关于核电站无线通信系统的技术选型

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1、关于核电站无线通信系统的技术选型　　摘要：介绍了无线宽带接入技术，无线通信系统的组成方式。并对采用LTE和Wi-Fi技术的无线通信系统在无线频段、覆盖能力、安全性、基站性能和语音质量等几个方面进行了比较。对核电项目的无线通信系统的选型具有十分重要的指导意义。从技术层面综合比较而言，Wi-Fi技术更适用于核电厂的无线通信系统　　关键词：核电无线通信系统技术选型　　中图分类号：TN925文献标识码：A文章编号：1672-3791（2015）10（c）-0006-02　　无线通信系统作为核电站的通信子系统之一，负责厂内重要部门与部分流动运行维护人员间的无线通信，并与其他有线通信系统互为补充。随着

2、技术的发展，过去核电厂内使用的以无线集群、PHS（PersonalHandySystem）小灵通为主的无线通信系统已被淘汰，新一代的适用于核电厂内使用的无线通信技术也日趋成熟，目前以Wi-Fi和LTE技术为主。该文针对两种技术进行综合分析、比较，分析出哪种技术更适合于核电厂无线通信系统使用。　　1无线宽带接入技术　　目前宽带无线接入技术种类繁多，每种技术都有其特定的优势和应用场景。主流的宽带无线接入技术如表1所示。　　由表1可见，Wi-Fi（Wireless5Fidelity，无线保真）技术是无线局域网的技术代表，它是由Wi-Fi联盟推出的一种短程无线传输技术，能够在数百米范围内支持无线电

3、信号的接入，目的是改善基于IEEE802.11标准的无线网络设备之间的互通性。随着技术的发展，以及IEEE802.11a及IEEE802.11b/g/n/ac等一系列标准的出现，现在IEEE802.11这个标准已被统称作Wi-Fi。　　LTE（LongTermEvolution，长期演进）技术是无线广域网的技术代表，是3.5G下HSDPA迈向4G的过渡版本，俗称为3.9G。用于提供比3G更快的上下行速率。　　2无线通信系统的组成　　（1）LTE无线通信系统的组成。　　LTE系统主要有核心网设备EPC和基站eNodeB组成，采用全IP网络架构设计。见图1。　　（2）Wi-Fi无线通信系统的组

4、成。　　WiFi系统主要有核心网设备MCU和无线访问接入点AP组成，也是采用全IP网络架构设计。见图2。　　由此可见，虽然两种无线系统采用了不同的技术，但是均采用了全IP的组网方式，有着相似的网络架构。　　3LTE系统和Wi-Fi系统的对比　　3.1无线频段　　Wi-Fi系统采用的开放的2.4GHz/5.8GHz频段，无需受无委会的频率管制，也无需缴纳频率使用费。最新的802.11ac标准下，带宽可以达到1750MHz。802.11n标准可以达到3005MHz的带宽，完全可以满足语音、数据和高清视频的传输需求。LTE系统采用的是1.4G/1.8G频段，使用该频段需要向无委会申请并接受管制，

5、每年须缴纳一定数额的频率使用费。且1.4G/1.8G频段为电力、航空、交通、政府等各行业的公用频段，用户数量多，频段分散且带宽受限。最大可用带宽不超过20MHz。频率使用费每年不多，但是申请频点以及每年缴纳手续费流程比较繁琐。　　3.2覆盖能力　　Wi-Fi基站可实现开阔地带约500m的覆盖半径，室内环境30～100m的覆盖半径。LTE基站可实现最大半径3～30km的信号覆盖，微蜂窝基站可以实现最大半径3km的信号覆盖（在建筑较多的区域内会缩减）。对于核电厂的特性，厂区不大（2～3km的半径），建筑物较多，每个建筑物房间众多，均为钢筋水泥墙的封闭环境，不利于无线电信号的传播。相比较而言，由

6、于LTE单基站的覆盖范围要比Wi-Fi基站大的多，LTE更适合于厂区室外部分的覆盖，通过数量较少的基站即可实现整个厂区的覆盖，而如果要采用Wifi基站进行覆盖的话，需要布置的基站数量要多于LTE基站。　　3.3安全性　　核电厂的KRG、DCS等仪控系统对核电的安全生产起着至关重要的作用，在无线通信系统的选择上，应该考虑无线电波是否会对仪控系统产生干扰，是否影响安全生产。Wi-Fi技术采用的是微微蜂窝结构，Wi-Fi基站发射功率为0.1W，LTE基站的发射功率为0.5-55W可调。在我国正在建设的AP1000核电站，西屋公司在经过严格地测试以及设计，首次选择使用低功率、微微蜂窝的Wi-Fi无

7、线通信系统作为核电厂的首要通信方式，允许在厂区任何区域（包括安全壳）使用，主要也是考虑到无线通信系统过高的无线电发射功率，会对仪控系统产生干扰。虽然LTE基站可以通过调低发射功率来降低对设备的干扰，但是其覆盖范围会受到相应影响。　　3.4基站性能　　现在普及商用的Wi-Fi（802.11n）基站最大吞吐量可达300Mbit/s。单个基站同时连接用户数不少于64个且并发通话数为20个。LTE基站的最大吞吐量为20Mbit/