4G無線通信技術背景下油田專網(wǎng)建設分析

李默穎

摘 要 科技的進步和發(fā)展，使得新的設備和技術不斷得到開發(fā)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(yè)發(fā)展的關鍵。結(jié)合4G無線通信技術的特點和優(yōu)勢，對其在油田專網(wǎng)建設中的應用進行了分析和探討，以推動油田數(shù)字化建設的順利進行。

關鍵詞 4G無線通信技術；油田；專網(wǎng)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(jīng)濟全球化的影響下，世界各國實現(xiàn)了經(jīng)濟、文化和技術等多個層面的交流，帶動了科學技術的飛速發(fā)展。在當前的形勢下，信息化和數(shù)字化技術的飛速發(fā)展，使得信息成為影響企業(yè)發(fā)展和社會進步的關鍵，通信技術也因此得到了跨越式發(fā)展?？梢院敛豢鋸埖卣f，移動通信技術的發(fā)展，正在逐漸改變世界。作為當前我國發(fā)展中使用的主要能源，石油油田的數(shù)字化建設，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(jù)國際電信聯(lián)盟規(guī)定的相關標準，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)絡集3G網(wǎng)絡和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的需求。

換言之，4G通信技術，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)絡應用，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。

1.2 優(yōu)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(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速度相比于當前使用的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而言。與當前的3G通信技術相比，4G通信在核心技術的本質(zhì)上存在差異，采用的是正交頻復用技術，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。

4）優(yōu)質(zhì)性：4G無線通信網(wǎng)絡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前的3G網(wǎng)絡，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。

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(tǒng)。

2 4G無線通信技術在油田專網(wǎng)建設中的應用

結(jié)合我國某大型油氣田的數(shù)字化建設，對4G無線通信技術在其專網(wǎng)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(chǎn)量達到2000萬噸以上，極大地帶動了當?shù)亟?jīng)濟的發(fā)展。在發(fā)展過程中，為了順應信息化時代的要求，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性和準確性，進一步提高油田的產(chǎn)量，經(jīng)過分析和探究之后，決定應用4G無線通信技術，對油田專網(wǎng)進行改造。

2.2 專網(wǎng)結(jié)構(gòu)

專網(wǎng)就是專有網(wǎng)絡，屬于系統(tǒng)內(nèi)部的專用型網(wǎng)絡，通常情況下只針對該系統(tǒng)提供服務，但是也可以與公網(wǎng)進行連接。該油田專網(wǎng)目前使用的是3G通訊技術，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)主要是通過設置在油井井口的采集設備，如RTU、傳感器等，對油井的狀態(tài)進行數(shù)據(jù)采集，便于進行分析。該系統(tǒng)主要有采集設備、無線傳輸系統(tǒng)、交換機以及監(jiān)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(shù)據(jù)進行采集和整理→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)，架設在全IP網(wǎng)絡的基礎上，使得組網(wǎng)方式更加靈活，核心技術采用自適應編碼調(diào)制、字適應重傳等，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?，傳輸速度快，對于?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)工作人員對于設備的遠程管理和操作。

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，在實際應用之前，首先對其進行了實驗，以檢驗4G無線通信網(wǎng)絡的性能以及設備自身的性能。

系統(tǒng)采用LTE無線傳輸網(wǎng)絡，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)進行了對接，以減少資金的投入。監(jiān)控系統(tǒng)包括核心設備、網(wǎng)管服務器、基站和交換機等，結(jié)合實驗點的實際情況，在現(xiàn)場進行了系統(tǒng)架設，并對安裝的質(zhì)量進行了測試，結(jié)果顯示系統(tǒng)的信號覆蓋良好，可以滿足實驗要求。

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

系統(tǒng)的工作頻率在223 MHz-235 MHz之間，采用載波聚合技術和ODFM技術，對其進行調(diào)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(shù)據(jù)傳輸速度可以達到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?。因此，對接口轉(zhuǎn)換程序進行了替換，從而使得系統(tǒng)的通訊速度得到了進一步提高。

3 結(jié)束語

實驗最終結(jié)果表明，使用4G無線通信技術，對油田的專網(wǎng)進行改造，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備和新技術的應用，以及數(shù)據(jù)的采集、傳輸和處理，為數(shù)字化油田的建設奠定了堅實的基礎。

參考文獻

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