McWiLL无线宽带多媒体集群系统

-1-McWiLL无线宽带系统在油田的应用油田信息化建设的基础是通信网络平台，油田信息化最大难度来自如何把通信平台延伸到一线作业现场。油田地域广阔，单纯依靠有线通信系统实现油田生产信息化有一定的困难，因此，需要采用有线传输和无线传输相结合的通信平台。从油田的实际出发，实现油田信息化的建设需求，做到油田的各类生产数据自动采集和全流程可视化管理，做到油区井场的视频监控、联动报警及集群调度等功能，打造数字油田、平安油田及和谐矿区提供必要的无线通信技术保障。1.McWiLL无线宽带系统概述McWiLL(多载波无线信息本地环路)宽带无线接入系统是北京信威公司SCDMA综合无线接入系统的演进版本，是工信部“宽带无线移动通信技术专家组”和科技部“宽带无线战略研究组”重要技术战略研究对象，是《国家中长期科学和技术发展规划纲要》中确定的新一代宽带无线移动通信网重大专项。工业和信息化部2009年6月15日批准《McWiLL（1800MHzSCDMA）宽带无线接入系统空中接口技术要求》为通信行业标准，2009年12月7日，国际电信联盟（ITU）将McWiLL(SCDMA宽带无线接入系统）列入ITU标准文本M.1801中，从而使McWiLL正式成为宽带无线接入国际标准。McWiLL采用国际最先进的码扩正交频分多址（CS-OFDMA）、智能天线、自适应调制、动态信道分配、空-2-间零陷等先进技术，使其无线性能远远高出现有的宽带无线通信（BWA）技术，包括WiFi、微波以及WiMAX技术；McWiLL基于IP分组交换网络以及软交换核心网络架构，可以无缝的融入运营商的NGN网络。具有网络结构简单、建网速度快、建设成本低、覆盖范围广、高带宽、容量大、非视距传输、同频组网、并发用户量大、发射功率低、抗多径衰落和小区间干扰等优点。McWiLL系统工作在1800MHz频率，支持同频组网，频谱利用率高。基站覆盖半径在市区可达1～3公里，在开阔的环境下覆盖半径最大可达8公里，能够支持无线网络的无缝覆盖。单载频在5MHz的频率范围内提供高达15.36Mbps的数据吞吐率，终端数据速率最高可达12Mbps。支持终端的漫游与切换，支持终端120Km/h高速移动。灵活的GoS/QoS管理策略，可开展宽带无线接入、高速数据承载、实时视频监控、语音通信、集群调度、应急通信等综合业务，更可以根据客户特有的需求进行新业务的定制开发。该系统已在国内军队、油田、电力、水利、交通等很多行业领域应用，并在喀麦隆、柬埔寨、尼日利亚等国成功商用。1.1McWILL系统模块产品1.1.1数传模块MEM133-3-MEM133MEM133无线宽带数据接入模块是便于各种设备连接的一款McWiLL无线模块产品，具有上下行最大吞吐量3Mbps的无线数据传输能力，可以提供多种接口（如：RS232、RJ45等），可外型小巧，便于放置和连接，可与多种行业数据采集终端设备集成，如数据采集设备集成、工业监控设备集成。可让用户的数据采集终端设备直接接上无线通讯模块MEM133就可以通讯了，方便用户连接和接入。该模块目前在华北油田、大庆油田等地在应用。市场定位和产品策略：MEM133主要用于视频监控、数据采集、远程监控等方面。体积较小，内置TCP/IP协议和AT指令集，提供多种接口RS232、RJ45等，便于放置和连接，易与视频编码器、摄像头、车载多媒体终端、数据采集设备、工业监控设备、视频监控设备连接和集成。产品特点：易于集成：可与视频编码器、摄像头、车载多媒体/IPTV终端、数据采集设备集成、工业监控设备、视频监控设备集成-4-提供多种接口RS232、RJ45等内置TCP/IP协议，可自动获取IP地址；内置AT指令集；可提供AT指令话音接口；上下行最大吞吐量为3Mbps。