[摘 要]本文通过对4G通信技术在国内的应用情况，对4G无线通信技术未来在油田数字化进程中的应用进行可行性分析，使现代无线通信技术服务油田，实现高效可靠的实时数据传输和信息共享。 [关键词]4G 无线通信 油田数字化 实时 传输信息 中图分类号：U73 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）43-0264-01 前言 随着现代科技的发展，油田数字化建设也取得了很大的进步，利用油田数字化系统可以大大的提高油田生产效率。从数据通信方面来看，油田行业与其他行业相比，传输数据的距离要远的多，而且地形复杂，数据的传输带宽大，对数据的可靠性和稳定性要求较高，所以在应用技术变化和商业需求方面有很多挑战和困难。 一、4G无线通信的可行性分析 随着现代无线通信技术的不断发展和革新，为油田单井远传系统的优化提供了技术基础。 目前最先进的无线通信技术是下一代的4G通信，4G是第四代移动通信及其技术的简称，是集3G与WLAN于一体并能够传输高质量视频图像以及图像传输质量与高清晰度电视不相上下的技术产品。 4G系统能够以100Mbps的速度下载，比拨号上网快2000倍，上传的速度也能达到20Mbps， 很明显，4G有着不可比拟的优越性，在油田数据传输方面有很好的应用前景。尽管第三代移动通信系统也能实现各种多媒体通信，但未来的4G通信能满足第三代移动通信尚不能达到的在覆盖范围、通信质量、造价上支持的高速数据和高分辨率多媒体服务的需要，第四代移动通信系统提供的无线多媒体通信服务包括语音、数据、影像等大量信息透过宽频的信道传送出去，为此未来的第四代移动通信系统也称为“多媒体移动通信”。第四代移动通信不仅仅是为了应用用户数的增加，更重要的是，应用于多媒体的传输需求，当然还包括通信品质的要求。有了4G通信网络，油田行业的通信难题可以得到很大程度的缓解，能够实现实时传输数据和视频信息的要求，高速的信息共享系统，生产效率也会在现有基础上大大提高，同时对应急情况处理也提供了很好的解决方案。4G通信技术已经在国内有试点网络，技术不断成熟，不久的将来会得到广泛应用。 现有的3G通信技术，没有在油田上得到大范围应用，在于3G通信的带宽和数据处理速度有限，投入大量资金用于建设3G无线通信专网得不偿失，若使用3G公网资源，数据传输运行费用高，而且没有3G网络覆盖的区域无法应用。4G通信技术不存在这些问题，在油田大范围应用具有可行性，一次性投入，区域集中共享资源，单位成本低，届时传输实时视频数据和仪表数据都可以满足，工业专网与办公公网能够无缝对接，使决策性分析更有时效性。鉴于3G通信的这些缺点，在现在没有更好的通信模式下，网桥通信技术在有视频通信要求的地方有大量应用，网桥系统搭建简单，但是其对地理环境要求高，必须在可视范围内，而且带宽相比较4G无线通信，还是比较窄，点对多点通信能力有限，组网复杂，需多个中继系统，才能完成多点通信要求，无法多点同时传输视频信号，难以真正做到实时多点视频监控，难以完全满足现场需求，组网费用也比较高，性价比低。 TD-LTE是我国主导的新一代4G宽带移动通信技术，具有自主知识产权3G国际标准TD-SCDMA的后续演进技术。2010年，中国移动在上海、杭州、南京、广州、深圳、厦门6个城市启动TD-LTE规模技术试验建设工作。TD-LTE的信号深度覆盖能力远高于现有的3G网络，网速可达3G的十倍以上，在时延问题上也比3G网络有了显著的改善。在固定状态下，目前TD-LTE的下载速度可以高达100Mbps，一般可以稳定在70-80Mbps。