油田通网络施工方案.doc

油田通信网络施工方案中石化通信公司2016年3月目录一概述1二基本思路12.1 常用通信方式比较12.2 基本思路2三技术选型43.1 基站设备介绍43.2 技术特性53.2.1 模块化设计53.2.2 安全性保障6四解决方案74.1 无线网络设计74.2 无线链路规划94.2.1 廊东工区94.2.2 廊南工区114.3.3 琥珀营工区144.2.4 永清工区154.2.5 别古庄工区174.2.6 总结说明184.3 固定站无线通信链路预算194.4 防雷措施204.4.1 直击雷防范204.4.2 感应雷防范204.5 方案实施效果20五站内通信225.1 各站VoIP设备225.2 各站UPS电源设备23一概述采油四厂主要包括廊东、廊南、琥珀营、永清、别古庄五个工区，地理位置位于河北省中部偏东的廊坊地区，地势平坦，但是多村庄以及高大杨树林。由于各个工区所属站点的通信状况各异，有的直接利用光缆与厂部的局域网联通，通信状况稳定；有的则利用无线网桥联通，受到当地环境因素影响，通信状况时好时坏，影响了生产数据的回传。因此需要建设一套覆盖各工区及队站的高效稳定的数据通信系统，该通信系统能够提供数据、视频、话音等综合业务的接入能力，并为油田生产中的各种信息化应用奠定网络基础。二基本思路2.1 常用通信方式比较（1） 光缆的优点是：通信容量大、传输距离远；抗电磁干扰、无辐射；保密性好。 缺点是：灵活性差，适用于点对点和主干链路搭建，建设与维护的工作量大。光缆通信最为稳定高效，但是由于本方案中各个站点分布分散，光缆路由复杂，施工时涉及到破路、地埋、架空等工程，且土地赔付成本太高，现场情况复杂，以至于施工周期太长。（2） 无线网桥的优点是：可用带宽高，单基站可提供 27Mbps可用带宽；传输距离较远，支持点对点、点对多点组网模式。 缺点是：频率公用，安全性及抗干扰能力差，受视距传输限制，难以组建大规模网络。如果采用无线网桥通信方式，由于各个站点之间高大树木及建筑物较多，受视距传输影响，无线信号不稳定，通信质量不高。（3） McWiLL的优点是：工作频率为400MHz与1800MHz专有频段，安全性与抗干扰性好；纯IP网络；支持非视距传输，移动业务支持。 缺点是：单基站带宽为15Mbps，单井数量少的情况下投资较大，不适合用于点对点主干传输。由于站点之间通信为主干传输，所以McWiLL通信方式不适用于本方案，而在各站点所属油气井自动化无线覆盖中，可以充分利用McWiLL通信方式。（4） TDLTE的优点是：工作频率为230MHz专有频段，安全性与抗干扰性好；全IP架构，支持宽、窄带业务接入。 缺点是：采用频率聚合的先进技术，但在频率申请不便时，系统能提供的带宽有限；井站数少的情况下，建设投资相对较大。由于站点之间通信为主干传输，所以TDLTE通信方式不适用于本方案。（5） Mesh的优点是：多链路组网，内置5.8GHz与2.4GHz两种模块，高带宽，非视距传输，组网灵活。 缺点是：绕射能力差，单链路有阻挡时中断。 Mesh通信方式适合各个站点之间的主干通信，为其提供高带宽业务需求，多链路组网能够并能很好的解决单链路故障问题。因此本方案使用Mesh通信方式解决站站通联网问题。2.2 基本思路考虑到各个工区所在地理环境因素的限制，本系统采用无线网状网（Mesh）技术，构建多链路网络，提高网络的自组织和自愈能力，同时提高网络的稳定性和可靠性，从而避免单一链路通信因建筑物或树木生长而产生阻挡的问题。无线网状网（Mesh）技术是一种基于IP的新型无线通信技术，具有频谱利用率高、动态自组织、自配置、自维护等突出特点，适合于区域环境覆盖和宽带无线接入。可为用户提供高速网络浏览、生产数据采集、语音通信、视频监控和应急通信等多种业务需求。