4G技術(shù)在吉林油田的應(yīng)用—基于TD—LTE技術(shù)的4G組網(wǎng)

修英磊

摘要：4G技術(shù)在吉林油田的應(yīng)用是基于LTE的無線通信技術(shù)，根據(jù)油田數(shù)字化業(yè)務(wù)的需要進(jìn)行定制研發(fā)的。這種基于IP的新一代無線通信技術(shù)，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(dòng)等應(yīng)用場(chǎng)景下的寬帶無線接入業(yè)務(wù)。可以提供高速、高帶寬的數(shù)據(jù)上下行接入業(yè)務(wù)，亦可提供集群語音、視頻監(jiān)控等多種增值業(yè)務(wù)。遵循實(shí)用性、可靠性、安全保密性、先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性等原則，同時(shí)具備標(biāo)準(zhǔn)化、容量大、性能強(qiáng)、升級(jí)簡(jiǎn)便、管理方便等特點(diǎn)，可以使油田各單位在數(shù)十公里的范圍內(nèi)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(yè)務(wù)的開展提供了廣闊的空間。

關(guān)鍵詞：4G網(wǎng)絡(luò)；LTE技術(shù)；油田；油氣生產(chǎn)；監(jiān)控

一、4G網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)特點(diǎn)

4G網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)效率和單個(gè)基站效率，還可以通過弱化基站控制器設(shè)備實(shí)體、采用公共無線資源管理控制基站來簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，減少網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，從而更加有效地提供服務(wù)，同時(shí)可以大大提升運(yùn)營(yíng)商的利潤(rùn)空間。采用由NodeB構(gòu)成的單層結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)有利于簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)和降低延遲，實(shí)現(xiàn)了低時(shí)延、低復(fù)雜度和低成本的要求。該技術(shù)的優(yōu)秀能力體現(xiàn)如下：

1、性能卓越的無線移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，提供高速數(shù)據(jù)傳輸能力

在20MHz帶寬配置時(shí)，單小區(qū)峰值速率下行可以達(dá)到100Mbps，上行可以達(dá)到50Mbps.

支持上下行業(yè)務(wù)帶寬的靈活配比，滿足采油廠的各種特定應(yīng)用場(chǎng)景。并支持移動(dòng)終端高速運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景，基站和終端使用特有算法解決了高速移動(dòng)場(chǎng)景下多普勒頻移的影響，能在350KM/H高速移動(dòng)時(shí)，仍然可以保障數(shù)據(jù)下載和上傳能力。

2、靈活的組網(wǎng)方式，最大限度節(jié)約用戶投資

支持多種行業(yè)專網(wǎng)無線頻率（1.4GHz/1.8GHz/800MHz/400MHz）組網(wǎng)，在同一張無線通信網(wǎng)絡(luò)，用戶可以根據(jù)不同區(qū)域的頻率資源情況，采用兩種以上頻率進(jìn)行覆蓋。

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

3、專業(yè)語音集群，提供無延遲移動(dòng)通話體驗(yàn)

現(xiàn)有公網(wǎng)TD-LTE技術(shù)更側(cè)重于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，采用VoIP的方式實(shí)現(xiàn)集群語音業(yè)務(wù)，在時(shí)延、呼叫建立時(shí)間等方面不能滿足專業(yè)語音集群的性能要求。采用了大量創(chuàng)新技術(shù)，可以提供專業(yè)語音集群的所有功能，語音集群業(yè)務(wù)指標(biāo)達(dá)到了業(yè)界領(lǐng)先水平：群組建立時(shí)延小于300ms，話權(quán)申請(qǐng)/話權(quán)搶占小于150ms，單小區(qū)支持160個(gè)群組并發(fā)。

4、視頻調(diào)度，提升溝通效率

基于無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)提供了視頻調(diào)度功能。

·調(diào)度臺(tái)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(dòng)向調(diào)度臺(tái)發(fā)起視頻回傳

·視頻畫面可以在調(diào)度臺(tái)顯示，也可轉(zhuǎn)發(fā)至大屏顯示

·調(diào)度臺(tái)可以選擇回傳視頻，向網(wǎng)內(nèi)任意指定終端分發(fā)

視頻調(diào)度功能使聯(lián)合工作團(tuán)隊(duì)在執(zhí)行任務(wù)時(shí)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程面對(duì)面交流成為可能，讓調(diào)度指揮員及相關(guān)人員實(shí)時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)情況，減少了溝通成本，提高了團(tuán)隊(duì)工作效率。

5、多業(yè)務(wù)并發(fā)，完美實(shí)現(xiàn)多媒體調(diào)度

提供語音，視頻，短信，彩信，數(shù)據(jù)接入，定位等多種業(yè)務(wù)的并發(fā)功能，為多媒體調(diào)度奠定了網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。多媒體調(diào)度是指，調(diào)度指揮員可以通過4G網(wǎng)絡(luò)同時(shí)進(jìn)行語音集群、視頻調(diào)度和圖文指令傳遞。提供的多業(yè)務(wù)并發(fā)功能，很好的實(shí)現(xiàn)了多媒體調(diào)度，帶來了更多應(yīng)用的融合，不僅改變了傳統(tǒng)的工作模式，更重要的是可以為行業(yè)用戶的生產(chǎn)系統(tǒng)帶來溝通、運(yùn)營(yíng)模式的變革，顯著提升生產(chǎn)效率。