LTE网络超越了普通传统固网宽带的速度，解决了线缆的烦恼，实现了随时随地随身的上网， 它的这些优点是油田现场数据通信所需要的，可满足实时监控前沿生产现场的工作情况，在油田多个部门都能得到应用。 实现4G无线通信网络架构，油田信息化建设将会进入一个全新的方向，可应用于油气井、计量间、联合站等油田生产作业区，为油田的生产安保提供实时监控保障，解决了分散油气田、注水井等有线部署难、成本高，前端设备相对分散无法大规模组网的场景，使监控系统的可视化程度更高，数据实时性更强，应对突发事件，处理更加及时有效。数据、语音、视频多媒体一体化系统应用得以实现，可用于集群调度，应急抢修，安全检测等方面。 二、应用方案 TD-LTE通信系统在整体架构上基于分组交换，能够支持1.25MHz-20MHz之间的多种系统带宽，并支持频谱分配，保证了将来在系统部署上的灵活性性，根据油气井的不同布局和地理环境合理设计通信架构，有效利用资源。 油气井的地理分布各异，有些在山区，有些在平原，还有丘陵地带，像沙漠地区的油气井，地形环境更复杂，在风沙大的季节，井和站之间有可能会突然出现沙丘障碍物，这就使得原本通信正常的客户端，可能会通信中断。 以苏里格气田为工程实例设计通信网络架构，苏里格气田在内蒙古沙漠地带，区域性分布明显，实现井―站―区―数据中心的通信结构，集气站和单井之间距离一般在10KM以内，中间时有沙丘遮挡，通过无线网桥或WIMAX通信都需要建设中继系统才能正常传输数据，且对终端设备数量有限制，根据现场的气井分布状态，相对集中的区域，可以使用无线网络覆盖，一次性投入，部署方便，建设成本低，对于离站内距离近，而且在可视范围内的单井通信，可以采用无线网桥或微波通信方式，有遮挡的地区可采用无线网络传输，单井、站可实现实时视频监控，除此之外根据现场语音对讲需求和应急通信要求，也可将语音信息通过无线方式传输到油田专网内，给现场工程实施带来很大便利。 无线网络覆盖的地区可以满足所有通信要求，数据、语音、视频或图片均可通过网络上传到数据中心，真正实现实时性、可视化、智能化。LTE基站通过微波或光纤作为数据回传，将客户端上传的数据传输到数据中心服务器上，同时通过服务器上上位机软件对下位机进行控制操作，LTE网络上传下传带宽可调，应用灵活，在LTE网络信号覆盖区域内的任何固定和移动客户端，可以通过无线终端设备接入到油田专用网络中，对于LTE网络覆盖不到的区域，可以采用WLAN网络或无线微波作为补充方式，形成无线异构网络建设模式，现在油田办公区基本都有铺设光纤，能够实现局域网内的通信，而井和站之间可通过无线通信方式传输数据，先通过无线传输设备数据，在通过站内局域网将数据传输到数据中心，分布式传输，可以减轻无线通信核心网络的负担，最大限度的利用各种有效资源，节约成本，对于超出LET覆盖范围的单井，可以通过无线网桥扩展覆盖范围，能够形成一个基于油田的专用网络系统，避免公网中数据干扰和安全隐患。 总结 4G通信系统在未来市场上有很大的发展空间，随着TD-LTE技术的不断成熟，4G无线通信技术在油田数字化建设的过程中将会发挥推动作用，利用现有最新的技术服务于油田，提高油田整体生产效率有重要意义。 参考文献 [1] 詹鹏，苏颖博.TD-LTE无线网络链路预算分析[J].邮电设计技术，2011年07期 [2] 韩泽耀，李昊.TD-LTE系统中MIMO技术的应用场景与接收[J]；电信网技术；2011年08期 [3] 宋鸿�N.TD-LTE在未来地铁无线通信中的应用[J]；城市建设理论研究；2012年第7期 [4] 黄沛江，王斌，温庆华.TD-LTE无线网络规划建设策略初探[J]；移动通信；2011年19期