无线网状网（Mesh）的技术特点：l 无单点故障；l 快速组网、灵活组网；l 高性能和非视距传输；l 高速移动支持；l 与现有网络的融合。网络拓扑图如下：l 视频监控：通过无线方式对油库、罐区、管线、计量间配水间等关键区域进行布控，既避免了在站内敷设电缆所带来的安全隐患，又能方便增减及变更监控设备的数量和安装位置。l 办公网：通过无线方式，在工区及队站任何场所进行无线办公网访问，使生产工作更加灵活高效。l 无线数据采集：通过Mesh网络所提供的高速数据通道，可以使生产数据的上传和控制命令的下达变得更加及时顺畅。l 无线语音通信：通过Mesh+VoIP，可为工区、队站及巡井车辆提供话音业务。l 应急通信：在相关车辆上安装Mesh接入设备，可使该车辆与Mesh网络相连，建立无线链路，提供移动视频监控及话音通信等业务，提高应急事件的处置效率。 Mesh网络可实现话音通信、视频监控、数据采集和应急通信等多业务的综合接入，从而保护用户的投资，避免重复建设。三技术选型3.1 基站设备介绍如上图，Mesh基站由4（或6）个无线模块组成，其中内置了2-3块802.11a（5.8GHz）模块和2-3块802.11g（2.4GHz）模块，避免了接入链路和覆盖链路之间的干扰。按照实际环境，每个802.11a扇区可以对移动终端设备提供15Mbps以上的实际带宽带宽，每个802.11g扇区可提供10Mbps以上的带宽。因此，每套基站设备可提供30-45Mbps的主干链路带宽和20-30Mbps的覆盖链路带宽。基站具体配置如下：l 多模块主基站，提供多扇区组网能力；l 内置2-3块802.11a（5.8GHz）模块作为与其它主干链路基站互联通道；l 内置2-3块802.11g（2.4GHz）模块作为覆盖链路通道；l 提供1个100M以太网接口连接本地网络；l 支持110-240VAC和12-24VDC供电方式。3.2 技术特性第三代多模块Mesh组网技术包含以下特性：l 部署维护简单，自动配置、自动发现；l 网络稳定，自动调节、链路自愈；l 多模块、多信道、多射频技术；l 支持车载移动；l 支持标准终端；l 多用户安全接入；l 基于数据链路层的优先级队列和QoS机制。l 可管理性，包括Mesh路由的智能管理、集中式网元管理以及专用的管理硬件模块。3.2.1 模块化设计设备采用模块化设计，支持现场升级，并可根据实际需要，采用无线板卡堆叠的方式组成网络节点，使组网更加灵活方便。同时，模块化设计提高了设备的扩展性。对于新的射频标准，只需要添加相关的模块即可平滑的升级到新的技术平台，充分保证了设备的投资成本，例如对WiMAX 等新技术，都将采用板卡方式进行设备现场升级。室外型、室内型设备图例3.2.2 安全性保障该系统允许用户设立无线网络安全机制，保证敏感数据的完整性，提供用户认证、鉴权设置、无线流量加密并且实时监测网络活动。使用Mesh节点间的通信加密、新节点认证授权等多种机制，保证Mesh无线网络骨干链路的安全。支持目前业界先进的无线安全标准，在加密方式上支持WEP、TKIP和AES，认证方式上支持明文、共享密钥、MAC地址和802.1x等多种方式，确保只有被授权的无线终端才能接入到网络中。安全设置包括：l WEP/TKIP/AES支持，有效防止非法破解；l MAC地址认证和SSID广播控制，绑定专属用户，防止窃听；l 802.1x认证，增强用户终端与无线基站之间的交互认证；l VPN透传，保证了网络内数据和会话的持续性；l Mesh回程安全，可以避免未授权的节点加入网络构成安全隐患；l Multi-SSID/VLAN，每个SSID都有独特的安全认证和加密配置；l 非法设备发现，基于握手协议，非法设备无法加入网络。在采油四厂Mesh网络中，其坚如磐石的安全性能，使生产及办公数据得到严密的保存和互通；完整的认证体系，为整个无线网络提供屏障阻挡非法设备的入侵。