产品参数：工作频段1785MHz～1805MHz最大发射功率24±2dBm接收机灵敏度-105dBm典型数据传输功耗1.6W接口RS232、RJ45上下行最大吞吐量3MbpsUART接口规格9针标准UARTUART接口速率9.6k/19.2k/38.4k/57.6k/115.2kbit/s（AT指令接口）工作环境温度-40℃～+45℃2、McWill无线宽带系统在油田的应用范围McWiLL无线宽带集群系统作为新一代的无线多媒体集群系统，支持传统集群系统无法相比的高带宽和移动性，可应用于高速数据传输、语音通话、无线语音调度、指令调度、无线视频监控、无线数据采集和监控、无线移动上网办公、事件触发的协同作业、视频联动和可视化调度等各种场景，可以基本满足油田生产及管理的各种通信需求，是为油田生产及管理提供全方位、多业务信息服务和打造大庆数字油田-5-的最佳无线通信解决方案。具体的应用需求可以总结为以下几点：2.1数据采集与视频监控数字化油田建设分两个方面，一是油区、一个是矿区建设。这两个应用有各自的需求，但基本是一样的问题，即怎样做到油田的生产管理自动化。生产自动化的必要性是显而易见的。例如钻井，原来钻井数据抄表、报表、录入是靠人工，然后逐层上报数据。但是当钻井中出现重大地层情况、岩浆情况时，各井队将无法把现场数据实时地传到地质专家手中。为每个井队配地质专家也是不可能的。再说采油，原来的方式是专人巡井，人工采样、查表、测量温度，工作量繁重，且数据的准确性很依赖于职工的责任心。如何实时采集现场数据，单井的视频监控及联动报警，远程监控作业现场施工是否违规操作，并保证准确性及时时性，则显得尤为重要。McWiLL无线宽带多媒体集群系统就可以很好的解决这些问题，因为它有高宽带数据传输能力和视频传输能力，满足人与人之间、人与机器之间、机器与机器之间信息交互，大量数据传输的需求。我们可以通过采集传感器、摄像头加McWiLL终端，把数据和视频进行实时传输。对于突发事件可以做到应急视频回传，以及重点场所、重要资产的远程视频监控。既提高效率，又节省人力，通过固定与移动相融合，搭建一个完善的信息化平台。-6-在石油行业中需要大量的数据传送到监控中心对数据进行处理。这类数据的特点是数据量不大，但是并发量较大。McWiLL空口能提供300个并发的信道，信道粒度为8kbps~24kbps。采集的数据通过MEM模块以无线的方式传到监控中心，对数据进行处理。大庆油田IP城域网视频监控管理平台Mcwill采集模块Mcwill采集模块Mcwill采集模块Mcwill采集模块Mcwill基站监控监控监控监控油田数据采集示意图McWiLL视频监控系统可分为监控前端、传输网络、监控中心三个主要部分。监控前端：也即远程监控终端单元，由监控摄像机、视频压缩编码器、McWiLL终端CPE、支架等组成，还可以增加告警探头，一旦发生了灾害，会立即发出报警信号给监控系统以及联动报警系统，同时监控摄像机会自动地抓拍图片或视频录像，还可增加云台设施对监控摄像机进行全方位俯仰、左右操作和镜头变焦、变倍控制。传输网络：基于宽带无线网络McWiLL的图像传输方式，-7-给客户提供了高速稳定的网络系统。监控中心：中心控制室完成对各个监控点的信息采集、储存、分析、诊断，可即时控制和监测所有各防控现场或区域，一般由视频服务器，电视墙等组成。摄像机和视频编码器之间可通过同轴线缆进行连接，视频编码器和MEM模块之间可通过网线进行连接，MEM模块和McWiLL基站间通过SWAP+空口协议连接。MEM模块把采集的信号通过空口传给McWiLL基站，基站通过标准以太口连接到IP网。通过视频服务器可以对采集的图像进行处理，存储，控制摄像头转动方向，焦距等。大庆油田IP城域网视频监控管理平台Mcwill采集模块Mcwill采集模块Mcwill采集模块Mcwill采集模块Mcwill基站监控监控监控监控油田视频监控网络拓扑图2.2语音通话与集群调度对于宽带无线接入网络来说，空口的带宽资源是非常宝贵的。为了提高空口会话的并发数、提高空口资源的利用率，McWiLL在空口采用特有的压缩技术，压缩话音业务在空口的带宽开销，使得基于该压缩技术的话音可以在占用少至-8-8kbps的空口带宽中，达到接近固话的话音质量。