術可以保證核心網單板某個進程異常時，自動喚醒備用進程進行負荷分擔，進行中的業務不會被中斷。即使核心網單板出現異常，熱備單板也可以快速切換到正常工作狀態。

二、4G技術應用范圍：

目前在油田中涉及到的主要視頻監控業務功能有：

1）視頻巡檢與防偷盜

油氣區分布在荒原大漠地區，環境艱苦，交通不便；社會依托條件較差，配備具有入侵檢測功能的視頻，實時監控人工巡檢困難的井區和交通要道，確保安全生產。

油田生產區與生活區交錯，油田設備資源存在被偷盜現象，配備具有入侵檢功能的視頻，及時發現現場人為破壞和偷盜現象。

2）異常場景的現場確認

油氣生產過程中，需要生產設備實時監控設備的工作狀態等信息，如果傳感器上報異常（如抽油機停轉），監控室通過調用現場視頻進行現場的二次確認。

3）探測、報警及聯動控制

當檢測到氣體泄漏等發生報警時，可聯動多個設備協同工作，當監視點發生報警時，系統自動啟動各種對應的聯動設備，并將視頻切換到相應的攝像機，開啟燈光，自動錄像，監控中心可彈出報警信息，并有聲音報警和短消息提示。

三、結論：

在現代通信技術飛速發展的今天，4G技術依靠其強大的數據傳輸能力和便捷的組網結構，有著更加廣闊的發展空間，在數字化油田建設過程中將體現至關重要的作用，而其接入業務的開放特性也將更適用于油田未來的發展。

參考文獻

[1]王芳.4G中的MIMO-OFDM原理及關鍵技術[J].中國新通信，2009（23）.

[2]姚引娣.第四代移動通信系統及其關鍵技術[J]；西安郵電學院學報；2007年05期

（作者單位：吉林石油集團有限責任公司通信公司）