四解决方案4.1 无线网络设计本方案采用Mesh无线组网技术，对采油四厂廊东、廊南、琥珀营、永清、别古庄等5个工区、20个队站实现无线网络覆盖，为其提供数据传输、视频监控、网络访问、VoIP话音等业务。业务拓扑图如下所示：系统分布图如下所示：l 主基站间距为1-10公里；l 固定基站采用4（或6）个模块的Mesh设备；l 系统的主干链路采用5.8GHz频段，配合高增益的定向天线；l 系统提供2.4GHz频段可用于今后扩展业务。4.2 无线链路规划4.2.1 廊东工区该区块中廊一联和安56已建设有线传输，其中廊一联带宽为100Mbps，安56带宽为2Mbps。因此，廊一联作为网络汇聚点。廊一联的塔为25米，虽然周边村庄无高大密集树木，但是仍无法满足点对点无线信号的传输高度，需要在其他站点建设铁塔。安56站，利用已有40米铁塔，对廊一联、安28站、廊南工区务二站各有1条传输链路。安28站，通过实地勘测，该站与其它站点距离都在3km以上，且周边有树木阻挡，因此需要建设30米高铁塔1座，并且需要塔基用地。由于安28站与廊一联之间有一个高层小区阻挡，所以安28站的基站天线应该对准安56站的方向。廊五计，通过实地勘测，周边有村庄及厂房，无论到廊一联还是到安28站的方向，都需要建设较高的铁塔或者通信杆。廊东工区无线覆盖效果示意如下：设备配置：安56站采用6模块基站设备，对廊一联、安28、务二站各有一条无线链路，其它站点则采用4模块Mesh基站设备，所需铁塔及基站设备数量如下表所示：廊一联安56安28廊五计合计铁塔已有23米已有40米新建30米新建18米2Mesh主站11（6模块）114汇聚带宽30Mbps45Mbps30Mbps30Mbps覆盖带宽20Mbps30Mbps20Mbps20Mbps4.2.2 廊南工区廊南工区，务一站有光缆连接到厂部，将务一站做为网络汇聚点。周围环境无高大建筑以及树木，所以在务一站建设1座45米铁塔，以便用于与各站Mesh基站的联通。安22站与安三站四周有许多高大的杨树，需要建设30米铁塔2座。其中安22站原来所选塔址周围有一个水源井，如有需要则另行择址。务三站可以利用已有40米铁塔。务二站四周虽无高大树木，但是与务三站之间有在建的高层住宅小区，通过现场勘测，小区边缘在建高层正好阻挡了空中无线链路。为保险起见，需要建设一座30米高铁塔，但是要避开阻挡，必须从廊东工区的安56方向走无线路由，如图所示： 桐47站与万庄通信站铁塔距离4.8km，之间有万庄小区的五层楼房阻挡，因此需要在桐47站建设一座30米高的铁塔，万庄通信站需要安装4模块基站，桐47站无其它站点互通，因此只需安装边缘基站。如图所示：廊南工区无线覆盖效果示意如下：设备配置：桐47采用边缘基站，其它各站点采用4模块Mesh基站设备，所需铁塔及基站设备数量如下表所示：安22站安三站务一站务三站务2站桐47万庄合计铁塔新建30米新建30米新建45米已有40米新建30米新建45米已有50米5Mesh主站11111117汇聚带宽30Mbps30Mbps30Mbps30Mbps30Mbps15Mbps30Mbps覆盖带宽20Mbps20Mbps20Mbps20Mbps20Mbps10Mbps20Mbps4.3.3 琥珀营工区 经过实地勘察，泉241站有光缆与厂部连接，所以把泉241站作为主干通道。由于泉241站回传方向有一排25米高的杨树，周边还有三座高压电塔，所以需要建设一座30米高的铁塔，才能满足无线信号传输。泉二站四周有比较密集而且高大的杨树林，尤其是在枝繁叶茂的夏天，就会形成30米高的屏障阻挡无线信号的传输。因此需要建设40米高的铁塔以满足通信需求。琥珀营工区无线覆盖效果示意如下：设备配置：泉二站采用6模块基站设备，对泉大站、中岔口、泉241站各有一条无线链路。