无线通信技术对比分析

1、 无线通信技术对比分析无线通信技术对比分析二一四年四月二十六日1目目 录录一、传统无线通信技术说明一、传统无线通信技术说明.01、数传电台技术 .02、GPRS/CDMA-1X 技术.03、无线网桥（802.11a）技术 .24、MESH WiFi 技术.45、McWiLL 技术.66固定 WiMAX 技术 .77移动 WiMAX 技术 .8二、新一代无线通信技术与传统技术的综合比较二、新一代无线通信技术与传统技术的综合比较.11一、传统无线通信技术说明一、传统无线通信技术说明1 1、数传电台技术、数传电台技术无线数传电台 技术为油田的信息化做出了重大的贡献，该技术投资少、见效快，覆盖距离远、

2、运行稳定。作为低速的无线数据接入系统，在过去的 10 多年的时间内，毫无疑问它是油井数字化建设的不二的技术选择。目前数传电台面临重大的技术挑战，“数字油田”发展的要求越来越高，突出表现在对带宽的要求越来越大，对实时性要求越来越高，对业务的综合能力越来越高。不仅要传输“三遥”的数据、还要传送图象业务、应急通信、调度等综合性的业务需求。对于已经建设的油井，数传电台还是需要继续发挥它的重要作用，对于正在建设的油井，数传电台可以作为一种临时的手段，不再适合大规模部署的技术手段。我们认为应该采用新一代的无线宽带接入技术来满足“数字油田”建设的最新要求。新一代的无线宽带接入系统基于移动 WiMAX 标准化

3、技术，采用全 IP 的承载平台、符合“最高的带宽能力、最大的用户容量、最综合的业务支持能力、最优化的投入产出效率”的技术要求，是目前为止“数字油田”建设最佳的无线通信技术。总结：数传电台是我们油田信息化建设不可缺少的无线通信技术手段，但总结：数传电台是我们油田信息化建设不可缺少的无线通信技术手段，但是我们需要逐步地向新一代的无线通信技术进行演进，以满足油田建设是我们需要逐步地向新一代的无线通信技术进行演进，以满足油田建设“减员减员增效增效”的战略要求。的战略要求。2 2、GPRS/CDMA-1XGPRS/CDMA-1X 技术技术GPRS/CDMA-1X 公网技术已经广泛地应用于“数字油田”的建

4、设中，经过几年的部署和应用，对于该技术的优势和劣势，油田用户已经有了客观的认识。1优势：优势：中国移动 GPRS 系统可提供广域的无线 IP 连接、建设周期短，建设成本低。油田不需要建设专用网络；利用 GPRS 业务平台构建油井数据采集传输系统，设备安装方便、维护简单；GPRS DTU 功耗为 200mW 左右，比较适合野外恶劣的供电环境，可以满足太阳能供电的要求。劣势：劣势：GPRS 是公网技术，不是“专用的网络”，无法保证“专网优先的应用”，因为公网里的所有用户是“公平使用网络的”，当用户较多时网络的质量就急剧下降，每个用户的服务质量均下降；GPRS 是公网技术，它支持的下行带宽大、上行带

5、宽小，适合 Internet 业务，但是专网的数据传送规律恰恰相反，专网要求“上行带宽大、下行带宽小”，与公网的网络能力正好相反，这也是使用 GPRS 后大家普遍感觉非常失望、反差很大的根本原因；目前 GPRS 理想的数据传输速率在 30Kbps 左右，油井密度大的地区，或手机使用频繁的区域，带宽只有几 Kbps 左右，无法满足宽带的需求，视频业务的接入完全没有可能；实时性差，GPRS 的时延容易受到网络负荷和环境的影响，时延一般为6001500ms；2GPRS 由于技术的局限，它的的丢包率在 1%4%左右，丢包率太高，是工业应用无法容忍的，需要在网络的上层进行二次开发才能满足系统的要求；GP

