羅 楠，王曉菡，楊曉光

（中石油華東設(shè)計分公司，山東 青島 266000）

1 無線通信解決方案分類

1.1 方案一——點對點解決方案

點對點解決方案是指對講機同頻互通無線通信方式，該方式廣泛應(yīng)用于是初期無線通信[1]。

圖1為結(jié)構(gòu)原理圖。

1.1.1 方 式

采用同頻單工直通方式，對講機與對講機之間直接呼叫。

對講機采用同頻接收和發(fā)射。

對講機發(fā)射功率5 W以下，一般為4 W（防爆對講機一般為3.5 W，本安型3 W以下）。

1.1.2 優(yōu) 點

（1）組網(wǎng)簡易方便，維護成本低。

（2）一臺呼叫，同頻功率覆蓋范圍內(nèi)所有對講全能收到，調(diào)度便捷。

1.1.3 缺 點

（1）通信覆蓋范圍1～3 km，無法更大范圍相互通信。

（2）對講機之間點對點的呼叫無法加密，通信無私密性。

（3）易受干擾，受干擾時無太好的方法解決。

（4）無調(diào)度管理功能。

1.1.4 設(shè) 備

對講機、車載臺及基地臺等。

1.1.5 適用項目

當(dāng)一個項目面積小、無抗爆結(jié)構(gòu)、人數(shù)規(guī)模少，可直接配備相應(yīng)防爆終端。防爆終端一般傳輸距離1～2 km，不同防爆級別傳輸距離不同，主要在于IIC與IIB終端功率大小不同。使用要求具體如下：

需要通話點位人數(shù)少、不需復(fù)雜分組；

項目環(huán)境平坦，無大的凸起或遮擋物；

無建筑密集或屏蔽結(jié)構(gòu)，如地下室、鋼混墻壁厚的構(gòu)筑物通信效果會變差。

1.2 方案二——單信道中轉(zhuǎn)臺解決方案

中轉(zhuǎn)臺解決方案是采用中轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)發(fā)實現(xiàn)對講機之間通信的方案。

圖2為結(jié)構(gòu)原理圖。

1.2.1 方 式

對講機發(fā)起呼叫后，首先由中轉(zhuǎn)臺基站接收，中轉(zhuǎn)臺接收到該對講機呼叫信號后立即轉(zhuǎn)發(fā)至接收對講機，接收和發(fā)射信號為同對異頻，對講機接受和發(fā)射通信頻率之間相隔10 MHz。

功率大的中轉(zhuǎn)臺，一般通信距離可達到10～20 km。

1.2.2 優(yōu) 點

（1）相對于對講機通信系統(tǒng)，擴大了覆蓋范圍（10～20 km）。

（2）組網(wǎng)簡單、快捷。

（3）一呼百應(yīng)，調(diào)度方便。

（4）部分屏蔽結(jié)構(gòu)可穿透。

1.2.3 缺 點

（1）單信道通信。

（2）無法私密通信。

（3）管理功能簡單。

（4）不同的中轉(zhuǎn)臺之間由于頻率不同無法直接互通。

（5）間距不能超過20 km的范圍，不適合大范圍、異地區(qū)域組網(wǎng)。

1.2.4 設(shè) 備

中轉(zhuǎn)臺、對講機、車載臺、基地臺、饋線（電纜）及天線等。

1.2.5 適用項目

當(dāng)一個項目面積較大、有2～3個抗爆結(jié)構(gòu)、人數(shù)規(guī)模少、分組少，預(yù)算有限可按照中轉(zhuǎn)臺方案進行設(shè)計，中轉(zhuǎn)臺可多可少，需要根據(jù)分組而定；項目內(nèi)抗爆結(jié)構(gòu)或地下室樓層不多可穿透、樓內(nèi)信號可保障。

1.3 方案三——多信道中轉(zhuǎn)臺解決方案

多信道中轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)，是指采用多臺中轉(zhuǎn)臺，擁有多個無線信道，可同時支持多路常規(guī)對講機通信的方案。圖3為結(jié)構(gòu)原理圖。

多信道中轉(zhuǎn)臺方案一般在有多個部門要求通信的情況，一般每個部門采用一個中轉(zhuǎn)臺（即利用一個中轉(zhuǎn)臺信道進行通信），不同部門之間不要求相互通信，即使要求相互通信，中轉(zhuǎn)臺之間也不能直接互聯(lián)（需要增強其他設(shè)備）。

如果將不同部門的中轉(zhuǎn)臺分開架設(shè)，每一套中轉(zhuǎn)臺都需要一套天線、饋線，往往造成浪費，在室內(nèi)走線也不方便，所以采用此種方案時，往往會利用分路器、合路器、雙工器等設(shè)備整合饋線和天線，圖4是一個四信道常規(guī)中轉(zhuǎn)臺的設(shè)備配置圖。

圖4 四信道常規(guī)中轉(zhuǎn)臺設(shè)備配置圖

1.3.1 方 式

每個部門內(nèi)部通信，對講機發(fā)起呼叫后，首先由中轉(zhuǎn)臺基站接收，中轉(zhuǎn)臺接收后立即轉(zhuǎn)發(fā)出去，再由對講機接收，接受和發(fā)射通信采用同一對異頻。