[摘 要]本文通过对4G通信技术在国内的应用情况，对4G无线通信技术未来在油田数字化进程中的应用进行可行性分析，使现代无线通信技术服务油田，实现高效可靠的实时数据传输和信息共享。 [关键词]4G 无线通信 油田数字化 实时 传输信息 中图分类号：U73 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）43-0264-01 前言 随着现代科技的发展，油田数字化建设也取得了很大的进步，利用油田数字化系统可以大大的提高油田生产效率。从数据通信方面来看，油田行业与其他行业相比，传输数据的距离要远的多，而且地形复杂，数据的传输带宽大，对数据的可靠性和稳定性要求较高，所以在应用技术变化和商业需求方面有很多挑战和困难。 一、4G无线通信的可行性分析 随着现代无线通信技术的不断发展和革新，为油田单井远传系统的优化提供了技术基础。 目前最先进的无线通信技术是下一代的4G通信，4G是第四代移动通信及其技术的简称，是集3G与WLAN于一体并能够传输高质量视频图像以及图像传输质量与高清晰度电视不相上下的技术产品。 4G系统能够以100Mbps的速度下载，比拨号上网快2000倍，上传的速度也能达到20Mbps， 很明显，4G有着不可比拟的优越性，在油田数据传输方面有很好的应用前景。尽管第三代移动通信系统也能实现各种多媒体通信，但未来的4G通信能满足第三代移动通信尚不能达到的在覆盖范围、通信质量、造价上支持的高速数据和高分辨率多媒体服务的需要，第四代移动通信系统提供的无线多媒体通信服务包括语音、数据、影像等大量信息透过宽频的信道传送出去，为此未来的第四代移动通信系统也称为“多媒体移动通信”。第四代移动通信不仅仅是为了应用用户数的增加，更重要的是，应用于多媒体的传输需求，当然还包括通信品质的要求。有了4G通信网络，油田行业的通信难题可以得到很大程度的缓解，能够实现实时传输数据和视频信息的要求，高速的信息共享系统，生产效率也会在现有基础上大大提高，同时对应急情况处理也提供了很好的解决方案。4G通信技术已经在国内有试点网络，技术不断成熟，不久的将来会得到广泛应用。 现有的3G通信技术，没有在油田上得到大范围应用，在于3G通信的带宽和数据处理速度有限，投入大量资金用于建设3G无线通信专网得不偿失，若使用3G公网资源，数据传输运行费用高，而且没有3G网络覆盖的区域无法应用。4G通信技术不存在这些问题，在油田大范围应用具有可行性，一次性投入，区域集中共享资源，单位成本低，届时传输实时视频数据和仪表数据都可以满足，工业专网与办公公网能够无缝对接，使决策性分析更有时效性。鉴于3G通信的这些缺点，在现在没有更好的通信模式下，网桥通信技术在有视频通信要求的地方有大量应用，网桥系统搭建简单，但是其对地理环境要求高，必须在可视范围内，而且带宽相比较4G无线通信，还是比较窄，点对多点通信能力有限，组网复杂，需多个中继系统，才能完成多点通信要求，无法多点同时传输视频信号，难以真正做到实时多点视频监控，难以完全满足现场需求，组网费用也比较高，性价比低。 TD-LTE是我国主导的新一代4G宽带移动通信技术，具有自主知识产权3G国际标准TD-SCDMA的后续演进技术。2010年，中国移动在上海、杭州、南京、广州、深圳、厦门6个城市启动TD-LTE规模技术试验建设工作。TD-LTE的信号深度覆盖能力远高于现有的3G网络，网速可达3G的十倍以上，在时延问题上也比3G网络有了显著的改善。在固定状态下，目前TD-LTE的下载速度可以高达100Mbps，一般可以稳定在70-80Mbps。