其余站点采用4模块Mesh基站设备，所需铁塔及基站设备数量如下表所示：泉241站泉二站合计铁塔新建30米新建40米2Mesh主站11（6模块）2汇聚带宽30Mbps45Mbps覆盖带宽20Mbps30Mbps4.2.4 永清工区 如上节仿真示意图所示，中岔口站四周有比较密集而且高大的杨树林，尤其是在枝繁叶茂的夏天，就会形成30米高的屏障阻挡无线信号的传输。因此需要建设40米高的铁塔以满足通信需求。泉大站因为距离泉二站以及中岔口距离较远，都在10km左右，其间的树木及建筑物较多，因此需要建设45米高的铁塔才能满足无线信号的传输条件。421站距离中岔口较近，大约2.12km，所以建设30米通信塔即可。 设备配置：各站点采用4模块Mesh基站设备，所需铁塔及基站设备数量如下表所示：中岔口站泉大站421站合计铁塔新建40米新建45米新建18米3Mesh主站1113汇聚带宽30Mbps30Mbps30Mbps覆盖带宽20Mbps20Mbps20Mbps4.2.5 别古庄工区经过实地勘察，由于别古庄站有光缆与厂部联通，所以把别古庄作为主干通道。别古庄已建55米高铁塔，京九站已建45米高铁塔，所以无需新建。安一站与古一接四周1公里内有较多25米30米高的杨树，为保证无线信号较好的传输，需要分别在这两个站点建设30米铁塔。别古庄工区无线覆盖效果示意如下：设备配置：古一接采用6模块基站设备，对安一站、别古庄工区、京九站各有一条无线链路。其余各站点采用4模块Mesh基站设备，所需铁塔及基站设备数量如下表所示：别古庄京九站安一站古一接合计铁塔已有45米已有45米新建45米新建30米2Mesh主站1111（6模块）4汇聚带宽30Mbps30Mbps30Mbps45Mbps覆盖带宽20Mbps20Mbps20Mbps30Mbps4.2.6 总结说明综上所述，由于地理环境制约，各个工区新建铁塔为3045米，为无线信号覆盖以及后期设备升级扩建提供了保障。由于铁塔对塔基要求较高，需要一定的基础面积，深度也有一定的要求，另外还要考虑设备的安装地点，所以在塔址的选择上一定要慎重，尽量选择空旷、取电方便的地方。以下为站点周围环境图例：各工区所建基站及铁塔数量如下表：廊东廊南琥珀营永清别古庄合计铁塔2523214Mesh主站47234204.3 固定站无线通信链路预算802.11g开放空间损耗 (5km)-114.379db发射天线增益7db接收天线增益14db发射功率27 dbm接收信号强度-67.379db802.11a开放空间损耗 (5km)-114.379db发射天线增益13db接收天线增益13db发射功率23dbm接收信号强度-74.179db如上的解决方案可以取得-74dBm以上的接收信号强度，为实际应用中线缆损耗和开放空间损耗等提供了更多的余量，保证了固定Mesh基站连接的稳定性。4.4 防雷措施4.4.1 直击雷防范做好各通信铁塔的避雷针及接地网的安装和测试，使其能够将直击雷带来的破坏性电流顺利导入大地，避免设备受到损伤。4.4.2 感应雷防范通过在电源进线端加装浪涌保护器，以及对基站天馈系统加装防雷保护装置以防止设备遭受经由电力线传导过来的感应雷的破坏。4.5 方案实施效果本方案施工完成后，建设成一个完整的Mesh无线网络，在此网络中任一覆盖站点可以实现快捷传送生产数据、查看站内及单井视频、浏览公文、查看网页、收发电子邮件、ERP办公等工作。2.4GHz模块提供WiFi网络覆盖，可以利用2.4GHz标准终端（例如笔记本、智能手机等）无线登陆办公网，实现无线办公。五站内通信5.1 各站VoIP设备VoIP(Voice over Internet Protocol)是一种以IP电话为主，并推出相应增值业务的技术。VoIP最大的优势是采用Internet和全球IP互连的环境，提供比传统业务更多、更好的服务。VoIP可以在IP网络传送语音、传真、视频、和数据等业务。各站点提