WiMAX通信技术用于海上石油平台.pdf

第 3 4 卷第 2 期 2 0 1 5 ． 0 2 1 仪表电信 Wi MA X通信技术用于海上石油平台 曾春 重庆工商职业学院电子信息工程学院 摘要由于海上油田平台自身所处的环境变化多端，现有的通信技术已经不能满足海上平 台生产安全的运行 。海上 油田平 台通常的通信方式主要有两种 ，分别是埋设 海底光缆与无线通 信。Wi MA X 全球微波互联接入即8 0 2 ． 1 6 无线城域网，是实现企业和家庭用户宽带无线连接 的一种新技术网络。在数据通信领域，其具有高覆盖范围的特点，可以实现在没有视距基站的 情 况下 ，给海上平 台提供移动无线宽带信号 。文昌油田作业区在海上作业平台首次采用Wi MA X 通信技 术，不但 解决 了移动式 F P S O与固定平台间的生产数据传输信号 不稳 、链路 中断的问题 ， 而且大大改善 了作业平 台信号传输的稳定性。 关键词WiM A X；通信技术；海上平台；信号传输；文昌油田 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 4 ． i s s n ． 1 0 0 6 - 6 8 9 6 ． 2 0 1 5 ． 2 ． 0 1 3 无线通信系统在海上平台的主要任务是保障平 台上工作人员对外传输信号 的通畅 包括对来往船 舶 、直升机上人员 、陆地指挥 中心等通信联络 ， 以及生产数据 、通讯视频 、短信 的发送 和接收稳 定 。由于海上油田平台 自身所处的环境变化多端 ， 海上风浪频繁， 这些都会给无线信号的传输带来一 定的影响 ，而且海上平 台规模不可能太大 ，一些通 信设备也不能 自由地摆放 ，这样也带来传输信号被 阻挡的问题 ，现有 的通信技术 已经不能满足海上平 台生产运行的需要 。因此 ，需要引进一种抗干扰性 强的无线通信系统，来保证移动通信的平稳传输。 Wi MAX技术 已在陆地油 田得到推广 ，是 一项 成熟 的无线通 信新技术 。海上平 台设备多 、地方 小 、移动性强 ，Wi MA X通信技术能完全克服这些 不利 因素 ，并且能够平稳 、快速地传输信号n 。据 大量调研 ，将 Wi MA X技术引人海上石油平 台方案 是可行的，该通信技术在文昌油田海上平台的应用 改善了原有通信系统的不足，大大提高了信号传输 的稳定性 。 1 海上平台通信现状 海上油 田平台通常的通信方式主要有两种 ，分 别是埋设海底光缆与无线通信。由于海上风浪大， 时有台风，对使用传统无线通信方式的平台，无线 信号受漫反射干扰 ，在海上平台无线通信信号中断 频繁 。现有的海上无线通信技术已经不能满足生产 和生活的需求 ，通信系统是海上平台员工对石油和 天然气安全开发生产、生活信息记录与传输不可或 缺的一部分，因此，寻找新的稳定的无线通信技术 迫在眉睫。 1 ． 1 无线技术通信分析 无线技术在通信方面的应用改变了通信不畅的 局面，但也有其弊端 ，例如浮式生产储油轮移动到 不同的角度无线信号有所不 同，可能在某些角度会 造成无线链路 中断 ，信号无法传输 出去 。浮式生产 储油轮 F P S O火炬塔 、天线安装点和对应平 台 呈线性 布局 ，金属材质 的F P S O天线安装点 比金属 材质的火炬塔低 1 5 2 0 m，火炬塔阻挡和吸收了天 线安装点传出的大部分无线信号，直接造成信号强 度下降而导致无线链路中断，围绕海上平台的无线 信号质量无法稳定，信号数据丢失时有发生。海上 平台需要稳定的无线通信环境 ，平 台上的生产设施 更需要稳定 、可靠的无线 网络通信环境来保证生产 的顺利进行 。 1 ． 2 无线系统主要问题 工 作频率在 2 ． 4 G Hz 、I E E E 8 0 2 ． 1 1 g协议环境 下 的现有无线通信系统 ，在 F P S O移动 、海面深衰 落 、火炬塔阻挡 、环境干扰等外界因素影响下 ，不 能保证无线信号正常、稳定的传输 ，这将直接影响 海上平 台生产作业 ，应寻找更稳定的无线技术投入 使用。 2 W i M A X 通信技术 2 ． 1 W i M A X 概念 Wi MA X 全球微波互联接入 即 8 0 2 ． 1 6无线 城域网 ，是实现企业和家庭用户宽带无线连接的一 种新技术 网络 。Wi MA X的基础是 I E E E 8 0 2 ． 1 6的 系列宽频无线 ，空 中接 口标 准为微 波和毫米波频 段，是新型的无线城域网技术。在数据通信领域 ， 其具有高覆盖范围的特点，可以实现在没有视距基 一 2 4一 油气田地面工程 h t t p ／ ／ www． y qL d mg c ． c o m 第 3 4 卷第 2 期 2 0 1 5 ． 