因為中轉(zhuǎn)臺功率大，一般通信距離可達到10～20 km。

1.3.2 優(yōu) 點

（1）相對于單信道中轉(zhuǎn)臺通信系統(tǒng)，通信容量由單信道擴大到多信道。

（2）常規(guī)通信模式，成本較低。

（3）一呼百應(yīng)，調(diào)度方便。

（4）部分屏蔽結(jié)構(gòu)可穿透。

1.3.3 缺 點

（1）無法私密通信。

（2）管理功能簡單。

（3）僅限內(nèi)部通信，不同部門之間無法直接互通（因為中轉(zhuǎn)臺之間無法直接互通）。

（4）信道利用率不高，不同中轉(zhuǎn)臺可能閑忙不均，但無法調(diào)節(jié)。

（5）不適合大范圍、異地區(qū)域組網(wǎng)（超過20 km）。

1.3.4 適用環(huán)境

（1）通話范圍大的裝置、廠區(qū)。

（2）使用部門多，每個部門內(nèi)部通信，不同部門不要求互通。

（3）地下室樓層不多可穿透、樓內(nèi)信號可保障。

多信道常規(guī)中轉(zhuǎn)通信系統(tǒng)，設(shè)備簡單，大區(qū)制通信，成本低，根據(jù)頻率劃分信道，適用于對通信系統(tǒng)調(diào)度功能要求不多，對系統(tǒng)故障弱化能力和應(yīng)急通信能力要求不高的廠區(qū)。

1.4 方案四——MPT集群通信系統(tǒng)解決方案

集群系統(tǒng)通信是無線通信發(fā)展的高級階段，相對于常規(guī)通信系統(tǒng)（對講機互通、單中轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)、多中轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)），集群系統(tǒng)從節(jié)省頻率資源、提供信道利用率到提高智能化的管理功能、調(diào)度功能等諸多方面都有極大的提升，結(jié)構(gòu)原理如圖5所示。

MPT集群系統(tǒng)動態(tài)地管理和分配一組無線信道，即多用戶、多部門共用同一信道，同時系統(tǒng)對該信號資源進行統(tǒng)一管理和分配，將信道的利用率達到最好。該種方式實際上建立了一個移動通信系統(tǒng)，專用于指揮調(diào)度通信，圖6形象地說明了集群系統(tǒng)與常規(guī)系統(tǒng)的區(qū)別[3]。

圖6中，常規(guī)系統(tǒng)（包括多信道中轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)）一般是每個部門采用一個中轉(zhuǎn)信道，并且每個部門的信道是固定不變的，這就造成了不同信道間的閑忙不均、不同部門間互通困難等弊端，而在MPT集群系統(tǒng)中，將信道分為信令信道和話務(wù)信道，信令信道專用于傳輸控制信令，話務(wù)信道傳輸話音，并且每個話務(wù)信道都沒有指定給具體那個用戶來使用，而是采用動態(tài)分配的方案來分配使用。

圖5 MPT集群系統(tǒng)配置圖

圖6 集群系統(tǒng)與常規(guī)系統(tǒng)的區(qū)別

1.4.1 優(yōu) 點

（1）共享功能。

頻率共享：建立專有頻率，并分配信道，達到資源集中共用效果。

范圍共享：通過靈活互聯(lián)各個基站或系統(tǒng)，可以得到更大的通信覆蓋區(qū)域。基礎(chǔ)設(shè)施共享：頻率共用基礎(chǔ)上，可集中管理分建的控制中心和基地臺等設(shè)施。

（2）靈活接入，無時延，接入時間短，同時可快速脫離信道。

（3）兼具管理控制、信號交換、轉(zhuǎn)發(fā)功能。

（4）便于與其他系統(tǒng)共享信息資源，網(wǎng)絡(luò)管理智能化。

（5）可通過計算機輔助調(diào)度。

（6）調(diào)度指揮功能靈活，可定義用戶級別，可多級別進行分組，高級別用戶優(yōu)先分配信道。

（7）通信保密性和安全性好，可進行話音加密。

（8）具備故障弱化功能。

（9）管理功能多樣，可生成詳細(xì)的管理報告。

集群通信系統(tǒng)具有接續(xù)快、頻譜利用率高、傳輸質(zhì)量好、抗干擾能力強、業(yè)務(wù)種類豐富、保密性和安全性好等優(yōu)點，同時系統(tǒng)組網(wǎng)功能強、易于同其他網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通，具有漫游、位置登記和越區(qū)切換等功能，可跨區(qū)域組織全國連網(wǎng)[4]。

1.4.2 適用項目

（1）通話范圍大的裝置、廠區(qū)。

（2）使用部門多，用戶數(shù)量大，分組復(fù)雜，要求組內(nèi)通信。

（3）因為常規(guī)系統(tǒng)無法便捷地實現(xiàn)單呼、組呼、全呼等，在需要單呼、組呼、全呼的地方可采用集群系統(tǒng)。

（4）需要采用指揮中心統(tǒng)一調(diào)度管理的地方。

2 展 望

目前，通過依托現(xiàn)有無線通信系統(tǒng)平臺，除了建立基本通信功能外，還可以建立一體化信息平臺實現(xiàn)煉廠智能化平臺和管理，如快速定位和統(tǒng)計資產(chǎn)情況，實時追蹤人員情況及人力科學(xué)調(diào)配等，使工業(yè)生產(chǎn)及管理實現(xiàn)智能化、物聯(lián)化管理，這是今后無線通信的發(fā)展方向。

3 結(jié) 論

專網(wǎng)無線通信系統(tǒng)是信息化建設(shè)的一部分，在廠區(qū)生產(chǎn)調(diào)度和維護工作中不可缺少，同時也是有線調(diào)度通信有力補充。如何選用經(jīng)濟、合理、合適的無線通信解決方案是每一個設(shè)計工作者首要解決的問題，而在此基礎(chǔ)上進一步建設(shè)工廠一體化信息平臺進行智能化、物聯(lián)化管理將是未來幾年發(fā)展的必然趨勢。