6、RS/CDMA1X 因租用公网网络，随时间累积，其线路租用费用对油田来讲也是一笔很大的支出。总结：我们认为总结：我们认为 GPRS/CDMA-1XGPRS/CDMA-1X 已经完成了历史使命，已经不适应已经完成了历史使命，已经不适应“数字油数字油田田”的发展要求，可以作为一个临时或过渡性的技术使用。的发展要求，可以作为一个临时或过渡性的技术使用。3 3、无线网桥（、无线网桥（802.11a802.11a）技术）技术无线网桥技术也已经广泛地应用于“数字油田”的建设中，特别是在视频监控应用方面发挥了重要的作用， 但是在应用到“工业数据采集传输”方面就渐渐地暴露了它的技术局限性。优势：优势：工作频率

7、：所有无线网桥产品均采用 802.11 技术，工作频率一般为 2.4GHz 或者 5.8GHz，采用 20MHz 载波，BPSK、OFDM、64QAM 的调制。带宽：一对无线设备产生的 TCP 吞吐量在 2050Mbps 之间，所以说宽带能力比较突出，可以满足大部分的视频监控和数据采集的需要。3私有网络：油田建设的无线网桥专用网络，不受别人的控制，不受公众的影响，业务实施时实时性（时延小）很好。应用广泛程度：发展历史悠久，已经有 20 年的历史，最早用在军事应用，后转为民用，全世界都在大量应用。性价比：由于有大量应用，设备基本都在国内生产，价格低，一般单端设备价格在 2000-8000 元左右

8、。总体成本比较低。性能价格比非常高。组网方式：支持点对点和点对多点，网络可任意部署。传输距离：在视通的情况下，点到点传输距离可达 50km 以上。技术成熟度高：国内外有大量应用，大量厂家提供设备，技术和相关支持支持。如视频服务器、串口服务器等。维护成本：由于设备成熟度高，环境适应性高，一般较少设备故障，维护成本低。国家产业政策：所使用的技术体制和频点国家开放，国家政策上大力支持。不需审批，不需向无委会缴纳占频费。安全策略：Orinda 无线网桥通过绑定 MAC 地址才能通信，无线信号不能被普通终端搜索到，保证数据的安全。并支持多种加密方式。支持多终端：WiFi 产品的终端非常丰富，所有 WiF

9、i 终端都可以接入 MESH WiFi 网络，所以终端多样化（PDA、无线网卡、CPE 等多种形态），价格也比较便宜。防护等级高：防护等级达业内最高级别的 IP68 标准。工作温度介于零下 45度到零上 60 度。功耗小：正常工作单台 Orinda 网桥设备的功耗约为 4W，峰值为 8W。工业级别：Orinda 网桥设备为电信级。QoS：支持 QoS，可定义优先级别。劣势：劣势：数据采集终端需要改进；采用开放频段，在城区存在其他无线用户的干扰。总结：我们认为无线网桥是满足视频监控等应用的最为理想的技术选择，总结：我们认为无线网桥是满足视频监控等应用的最为理想的技术选择，在用作数据采集的无线接入

10、平台时，频率规划时要采取谨慎、稳妥的频率规划在用作数据采集的无线接入平台时，频率规划时要采取谨慎、稳妥的频率规划方案，避免带来的干扰。方案，避免带来的干扰。44 4、MESHMESH WiFiWiFi 技术技术MESH WiFi 技术，首先它是“WiFi 技术”，其次它具有“MESH 功能”，是“WiFi 技术的一次创新和发展”。MESH WiFi 技术经过几年的发展，已经从早期的“双射频”MESH AP，发展到目前的“多射频 MESH AP”，MESH 功能不断增强。MESH 工作方式：优势：优势：首先，MESH 兼具无线 AP 和无线网桥的功能，所以同时具备 AP 和网桥的所有优势。5ME

11、SH WiFi（以*的产品为例），MESH AP 和 MESH AP 之间形成网状链路，缓解了数量众多的 AP 依赖有线网络回传的问题，方便了客户建设无线 WiFi 网络，相对于传统的 WiFi AP 产品，为客户提供了极大的部署便利；WiFi 产品的终端非常丰富，所有 WiFi 终端都可以接入 MESH WiFi 网络，所以终端多样化（PDA、无线网卡、CPE 等多种形态），价格也比较便宜。网状网络，网络可以无限延伸和扩大。自带网络管理软件，可以随时查看网络上的任何信息。支持高速移动，MESH 节点移动速度可以达到 200 公里/小时而且没有切换之间的延时。不需搭建高塔，利用各井之间的 ME