这种基于McWiLL的、经过高效压缩的话音解决方案称为高效话音解决方案。单基站最多支持120路业务信道并发。大庆油田IP城域网W118GSM900N165W160Mcwill基站McWiLL网络交换管理平台HLR3000IM3000SAG3000PSTN/NGN外线内网大庆油田网络语音网络拓扑图McWiLL系统具备集群调度功能，网络侧设备主要包括调度机交换机SAG3000、归属位置寄存器HLR3000、无线网管DNSS3000、核心网管iM3000和基站，以及调度控制系统DCS1000（包括DCS服务器和客户端）。McWiLL系统的集群调度功能是基于空中接口的下行共享信道实现组呼功能，支持话权抢占、强插、强拆、动态重组等等一系列传统集群功能，并具备优异的集群性能指标，在语音调度的功能和性能两方面均不逊色于传统数字集群系统。在提供语音调度功能的同时，McWiLL系统的多媒体集群具备宽带无线接入能力，为覆盖区域内的所有终端提供宽带数据接入业务。用户可访问调度控制中心数据库，并接收调-9-度控制中心下发的调度指令。通过BRAS，用户可访问Internet。McWiLL系统同时具备HEV话音业务能力，兼容V5.1、V5.3和V6.0终端，集群和语音交换功能由SAG3000提供。大庆油田IP城域网Mcwill基站McWiLL网络交换管理平台HLR3000IM3000SAG3000PSTN/NGN组一组二集群调度管理平台McWiLL油田集群调度指挥2.3应急通信油田的生产或生活矿区中，在发生井喷、火灾、汛情等紧急情况下，第一时间搭建应急现场临时指挥、后方二级单位、油田公司总调度中心之间的应急通信平台，也可以实现单兵进入事故现场，使指挥中心实现前方、后方之间应急数据信息的无障碍交互。为灾前预警、灾中救援、灾后处理做出重要贡献。2.4符合专网特征的安全保密性油田通信作为行业专网应用，对安全保密性有很高的需求。McWiLL系统拥有自主知识产权，空中接口安全可控，且涵盖接入安全、业务安全和安全数据管理等高级安全体系，-10-可以实现端到端加密、按需定制个性化的保密通信业务等。支持快速灵活的专网定制能力。3.McWiLL与MESH技术对比3.1MESH技术瓶颈移动性差,只支持手持慢速移动；无线干扰大，采用的频率有多种设备使用；频率风险，频率无政策保护，随时可能被规划他用；空中接口缺乏QOS保障；安全性差，不提供双向鉴权，加密差；覆盖性能差，一般最远这能覆盖100~150m；还不可能替代3G，在更大程度上只是扮演市场补充者的角色Wi-Fi技术大多应用在数据业务方面，通话业务方面则是一大缺陷。大多数无线公司如今强调的不是语音通话，而是推出更复杂的数据服务，例如提供移动工作者穿透企业防火墙的联机功能，或是利用无线“热点”高速上网的功能。众所周知，通话更高层次的发展是进行数据传输，但通话作为用户最基本的需求，并不意味着就可以逾越；真正意义上的3G并非仅仅是高数据、高容量、高移动性这么简单。第三代移动通信系统意味着改变传统通信方式，它所利用的频段到所采用的技术都是革命性的，并不-11-是Wi-Fi可以简单代替的。3.2技术参数及性能比较表1McWiLL与MESH技术参数及性能比较McWiLL®MESH技术定位无线城域网/广域网技术无线网状网技术峰值速率15Mbps(5MHz)54Mbps(20MHz)语音容量并发300路(5MHz)并发64路(20MHz)信道带宽1~20MHz20MHz使用频段1.8G、400M、3.3G(专用频段)2.4/5.8GHz(公共频段)典型覆盖范围1~3km（城区）100M移动性支持150km/h(1.8GHz)不支持移动面向市场行业企业专网/公网/数字城市家庭、企业、热点局域网终端类型已有CPE(带宽1MHz-5MHz低端到高端产品系列)、PCMCIA、PDA、手机各种行业终端等笔记本内置无线网