4G无线通信技术背景下油田专网建设分析

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摘 要 科技的进步和发展，使得新的设备和技术不断得到开发和应用，也使得社会逐渐进入了信息化时代，信息的传输和共享成为影响企业发展的关键。结合4g无线通信技术的特点和优势，对其在油田专网建设中的应用进行了分析和探讨，以推动油田数字化建设的顺利进行。

关键词 4G无线通信技术；油田；专网建设

中图分类号：TN92 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）03-0087-01

在经济全球化的影响下，世界各国实现了经济、文化和技术等多个层面的交流，带动了科学技术的飞速发展。在当前的形势下，信息化和数字化技术的飞速发展，使得信息成为影响企业发展和社会进步的关键，通信技术也因此得到了跨越式发展。可以毫不夸张地说，移动通信技术的发展，正在逐渐改变世界。作为当前我国发展中使用的主要能源，石油油田的数字化建设，以及对于4G无线通信技术的应用，成为相关技术人员和管理人员重点研究的课题。

1 4G无线通信技术

1.1 定义

所谓4G，实际上是对第四代通讯技术的简称，G代表的是generation，也就是“一代”。根据国际电信联盟规定的相关标准，要想称之为4G，需要满足两个基本条件：①数据传输的高速性。对于4G通讯技术而言，在固定状态下，数据传输的速度不能低于1Gbps，在移动状态下的数据传输速度也必须在100Mbps以上，与当前使用的拨号上网相比，快出近乎2000倍；②图像传输的高清性。4G通信网络集3G网络和WLAN，也就是无线局域网于一体，可以支持高质量图像的传输，包括图片、视屏等，其图像传输的清晰度与高清电视相差无几，因此可以满足几乎所有用户对于无线服务的需求。

换言之，4G通信技术，是指具备2Mb/s以上的非对称数据传输能力、固定状态下数据传输速度在1Gb/s以上、移动状态下数据传输速度在100Mb/s以上、且可以有效支持下一代网络应用，如移动高清电视等，同时可以在固定和移动两种状态间相互切换的新一代通讯技术。

1.2 优点

1）高速性：通信的高速性是4G通信技术的主要标志，4G无线通信系统的数据传输速度相比于当前使用的3G通信要高出数千甚至上万倍。

2）灵活性：4G通信可以帮助用户实现随时随地通信，而且可以快速浏览网页、玩游戏等，应用4G通信的收集，基本上可以算是一台无线联网的电脑，有效保障了数据传输的流畅性和图像的清晰性。

3）多样性：多样性主要是针对增值服务而言。与当前的3G通信技术相比，4G通信在核心技术的本质上存在差异，采用的是正交频复用技术，可以提供数字视频广播、数字音讯广播等多样化的增值服务。

4）优质性：4G无线通信网络的覆盖范围极为广泛，而且其通信质量和通信价格也由于当前的3G网络，还可以为用户提供优质的无线多媒体的优质服务。

5）经济性：4G通信系统由于自身灵活性的特点，因此部署过程相比于3G系统更加简单，还可以在3G网络的基础上架设，因此使得费用相对较低，甚至低于当前的3G系统。

2 4G无线通信技术在油田专网建设中的应用

结合我国某大型油气田的数字化建设，对4G无线通信技术在其专网建设中的应用进行了分析。

2.1 概况

该油气田总面积达到5015平方公里，探测储量过10亿吨，当前年产量达到2000万吨以上，极大地带动了当地经济的发展。在发展过程中，为了顺应信息化时代的要求，提高油田的数字化水平，确保信息和数据的传输的及时性和准确性，进一步提高油田的产量，经过分析和探究之后，决定应用4G无线通信技术，对油田专网进行改造。

2.2 专网结构

专网就是专有网络，属于系统内部的专用型网络，通常情况下只针对该系统提供服务，但是也可以与公网进行连接。该油田专网目前使用的是3G通讯技术，不仅数据传输速度较慢，存在很大的滞后性，而且在对图像资料进行传输时，容易出现数据损坏或者清晰度不足的现象。因此，使用4G无线通信技术的改造，可以说是一种必然趋势。

1）数据采集系统。数据采集系统主要是通过设置在油井井口的采集设备，如RTU、传感器等，对油井的状态进行数据采集，便于进行分析。该系统主要有采集设备、无线传输系统、交换机以及监控设备组成。其基本工作流程为：选择适当位置，架设传感器通过传感器等对油气井的数据进行采集和整理利用无线传输系统，将数据传输到监控中心监控中心的工作人员对数据进行实时展示和分析。

2）数据传输系统。为了确保数据传输的高速性和有效性，数据传输系统采用的是一套260M的LTE无线宽带通信系统，架设在全IP网络的基础上，使得组网方式更加灵活，核心技术采用自适应编码调制、字适应重传等，使得系统的覆盖范围极为广泛，可以轻松覆盖整个油田区域，而且数据传输的可靠性和安全性强，传输速度快，对于数据量较大的数据包也可以实现轻松传输，频谱适应性强。同时，该数据传输系统还可以在主站与监控模块之间，构建稳定、安全的数据传输通道，实现工作人员对于设备的远程管理和操作。

3）监控系统。监控系统对于整个油田的生产安全和稳定有着十分重大的意义，需要尤为重视。为了切实保证监控系统在数据收集、传输和处理上的即时性和有效性，在实际应用之前，首先对其进行了实验，以检验4G无线通信网络的性能以及设备自身的性能。

系统采用LTE无线传输网络，在油田区域内选择了两个试验点，与原有的数据采集系统进行了对接，以减少资金的投入。监控系统包括核心设备、网管服务器、基站和交换机等，结合实验点的实际情况，在现场进行了系统架设，并对安装的质量进行了测试，结果显示系统的信号覆盖良好，可以满足实验要求。

使用相应的设备，对系统的数据传输速度以及容量进行测试，测试结果如下：

系统的工作频率在223 MHz-235 MHz之间，采用载波聚合技术和ODFM技术，对其进行调制，最终频谱效率在2.5bps/Hz以上。如果相应的接入设备带宽为1MHz，则数据传输速度可以达到1.84Mbps，与原有的数据传输速度相比，更加快捷，数据传输的质量也更高。

通过对试验结果的分析，发现与设计结果存在一定的差异，经过对比，发现主要是由于主站软件的性能较差，难以满足TCP传输的要求。因此，对接口转换程序进行了替换，从而使得系统的通讯速度得到了进一步提高。

3 结束语

实验最终结果表明，使用4G无线通信技术，对油田的专网进行改造，可以极大地提高专网中数据传输的质量和速度，使得通讯系统在整体上更加适用于未来油田对于新设备和新技术的应用，以及数据的采集、传输和处理，为数字化油田的建设奠定了坚实的基础。

参考文献

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