4G技术在吉林油田的应用—基于TD—LTE技术的4G组网
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摘要：4G技术在吉林油田的应用是基于LTE的无线通信技术，根据油田数字化业务的需要进行定制研发的。这种基于IP的新一代无线通信技术，能够在非视距的条件下为用户提供固定、游牧、便携及车速移动等应用场景下的宽带无线接入业务。可以提供高速、高带宽的数据上下行接入业务，亦可提供集群语音、视频监控等多种增值业务。遵循实用性、可靠性、安全保密性、先进性、经济性等原则，同时具备标准化、容量大、性能强、升级简便、管理方便等特点，可以使油田各单位在数十公里的范围内仍能保证高速传输，足以满足油田通常所需的传输速率，而且为以后油田新业务的开展提供了广阔的空间。
关键词：4G网络；LTE技术；油田；油气生产；监控
一、4G网络的技术特点
4G网络可以提供更高的带宽，通过更加灵活的频谱配置方案（1.4～20MHz）来提升网络效率和单个基站效率，还可以通过弱化基站控制器设备实体、采用公共无线资源管理控制基站来简化系统结构，减少网络节点，从而更加有效地提供服务，同时可以大大提升运营商的利润空间。采用由NodeB构成的单层结构。这种结构有利于简化网络和降低延迟，实现了低时延、低复杂度和低成本的要求。该技术的优秀能力体现如下：
1、性能卓越的无线移动通信网络，提供高速数据传输能力
在20MHz带宽配置时，单小区峰值速率下行可以达到100Mbps，上行可以达到50Mbps.
支持上下行业务带宽的灵活配比，满足采油厂的各种特定应用场景。并支持移动终端高速运动场景，基站和终端使用特有算法解决了高速移动场景下多普勒频移的影响，能在350KM/H高速移动时，仍然可以保障数据下载和上传能力。
2、灵活的组网方式，最大限度节约用户投资
支持多种行业专网无线频率（1.4GHz/1.8GHz/800MHz/400MHz）组网，在同一张无线通信网络，用户可以根据不同区域的频率资源情况，采用两种以上频率进行覆盖。
支持多种频宽（1.4M/3M/5M/10M/20MHz）组网，可有效利用零散频段，满足拥有不同频段资源的行业用户需求。
3、專业语音集群，提供无延迟移动通话体验
现有公网TD-LTE技术更侧重于数据业务，采用VoIP的方式实现集群语音业务，在时延、呼叫建立时间等方面不能满足专业语音集群的性能要求。采用了大量创新技术，可以提供专业语音集群的所有功能，语音集群业务指标达到了业界领先水平：群组建立时延小于300ms，话权申请/话权抢占小于150ms，单小区支持160个群组并发。
4、视频调度，提升沟通效率
基于无线移动网络提供了视频调度功能。
·调度台可以指定手持终端或固定摄像头回传视频
·手持终端可以主动向调度台发起视频回传
·视频画面可以在调度台显示，也可转发至大屏显示
·调度台可以选择回传视频，向网内任意指定终端分发
视频调度功能使联合工作团队在执行任务时实现远程面对面交流成为可能，让调度指挥员及相关人员实时了解现场情况，减少了沟通成本，提高了团队工作效率。
5、多业务并发，完美实现多媒体调度
提供语音，视频，短信，彩信，数据接入，定位等多种业务的并发功能，为多媒体调度奠定了网络基础。多媒体调度是指，调度指挥员可以通过4G网络同时进行语音集群、视频调度和图文指令传递。提供的多业务并发功能，很好的实现了多媒体调度，带来了更多应用的融合，不仅改变了传统的工作模式，更重要的是可以为行业用户的生产系统带来沟通、运营模式的变革，显著提升生产效率。
6、三级防护，保障4G系统容灾能力
当出现火灾、地震、水灾等不可抗力，造成系统不同程度损毁时，4G网络提供三级防护措施，尽可能的保障用户可以继续进行无线通话。三级防护措施是指：单站运行、终端脱网直通（DMO）、应急通信车。
单站运行：当核心网设备出现故障或核心网和基站之间的传输中断时，基站自动进入单站运行模式，保障该基站覆盖范围内用户仍然可以进行集群通话。一旦故障恢复，基站自动恢复原有工作模式。
脱网直通：当终端所属基站出现故障时，终端自动进入脱网直通模式，在一定距离范围内仍然可以继续语音集群通话。
应急通信车：在无网络覆盖区域，或者网络设施被毁而无法工作的情况下，可以使用应急通信车，在事故现场临时组建小型通信网络，提供应急、机动的通信指挥功能。
7、高可靠性网络，可以经受各种应用环境考验
吉林油田4G业务的所有配套设备，均支持备份功能，核心业务单板支持热备份功能。网络局部单元一旦出现异常，由备用单元继续完成相关业务。核心网网络设备是整个网络的核心，可靠性要求更高，其特有的负荷分担技术可以保证核心网单板某个进程异常时，自动唤醒备用进程进行负荷分担，进行中的业务不会被中断。即使核心网单板出现异常，热备单板也可以快速切换到正常工作状态。
二、4G技术应用范围：
目前在油田中涉及到的主要视频监控业务功能有：
1）视频巡检与防偷盗
油气区分布在荒原大漠地区，环境艰苦，交通不便；社会依托条件较差，配备具有入侵检测功能的视频，实时监控人工巡检困难的井区和交通要道，确保安全生产。
油田生产区与生活区交错，油田设备资源存在被偷盗现象，配备具有入侵检功能的视频，及时发现现场人为破坏和偷盗现象。
2）异常场景的现场确认
油气生产过程中，需要生产设备实时监控设备的工作状态等信息，如果传感器上报异常（如抽油机停转），监控室通过调用现场视频进行现场的二次确认。
3）探测、报警及联动控制
当检测到气体泄漏等发生报警时，可联动多个设备协同工作，当监视点发生报警时，系统自动启动各种对应的联动设备，并将视频切换到相应的摄像机，开启灯光，自动录像，监控中心可弹出报警信息，并有声音报警和短消息提示。
三、结论：
在现代通信技术飞速发展的今天，4G技术依靠其强大的数据传输能力和便捷的组网结构，有着更加广阔的发展空间，在数字化油田建设过程中将体现至关重要的作用，而其接入业务的开放特性也将更适用于油田未来的发展。
参考文献
[1]王芳.4G中的MIMO-OFDM原理及关键技术[J].中国新通信，2009（23）.
[2]姚引娣.第四代移动通信系统及其关键技术[J]；西安邮电学院学报；2007年05期
（作者单位：吉林石油集团有限责任公司通信公司）
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