12、SH 网络连接，就可以搭建一个巨大的网络。工程成本低。网络可以自组网，几乎不用调试，前期和后期的维护成本都很低。劣势：劣势：投资高，以大庆采油二厂部署的 Mesh 网络为例，有效覆盖面积 2 平方公里，如果全部覆盖采油二厂 200 平方公里的面积，需要近上亿的投资，客户认为该技术无法大规模推广。大庆的油井是随机分布的，密度大，二厂拥有的油井超过 1 万口，实际情况是比较适合部署 MESH。但大庆油田选用的产品为阿德利亚的 Mesh，该产品在大庆使用过程中存在部分问题，因为阿德利亚公司的产品本身有问题，所以阿德利亚公司已于 2008 年金融危机中倒闭。65 5、McWiLLMcWiLL 技术技术

13、McWiLL：多载波无线信息本地环，该技术是在上世纪 90 年的无线本地环（WLL）技术的基础上发展起来的，是 WLL 技术的升级，支持语音为主，同时还可以具有“亚宽带”的能力，是窄带 WLL 技术和宽带无线技术（WiMAX）之间的过渡技术，该技术起源于美国的 Navini 公司，在引进中国后进行了“变频”的研究开发，可以支持中国的专网频段，但是核心的技术五年来一直没有任何发展，实际上，Navini 已经在 4 年前停止了对该产品的继续研究开发，而把精力放在了移动 WiMAX 的研发上。今年初，信威公司的大股东大唐集团出售了其持有的股份，表明大唐集团已经对 McWiLL 失去了信心。我们认为投

14、资 McWiLL存在明显的技术风险，因为一家公司私有的技术无法带来产业界的支持，不可能大范围使用。优势：优势：McWiLL 采用专用技术和频率，提供系列化的终端产品，集成了调度平台、视频平台等，是一款适合数据采集应用的专用产品；McWiLL 采用智能天线技术、可以较好地提供语音业务，还可以提供一定的数据接入能力。劣势：劣势：7标准和体制-McWiLL 是私有的，不是标准化的技术，没有办法迅速地降低成本，无法形成规模效益，不利于长期的发展。技术演进更是不可能的，5 年来技术核心部分没有任何改进和优化；业务提供McWiLL 原则上是按照语音的需要设计开发的系统，数据是辅助的业务，视频业务只能支持高

15、压缩的 H.264 格式；带宽能力McWiLL 系统的信道是 1MHz，通过 5 个信道的捆绑实现的“5MHz的信道”，不是真正的 5MHz，带来的结果是每个 CPE 的信道是 1MHz，上下行的总带宽理论上是 3Mbps，实际的吞吐量是 2Mbps 左右，实际的上行带宽是400Kbps 左右；覆盖能力McWiLL 采用全向天线，增益较小，造成覆盖距离较短，另外全向天线无法调整俯仰角度，如果基站和 CPE 之间落差较大时，无线信号无法“飘在天上”，无法到达地面，盲区很多，长庆油田就会出现这样的情况；成本优化McWiLL 采用私有的芯片，基站的成本无法降低，设备庞大，占地，耗电量巨大，即不经济也

16、不绿色；总结：总结：McWiLLMcWiLL 可以进行数据采集方面的应用，不适合宽带的应用。不适合可以进行数据采集方面的应用，不适合宽带的应用。不适合大规模的部署，资金投入和带宽的产出比太差。大规模的部署，资金投入和带宽的产出比太差。6 6固定固定 WiMAXWiMAX 技术技术采用 IEEE 802.16-2004 标准，适用的场景是室外应用，运营级的技术，支持语音、数据和视频等综合业务，可以满足数字油田进行数据采集和视频监控的要求。是“数字油田”建设的经济化的无线通信技术手段。8优势：优势：固定 WiMAX 设备安装简单，通过网线供电，太阳能电池板输出电压变化范围大，CPE 可以容忍 DC