6、三級(jí)防護(hù)，保障4G系統(tǒng)容災(zāi)能力

當(dāng)出現(xiàn)火災(zāi)、地震、水災(zāi)等不可抗力，造成系統(tǒng)不同程度損毀時(shí)，4G網(wǎng)絡(luò)提供三級(jí)防護(hù)措施，盡可能的保障用戶可以繼續(xù)進(jìn)行無線通話。三級(jí)防護(hù)措施是指：?jiǎn)握具\(yùn)行、終端脫網(wǎng)直通（DMO）、應(yīng)急通信車。

單站運(yùn)行：當(dāng)核心網(wǎng)設(shè)備出現(xiàn)故障或核心網(wǎng)和基站之間的傳輸中斷時(shí)，基站自動(dòng)進(jìn)入單站運(yùn)行模式，保障該基站覆蓋范圍內(nèi)用戶仍然可以進(jìn)行集群通話。一旦故障恢復(fù)，基站自動(dòng)恢復(fù)原有工作模式。

脫網(wǎng)直通：當(dāng)終端所屬基站出現(xiàn)故障時(shí)，終端自動(dòng)進(jìn)入脫網(wǎng)直通模式，在一定距離范圍內(nèi)仍然可以繼續(xù)語音集群通話。

應(yīng)急通信車：在無網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)施被毀而無法工作的情況下，可以使用應(yīng)急通信車，在事故現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)組建小型通信網(wǎng)絡(luò)，提供應(yīng)急、機(jī)動(dòng)的通信指揮功能。

7、高可靠性網(wǎng)絡(luò)，可以經(jīng)受各種應(yīng)用環(huán)境考驗(yàn)

吉林油田4G業(yè)務(wù)的所有配套設(shè)備，均支持備份功能，核心業(yè)務(wù)單板支持熱備份功能。網(wǎng)絡(luò)局部單元一旦出現(xiàn)異常，由備用單元繼續(xù)完成相關(guān)業(yè)務(wù)。核心網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的核心，可靠性要求更高，其特有的負(fù)荷分擔(dān)技術(shù)可以保證核心網(wǎng)單板某個(gè)進(jìn)程異常時(shí)，自動(dòng)喚醒備用進(jìn)程進(jìn)行負(fù)荷分擔(dān)，進(jìn)行中的業(yè)務(wù)不會(huì)被中斷。即使核心網(wǎng)單板出現(xiàn)異常，熱備單板也可以快速切換到正常工作狀態(tài)。

二、4G技術(shù)應(yīng)用范圍：

目前在油田中涉及到的主要視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)功能有：

1）視頻巡檢與防偷盜

油氣區(qū)分布在荒原大漠地區(qū)，環(huán)境艱苦，交通不便；社會(huì)依托條件較差，配備具有入侵檢測(cè)功能的視頻，實(shí)時(shí)監(jiān)控人工巡檢困難的井區(qū)和交通要道，確保安全生產(chǎn)。

油田生產(chǎn)區(qū)與生活區(qū)交錯(cuò)，油田設(shè)備資源存在被偷盜現(xiàn)象，配備具有入侵檢功能的視頻，及時(shí)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)人為破壞和偷盜現(xiàn)象。

2）異常場(chǎng)景的現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)

油氣生產(chǎn)過程中，需要生產(chǎn)設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備的工作狀態(tài)等信息，如果傳感器上報(bào)異常（如抽油機(jī)停轉(zhuǎn)），監(jiān)控室通過調(diào)用現(xiàn)場(chǎng)視頻進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的二次確認(rèn)。

3）探測(cè)、報(bào)警及聯(lián)動(dòng)控制

當(dāng)檢測(cè)到氣體泄漏等發(fā)生報(bào)警時(shí)，可聯(lián)動(dòng)多個(gè)設(shè)備協(xié)同工作，當(dāng)監(jiān)視點(diǎn)發(fā)生報(bào)警時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)各種對(duì)應(yīng)的聯(lián)動(dòng)設(shè)備，并將視頻切換到相應(yīng)的攝像機(jī)，開啟燈光，自動(dòng)錄像，監(jiān)控中心可彈出報(bào)警信息，并有聲音報(bào)警和短消息提示。

三、結(jié)論：

在現(xiàn)代通信技術(shù)飛速發(fā)展的今天，4G技術(shù)依靠其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)傳輸能力和便捷的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，有著更加廣闊的發(fā)展空間，在數(shù)字化油田建設(shè)過程中將體現(xiàn)至關(guān)重要的作用，而其接入業(yè)務(wù)的開放特性也將更適用于油田未來的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：吉林石油集團(tuán)有限責(zé)任公司通信公司）