基于特殊改进的McWiLL技术在红沿河核电厂的应用

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  【 摘 要 】 通过在红沿河核电厂建设经特殊改进的McWiLL无线通信系统,改变了国内核电厂无线寻呼系统功能单一、技术相对落后的局面,实现了宽带和数据的有效结合,为核电厂的日常运维、事故应急、实体保卫等工作提供有效通信保障,对国内其它核电厂的建设及原有系统改造有重要参考意义。
  【 关键词 】 McWiLL;无线通信;限制区;非限制区
  1 引言
  随着无线通讯技术的不断发展,加之无线寻呼设备市场的逐渐萎缩、技术研发力量投入不足等原因,此前被核电厂广泛使用的无线寻呼技术正在面临被替代的窘境。同时,核电厂的日常工作管理、应急响应、实体保护等工作对移动无线通信系统提出了更高的要求,且国家核电行业标准EJ/T637-92《核电厂安全有关通信系统》对核电厂无线寻呼系统的建设提出了严格要求,因此寻觅适合核电特点的无线通信技术迫在眉睫。
  辽宁红沿河核电厂于2007年正式开工建设,在无线通信系统初步设计阶段即对比了BP机单向寻呼、WiFi、McWiLL、PHS等无线通信技术,经技术对比及市场调研,红沿河核电厂确定采用改进版McWILL(Multi-carrier Wireless Information Local Loop)技术方案建设无线通信系统以实现场内无线通信和寻呼功能。该技术不仅可以解决无线语音通话需求,还可以实现了宽带和数据的有效结合,为核电厂的日常运维、事故应急、实体保卫等工作提供通信保障。
  2 McWiLL系统功能、技术特点
  McWiLL是我国自主创新的SCDMA无线接入技术的宽带演进版(也称SCDMA V5),采用CS-OFDMA无线接入多址方式,并进一步发展了智能天线增强技术,具有组网灵活快速、并发容量大、保密性强、使用费用低等特点,能够在静止和移动环境下提供便携的语音、数据和视频等业务。McWiLL在国际新兴运营商市场及国内水运、机场、油田、煤炭等行业专网得到大量应用,满足了客户对无线数据传输、视频监控、应急通信、移动通信等多方面的需求。
  2.1 McWiLL技术实现的功能
  McWiLL技术可将接入控制、移动性管理、高效话音实现、接入网网元管理等功能实体集成于业务接入控制器(SAC,Service Access Controller),提升了设备自维护能力,降低人工操作维护方面的复杂度和难度,实现的主要功能有几种。
  (1)多媒体集群 McWiLL提供“语音+数据”集群通信功能,具备语音、图像、实时视频、宽带数据等多媒体信息传输能力,与TETRA等第二代数字集群系统相当。
  (2)传统话音业务 McWiLL定义了专用的语音业务传送协议,提供300个并发信道,较大程度优化了无线资源分配的颗粒度,使窄带语音业务占用无线资源的效率达到最优,达到高效传输语音信号的目的。
  (3)宽带数据业务 McWiLL在5MHz 带宽上单扇区容量达到15Mbps,三扇区设置可以提供45Mbps容量,终端数据速率可达3Mbps,可以满足不同行业的各种数据传输需求。
  (4)与各种专业应用平台的无缝连接和业务接入 McWiLL基于高速稳定的无线数据传输方式,为行业用户提供无线数据传输、视频监控等应用的“一揽子”解决方案,可满足用户在生产、生活、服务、管理过程中的通信需求。
  2.2 McWiLL技术特点
  (1)覆盖范围广 McWiLL采用宏蜂窝组网技术的宽带无线系统,采用8单元智能天线,提供下行链路预算18dB、上行链路预算9dB,较其它宽带无线接入系统高约10dB,使系统拥有更大覆盖范围。
  (2)宽窄带业务的高效融合 在McWiLL网络中,窄带语音业务和宽带数据业务具有相同的覆盖范围,保证了两种业务真正实现同网建设。
  (3)N=1同频组网 McWiLL充分利用智能天线的优势,采用零陷增强技术和动态信道分配技术,实现高效率的1x1同频组网。
  (4)灵活的网络架构 McWiLL系统采用先进的全IP扁平网络架构,数据业务通过基站之间的二层隧道协议实现移动性管理,语音业务利用业务汇聚网关(SAG)实现移动性管理并与NGN软交换核心网对接。
  3 McWiLL技术在红沿河核电厂的应用
  为保证McWiLL在核电厂部分特殊区域内不影响核一次仪器仪表、二次保护和DCS系统安全运行,并满足应急通信、实体保护和日常移动通信的需求,需对McWiLL技术相关通信协议做特殊改进,使McWiLL终端在特殊区域内只接收无线信号,不发射无线信号,在其它区域内具备正常的双向通信功能,并在区域间自动切换。由此将核电厂内的各生产区域划分为限制区和非限制区,在限制区内终端只具有接收数据的单向通信功能,在非限制区内具备双向通信功能。
  3.1 建设目标
  为保证McWiLL终端在敏感区域不干扰核一次仪器仪表、二次保护和DCS系统安全运行, McWiLL系统应具备的功能:终端可在非限制区内发送、接收点对点及广播短消息,具备双向语音通信功能和集群调度通信功能;终端在限制区内无信号发射,上行业务不可用,只可接收点对点及广播短消息;终端可在限制区和非限制区自动切换;可通过操作台发送点对点及广播短消息。
  3.2 系统结构
  红沿河核电无线通信系统主要由无线接入设备、无线控制设备、调度设备、短消息中心设备、终端设备、室内网络覆盖设备组成。红沿河McWiLL无线通信系统如图1所示。
  3.3 系统功能
  红沿河核电站采用McWiLL改进版技术方案,通过系统和无线终端的配合,无线终端自动识别限制区和非限制区,并可在限制区和非限制区自动切换,且主机设备可通过标准接口同有线语音电话系统互联,实现无线通信系统终端与固定电话之间的语音通信。