LTE网络超越了普通传统固网宽带的速度，解决了线缆的烦恼，实现了随时随地随身的上网， 它的这些优点是油田现场数据通信所需要的，可满足实时监控前沿生产现场的工作情况，在油田多个部门都能得到应用。 实现4G无线通信网络架构，油田信息化建设将会进入一个全新的方向，可应用于油气井、计量间、联合站等油田生产作业区，为油田的生产安保提供实时监控保障，解决了分散油气田、注水井等有线部署难、成本高，前端设备相对分散无法大规模组网的场景，使监控系统的可视化程度更高，数据实时性更强，应对突发事件，处理更加及时有效。数据、语音、视频多媒体一体化系统应用得以实现，可用于集群调度，应急抢修，安全检测等方面。 二、应用方案 TD-LTE通信系统在整体架构上基于分组交换，能够支持1.25MHz-20MHz之间的多种系统带宽，并支持频谱分配，保证了将来在系统部署上的灵活性性，根据油气井的不同布局和地理环境合理设计通信架构，有效利用资源。 油气井的地理分布各异，有些在山区，有些在平原，还有丘陵地带，像沙漠地区的油气井，地形环境更复杂，在风沙大的季节，井和站之间有可能会突然出现沙丘障碍物，这就使得原本通信正常的客户端，可能会通信中断。 以苏里格气田为工程实例设计通信网络架构，苏里格气田在内蒙古沙漠地带，区域性分布明显，实现井―站―区―数据中心的通信结构，集气站和单井之间距离一般在10KM以内，中间时有沙丘遮挡，通过无线网桥或WIMAX通信都需要建设中继系统才能正常传输数据，且对终端设备数量有限制，根据现场的气井分布状态，相对集中的区域，可以使用无线网络覆盖，一次性投入，部署方便，建设成本低，对于离站内距离近，而且在可视范围内的单井通信，可以采用无线网桥或微波通信方式，有遮挡的地区可采用无线网络传输，单井、站可实现实时视频监控，除此之外根据现场语音对讲需求和应急通信要求，也可将语音信息通过无线方式传输到油田专网内，给现场工程实施带来很大便利。 无线网络覆盖的地区可以满足所有通信要求，数据、语音、视频或图片均可通过网络上传到数据中心，真正实现实时性、可视化、智能化。LTE基站通过微波或光纤作为数据回传，将客户端上传的数据传输到数据中心服务器上，同时通过服务器上上位机软件对下位机进行控制操作，LTE网络上传下传带宽可调，应用灵活，在LTE网络信号覆盖区域内的任何固定和移动客户端，可以通过无线终端设备接入到油田专用网络中，对于LTE网络覆盖不到的区域，可以采用WLAN网络或无线微波作为补充方式，形成无线异构网络建设模式，现在油田办公区基本都有铺设光纤，能够实现局域网内的通信，而井和站之间可通过无线通信方式传输数据，先通过无线传输设备数据，在通过站内局域网将数据传输到数据中心，分布式传输，可以减轻无线通信核心网络的负担，最大限度的利用各种有效资源，节约成本，对于超出LET覆盖范围的单井，可以通过无线网桥扩展覆盖范围，能够形成一个基于油田的专用网络系统，避免公网中数据干扰和安全隐患。 总结 4G通信系统在未来市场上有很大的发展空间，随着TD-LTE技术的不断成熟，4G无线通信技术在油田数字化建设的过程中将会发挥推动作用，利用现有最新的技术服务于油田，提高油田整体生产效率有重要意义。 参考文献 [1] 詹鹏，苏颖博.TD-LTE无线网络链路预算分析[J].邮电设计技术，2011年07期 [2] 韩泽耀，李昊.TD-LTE系统中MIMO技术的应用场景与接收[J]；电信网技术；2011年08期 [3] 宋鸿�N.TD-LTE在未来地铁无线通信中的应用[J]；城市建设理论研究；2012年第7期 [4] 黄沛江，王斌，温庆华.TD-LTE无线网络规划建设策略初探[J]；移动通信；2011年19期