远距离跨海微波通信在海上油田的应用探讨

张筠

摘 要：针对中海油南海东部海域长期应用卫星通信方式实现海陆间日常生产、办公业务存在的信息系统在海上平台应用效率低、访问速度慢的突出问题，从突破卫星链路组网后网络高时延的角度，介绍了远距离点对点跨海微波链路的测试及应用情况。该微波链路通信距离91.7千米，实现了四个设施海陆业务的接入，信息系统的访问效率提升一倍以上。经过1年半的应用，链路运行可靠平稳，能够满足海上油田实际的通信需求。

关键词：PTP；无线宽带；卫星通信；海陆通信

中图分类号：TN925.91

中海油南海东部地区海上油田地理位置远离陆地，日常生产、办公需要与位于陆地的办公室沟通联系。由于海陆通信距离超过100千米，一直以来卫星通信成为东部片区海陆间的主要通信方式，可以满足海上油田的基本通信需求。

由于所有同步通信卫星均分布在赤道上空4万千米左右的地球同步轨道上，通讯距离遥远，地面发射的信号经卫星转发、接力到达目的地需要一定的时间，由此带来了卫星通信的时延问题。从物理的角度看，這种时延是客观存在的、无法客服的，在信息网络中带来了一定的副作用。[1]根据多年实际应用情况，在4M通信带宽的配置下，网络较为空闲时，海陆间网络数据包传输平均时延为490ms，随着实际网络流量的增加，网络时延会相应增加，导致海陆间的网络访问速度较慢。客观上造成了信息系统虽然在海上平台应用多年，但一直存在用户体验不佳、效率低的实际问题，成为信息化进程中无法逾越的屏障。

1 应用分析

在海洋石油行业中应用较多的三大海陆间的主要通信方式包括光纤通信、卫星通信与微波通信。光纤通信方式由于单独敷设的成本相对较高，施工难度大等多方面因素，无法在短期内解决海陆间的通信瓶颈。

随着信息产业部无线电管理局开放5.8GHz频段用于高速无线局域网的接入，基于该频段无线宽带接入的应用也越来越广泛。本文介绍了5.8G无线宽带产品在中海油南海东部海域首次应用的情况，测试链路计算如表1。

对于超远距离海面传输无线链路，需要考虑地球曲率对电波传输的影响，因此存在极限视距与非视距传播两部分。[2]根据海洋石油行业实际应用的情况，点对点微波通信传输距离基本为视距传输，海上传输的极限距离为40千米左右。[3]针对该条测试链路，主要考虑提升两边天线挂高高度以及选择避开高大建筑物、山体遮挡的传输路径两方面的因素，其目的在于增加视距传输的距离，提高远距离传输能力。应用测试分为传输测试、链路测试、业务测试三个阶段逐步开展。

2 应用案例

2.1 传输测试

建立一跳点对点链路，评估安装位置的合理性以及链路连通性等方面，初步判断建立海陆微波干线的可行性。测试结果如下：（1）连通性：链路建立成功；（2）监测时间：2天；（3）设备接收门限：-90dBm；（4）信号实际接收范围：-75～-70dBm，正常，监测期间未发生链路中断；（5）文件传输速率：最大可达32Mbps；（6）数据传输：平均网络时延<10ms，丢包率为0%。

2.2 链路测试

在一跳链路的基础上，接驳至陆地办公室的2Mbps运营商链路开展测试，主要关注多种气候条件下海陆两端信号强度的变化、组网后网络应用及链路的稳定性等因素，初步掌握链路的可用性。测试结果如下：（1）硬件配置调整：海上平台天线更换为2.4米双极化天线；（2）监测时间：60天；（3）海况：晴、雨、大风、大雾等多种气候条件；（4）设备接收门限：-90dBm；（5）信号实际接收强度：主要集中在-70dBm～-50dBm之间，传输正常；（6）数据传输：空载条件下，微波链路平均网络时延在2ms左右，海上平至陆地办公室全程平均网络时延在17ms左右，丢包率为0%；（7）语音测试：采用IP电话测试，语音通话清晰、稳定；（8）稳定性：信道容量的变化对微波链路的稳定运行存在一定负面影响。通过减低链路的调制方式、提高纠错码的方式可以提升链路的稳定性和链路冗余。经过把链路的最高信道调制方式由64QAM0.92减低至16QAM0.67，可以使链路保持在一个稳定的信道容量；（9）频率干扰：测试环境下选用30MHz信道带宽时，链路易受干扰影响，可以规避。

根据监测期间的相关数据分析，该链路可靠性和时效性良好。在多种气候条件下，海上和陆地的信号接收强度均处于正常的信号强度接收范围，传输误码率可以控制在8.819e-6以下，整体测试情况良好。

2.3 业务测试

在上一阶段测试基础上，接入海上油田的实际通信业务开展，关注海陆间语音、数据通讯在海陆微波链路的实际运行效果、信息系统访问效率等方面。为了最大限度减低测试期间出现海陆微波中断对日常通信的影响，采用了新增海陆微波链路与原有卫星链路在线热备配置，如下图1。基于这种组网结构，在不降低海陆通信可靠性的前提下，既实现了整个业务的平滑迁移，也有利于今后对海陆微波的长期监测。

整个测试期间，海陆微波一跳链路的平均网络时延为5ms左右，各项通信网络业务正常，通信效率得到有效提升，明显提高了信息系统的访问效率。

3 结束语

截至2014年上半年，中海油南海东部地区首条跨海远程微波链路已经投入运行1年半时间，期间链路总体运行平稳。该链路通信距离91.7KM，网络平均时延5ms左右，大大低于卫星链路高达490ms的时延，显著提升了海陆通信效率。2013年全年因各种原因导致的链路中断累计时间2640分钟，全年实际可用率99.5%。目前，该链路已承担了四个设施的海陆通信业务，网络访问效率提升一倍以上，达到了预期目的。同时，链路建设具有安装调试简单、通信容量大等特点，对于远距离海面传输、大带宽、高速率的通信需求而言，是一种有效的解决方案。

参考文献：

[1]孙学海.卫星通信的时延对信息网络的影响[J].山西电子技术，1999（01）：8-9+14.

[2]陈岩，董洁，庄云飞.近海覆盖若干问题的探讨[J].电信工程技术与标准化，2009（07）：58-61+62.

[3]马连波.海洋石油行业海陆主要通信方式分析[J].科技传播，2010（20）：233+247.

作者单位：中海石油（中国）有限公司深圳分公司，广东深圳 518067