17、 电压在 1232V 之间变化；可提供 28Mbps 带宽，完全满足数据采集和视频监控的需求；支持电信级 QoS，优先支持数据采集业务，可以采用 ARQ 技术避免数据的丢包。7 7移动移动 WiMAXWiMAX 技术技术采用 IEEE 802.16-2005 标准，适用的场景是室内、外应用，运营级的技术，支持语音、数据和视频等综合业务，支持固定、游牧和移动的应用，可以满足数字油田进行数据采集和视频监控的要求。9优势：优势：最为先进的移动 WiMAX 技术-采用 6x6 MIMO 技术、波束赋形 Beamform 智能天线技术、空分多址 SDMA 技术、OFDMA 技术等众多先进的无线覆盖技术，

18、使系统的覆盖能力大大提高，是目前所有无线系统中最为先进的技术；部署简单尽管技术先进，但设备集成化程度非常高，全室外的宏基站，安装简单迅速、耗电量低，占地少；单个扇区支持 256 个用户的接入，一个基站支持 1000 个用户的接入，可以满足所有油井数字化的接入容量的需求；单个扇区支持 53Mbps 的带宽，下行最大达到 43Mbps，上行最大达到20Mbps 的带宽，相对于 McWiLL 来讲，带宽提高了 10 倍以上。支持多样化的终端，工业 PDA、数据采集卡、室外终端；劣势：劣势：需交纳占频费：使用非开放频段，必须到无委会备案并交纳占频费。国家政策：国家政策不明朗，国家政府部门对 WiMAX

19、 技术并未明确态度。尤其在无线频率上没有开放的频率，国家政策不明朗，严重限制了发展。绝大部分厂家和用户都在观望。设备成本高：中心站设备会在 30 万以上。维护成本高：由于应用较少，设备成熟度低，厂家技术支持能力也低，很多厂家的备品备件都需进口，维护成本较高。10安全策略：只支持 EAP 方式，不如网桥和 AP 支持多种安全策略。发射功率超标：中心站发射功率 2W 以上，远端站发射功率 500mW 以上，国家标准为 100mW二、新一代无线通信技术与传统技术的综合比较二、新一代无线通信技术与传统技术的综合比较数传电台数传电台GPRS/CDMA无线网桥无线网桥Mesh WiFiMcWiLLWiMA

20、X发展历史发展历史20 多年历史,在油田有大规模的成功应用在油田有 56 年的应用, 公众网把手机用户剩余的网络资源为油田服务已经有 10 年应用历史，最早在军事上应用，后来转为民用，全世界有大量企业级的应用。基于无线 WiFi 基础的技术，最近几年开始有大量应用大唐信威公司专有技术，面向专网市场最近几年兴起的运营级标准技术, 3G 标准之一, 4G 标准之一, 最近几年已经在 150 多个国家完成运营级的商用, 开始进入专用网络市场无线技术标准无线技术标准私有技术公网 GSM/CDM 标准无线局域网标准：802.11a/b/g/n接入标准：无线局域网 802.11a/b/g MESH标准 私

21、有技术-McWiLL无线城域网标准：802.16 系列3G、4G 标准之一使用无线频率使用无线频率220-240MHz800/900/1800MHz5.8GHz 为主2.4GHz 为辅2.4 和 5.8GHz400/1800MHz可用频段: 3.3GHz/5.8GHz技术成熟度技术成熟度成熟成熟成熟，国内外有大量应用没有规模商用技术成熟国内应用有限通信距离通信距离（有效距离）（有效距离）几十公里15 公里，但是依靠蜂窝网络，形成广泛覆盖，油田的部分地区可能没有信号，如沙漠、海上等典型有效距离20Km 以内，点对点通过大天线可以达到 30Km， 网络节点间：MESH 11a：十公里内，接入 11b/g：200米内McWiLL 采用全向天线，制约了覆盖能力最大覆盖半径可以达到24Km，实际部署的有效覆盖半径可以达到 10Km 以上，采用高增益扇区天线以及