基于TD-LTE油气生产物联网的专网设计

摘要

近年来，随着信息科技的快速发展，为了进一步深化石油企业的信息化建设，石油公司在“十二五”规划中提出了油气生产物联网系统项目，以实现生产数据自动采集、远程监控、生产预警，支持油气生产过程管理，提高油气田生产决策的及时性和准确性，提高生产管理水平，降低运行成本和安全风险。
　　油气生产物联网项目的实施离不开通信网络的建设，油气井分布范围广，需要实时上传的数据多，因此急需一套具有广覆盖、低时延、高带宽的通信网络系统。TD-LTE技术因其高速率、分组传送、低时延、广覆盖和向下兼容等技术优势，刚好满足油田行业用户对通信网络的需求，为当前因技术落后面临发展困境的包括石油行业在内的各行业领域通信网络建设提供了良好的契机。因此，本设计就是把 TD-LTE技术引入油气生产物联网系统建设中，实现 TD-LTE在油田环境中的网络规划设计。
　　针对油气生产物联项目建设中通信技术不足的问题，建议了一套 TD-LTE油田专网设计，本设计首先阐述了课题的研究背景及意义，分析了当前油气生产物联网建设中用到的主要几种无线通信技术，并对TD-LTE和McWiLL进行了技术对比；然后介绍了 TD-LTE系统的关键性技术，包括灵活的调度策略、ICIC及MIMO等；接着对油田的现有网络进行了分析，给出了 TD-LTE网络规划的总体设计；在TD-LTE专网的详细设计中首先对公网和专网核心网EPC进行比较，对核心网进行了优化设计；频率组网部分是通过比较同频组网和异频组网的优缺点，并结合油田建网的实际情况，最终选择了同频组网；链路预算及覆盖分析部分首先考虑了业务允许的最大损耗，然后选择了一个与油田环境最相似的传播模型，给出具体的参数设置，最终得到小区的覆盖半径；系统吞吐量部分，首先对峰值吞吐量进行了分析，然后通过仿真得到了同频组网、20MHz带宽、8天线的上下行链路平均吞吐率。通过以上的分析和研究完成了 TD-LTE的石油专网的规划设计。此设计所得到的数据已被应用到油气生产物联网项目的建设中，充分证明了此设计的可行性。

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附表索引

第1章 绪 论

1.1 课题背景及意义

1.2 石油通信网络的应用现状

1.3 TD-LTE与McWiLL技术的比较

1.4 论文的主要研究内容

第2章 石油通信特点及TD-LTE关键性技术分析

2.1 石油专网的通信特点

2.2 TD-LTE技术介绍

2.3 TD-LTE发展路标

2.4 本章小结

第3章 石油TD-LTE无线专网的建设目标及总体设计

3.1 石油TD-LTE专网设计目标

3.2 石油TD-LTE专网建设需求

3.3 油田的数据传输网络

3.4 石油TD-LTE无线网络总体设计

3.5 本章小结

第4章 石油TD-LTE专网关键部分的详细设计

4.1 TD-LTE组网原理

4.2 链路预算及覆盖分析

4.3 系统容量分析

4.3 本章小结

第5章 论文工作总结

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文

附录B 攻读硕士学位期间参与的科研项目