0 2 仪表电信 站的情况下，给海上平台提供移动无线宽带信号。 该技术与V H F 通信技术对比见表 1 。接下来重点研 究 F P S O与海上平台间无线信号和生产数据平稳传 送 ，这是海上平台通信的一项关键技术 。 表 1 wi M A X 与V H F 通信技术性能指标对比 对比技术名称V H F Wi M A X 2 ． 2 W i M A X的主要功能 Wi M A X通信技术相比传统的无线通信技术具 有独特的优势，其主要的功能如下 1 灵活移动性 。Wi M A X通信核心主要是正 交频分复用和正交频分复用介入技术。该技术可避 免外界环境不稳定造成的信号干扰，可保证无线通 信信号平稳快速的传输。 2 Wi M A X通信技术里面的H A R Q技术能够 促使频谱效率大幅提高，进而促使系统吞吐量明显 增加 。该技术具有的重传功能可以将两次信号合 并 ，增强信号强度，这样通信系统的覆盖范围得到 扩大 。 3 Wi MA X通信技术 的 MA C层 ，携有 Q o S 机 制和带宽分配 ，对于任何用户应用环境 ，均可实现 同一信道供上千个不同的用户进行使用 ，而且不受 相 互 干扰 。wi MA X通 信 技术 里有 一 项 多天 线技 术 ，该技术主要分为空时编码 、波束赋形和空间复 用三类 。空时编码主要由空时格码和空时块码两部 分组成 ，前者在通信技术 中起到编码增益和分集增 益两大功能，后者主要是降低译码复杂度，进一步 实现分集增益的效果哆 。智能天线 的核心技术来 自 波束赋形，其主要是利用集中思想，将传输能量对 准目 标用户，促使信噪比大幅提高，从而减小共道 对信号传输的干扰程度。空间复用主要是指信号一 开始在发射端的发射是相互独立彼此不交融的，这 样 的处理过程直接促使 MI MO系统的平均发射速率 最大化，信号传输更加迅速。 3 W i M A X 通信技术实例应用 文昌油田海上平台远程控制生产作业数据以及 办 公 网 络 数 据 ， 均 由 5 ．8 G H z无 线 网 桥 I E E E 8 0 2 ． 1 l a 来承担 ，经过多年 的应用 ，原系统 的工作状态不稳定时有 中断信号的情况 ，给海上平 台油 田的生 产安全和管理带来 了极大的影响 。在 2 0 1 1 年 4 月 ，鉴于通信信号不稳定 以及环境干扰大 等问题 ，经过大量的调研和分析 ，文昌油 田成功引 进 了Wi MA X通信设备 Q U A N T U M6 6 0 0系列 ，该 系 统 配备 有 I E E E 8 0 2 ． 1 6 e ，即移 动 宽 带无 线 接入 技 术 ，使整套设备能够适应极强的活动范 围以及恶劣 环境的干扰。海上平台通信系统应用体系丰富，包 括作业人员生活起居 网络 、数字电话 、视频会议 等和生产作业 油水井生产数据 、船舶运行数 据、平台设备运行状态、文件与资料记录共享数据 等 。文昌油 田作业 区在海上作业平台首次采用 Wi M A X 通信技术，不仅克服了移动式F P S O与固定 平台问的生产数据传输信号不稳 、链路中断的问 题 ，而且大大改善了作业平台信号传输的稳定性。 在保证平台生产作业数据平稳、快速传输的同时， 大大提高了海上平台生产作业人员的生活水平 ，圆 满地解决了原有系统的缺陷。 4 结语 大宽域 的覆盖面是 Wi MAX通信技术最主要的 一 大优势 ，覆盖面可达 5 0 k m ，该技术带宽能使生 产数据平稳、快速传输，同时可满足移动性强的环 境要求。当然也具备老系统语音、图像、数据和视 频服务等功能。除此之外 ，Wi M A X无线通信技术 的应用可 以实现信号对陆地传输 的需求 ，以及具备 船舶通信等技术特点。WiM A X 通信技术具有的长 距 离 、传速快 、信号稳 定 、适应环境变化 强等特 点 ，能够保障海洋石 油平台在恶劣环境下 平稳工 作 、安全生产 。该技术在文 昌油 田海上平 台的应用 获得了巨大的成功，未来将会在其他海上石油平台 进行推广和应用。 参考文献 [ 1 ] 李宝岭．无线通信技术在油It t 自动化中的应用[ J ] ．油气田地面 工程 ，2 0 1 4 ，3 3 1 0 8 1 8 2 ． [ 2 ] 卢超．利用3 G 技术解决海上平台通信的可行性分析[ J ] ．电子世 界 ，2 0 1 4 1 6 2 2 2 2 2 3 ． [ 3 】 李 劲松 ．某 海上平 台新增 设备 安装 校核 [ J 】 ．油气 田地 面工程 ， 2 0 1 3 ，3 2 1 2 1 2 5 - 1 2 6 ． 栏 目主持关梅君 油气田地面工程 h t t p ／ ／ w w w ． y q t d mg c ． c o rn ～2 5