摘要：本文简单的介绍了无线宽带的接入技术以及无线通讯系统的组成方式。并从LTE和WI-FI两种技术的频段、安全性、覆盖面积、语音质量以及基站的性能几个方面进行对比。对于核电项目的通讯技术的选型有着一定的参考意义，综合各个方面来看，WI-FI技术更加适合作为无线通讯技术系统使用在核电厂中。
关键词：技术选型；无线通讯；核电站
作为核电站的通讯系统的下辖子系统之一，无线通讯系统是场内重要部门间的无线通讯手段，同时与有线的通讯系统相互补充。随着科学技术水平的进步，无线集群和PHS为主的老式无线通讯已然被社会所淘汰了，新一代的更加符合时代进步的无线通讯技术日渐成熟，以现阶段的WI-FI和LTE技术为首。本文针对两种不同的无线技术进行综合的比对分析，试着找出更适合现代化核电厂内的无线通讯技术系统。
一、无线宽带接入技术
现阶段，宽带的无线接入技术的种类繁杂，不同的技术都有着不同的特点和优势领域。主流的无线宽带的接入技术主要有两种：WI-FI和LTE。
WI-FI即是无线保真技术，是无线局域网的代名词，是由WI-FI联盟所提出的一种短程内的无线传输技术。这种技术可以在百米范围内，支持不同种类无线电信号的接驳，这种技术退出的目的就是提高基于IEEE802.11标准的各种网络设备之间的连接性和互通性，伴随着技术的发张和进步，以及IEEE802.11a/b/n/g/ac等一系列的标准的涌出，IEEE802.11这个技术标准已经被统称为WI-FI。
LTE即是长期演进技术，是一种广域网下的无线技术的代表，是3.5G下HSDPA走向4G的一个过渡技术，也被称为3.9G，可以展示给用户优于3G的上下行速度。
二、无线通讯系统的组成
（一）LTE系统的组成
LTE系统的主要构成是核心网的设备EPC加上eNodeB基站组成，采用的是全IP的网络结构设计，具体的设计如图1所示
图1 LTE结构示意图
（二）WI-FI系统的组成
WI-FI系统主要是由核心网的设备MCU和AP也就是无线访问接入点组成，在架构上也是采用的全IP的设计，具体架构如图2.
图2WI-FI结构示意图
通过对比可以看出，尽管两种无线通讯系统采用的是不相同的技术，但是在架构上都是采用全IP结构的组网形式，都有相似的网络结构。
三、两种系统的对比
（一）频段
从波段的角度分析，WI-FI采用的是开放的2.4GHz/5.8GHz，不在无委会的频率管制内，所以也无需缴纳费用。在最新的802.11ac标准之下，带宽可以高达1750MHz。802.11n的标准下也是可以达到300MHz的频率，完全可以达到数据、语音和超高清视频的传送基本要求。对比之下LTE系统采用的1.4G/1.8G的波段，在整个波段内，一定要向无委会申请，同时还要接受相关部门的管制，每年还需要缴纳一定的使用费率。并且LTE所使用的波段，是各种大型行业的公共波段，用户的数量极大，波段相对比较分散同时带宽也要受到限制，最大的带宽不可以超过20MHz。相关的申请手续比较复杂和繁琐。
（二）覆盖面积
WI-FI的基站在开阔的地带的覆盖面积大概是半径为500m的圆形区域，在室内环境中有着30m-100m的覆盖距离。LTE的基站基本可以实现最大半径为30Km的覆盖面积，小蜂窝式的基站也可以达到3km的最大半径信号覆盖。相对于核电站的工厂属性，厂区面积不是很大，但是场内的建筑物相对较多，同时每个建筑物内的房间数目也比较多，同时建筑物的结构都是钢筋混凝土，这样的环境比较不利于无线信号的传输。对比而知，在厂区外的空旷环境的覆盖可以由单基站覆盖面积更大的LTE基站完成，可以使用较少的单基站就能够实现整个厂区外部环境的覆盖。
（三）安全性
在核电厂之中，KRG、DCS等仪器控制系统对于核电站的整体安全有着无可替代的作用。因此，在无线通讯系统的选择上，优先要考虑无线传输电波是不是会对厂内的仪器控制系统产生干扰和影响，是不是会影响整个核电厂内的安全。
WI-FI技术采用的结构是微微蜂窝，其基站的发射功率仅为0.1W，而LTE的基站的发射功率处于0.5W-5W的可调范围之内。在我国的AO1000核电站的建设初期，经过严格的勘测和谨慎的设计，第一次选择了低功率的、拥有微微蜂窝结构的WI-FI无线通讯技术成为整核电站的第一通讯方式，可以在站内的任何的区域内使用。
（四）基站性能
就现在的普遍使用的商用的WI-FI基站来说，其最大的数据吞吐量可以达到300Mbit/s。单一的基站同时可以接入的用户数量不少于64，同时并发的童话数量可以达到20个。LTE的基站最大的吞吐量有20Mbit/s。单一的基站同时可以容纳的在线用户数量为1500，并发的群组数量为450个。就核电厂来说，WI-FI的单个基站的20个并行通话数量已经足够保证整体的运维要求，同时拥有高数据吞吐量的WI-FI基站，可以更好的为更多的终端进行文件、图像以及视屏等大数据量的传输任务。
（五）语音质量
WI-FI和LTE两种系统都是采用IP数据包来实现语音通信的。不同的是，WI-FI系统为了保障更好的语音通话质量，全球的WI-FI的联盟使用IEEE802.e，并把IEEE802.e作为整个802.11网络QoS的进一步的衍生和推进。WI-FI多媒体全面指明了四种不同的连接内容，包括视频、语音、best effort和background。每种连接都可以定义不同的优先级，用来优化网络通讯的质量，保证网络内资源的稳定建立和连接。以此同时WI-FI多媒体可以优化WI-FI原始的终端用户的使用体验，在一个更加广泛和庞杂的环境之中，全面的提高数据、语音、视频和音乐的传输的质量。
结语：
本文对于LTE和WI-FI两种不同的无线通讯技术进行了简单的对比，对比主要集中在波段、基站性能、安全性、覆盖面积和语音的通话质量等方面进行了比较。两种无线的通讯系统都可以基本上满足核电厂的要求，但是在波段、安全性和通话质量的方面，WI-FI无疑是更好的选择；而在覆盖面积和基站性能的方面，LTE系统的优势比较明显。
参考文献:
[1]尹圣君.LTE及LTE-Advanced无线协议[M].北京:机械工业出版社，2015.
[2]景弋,陈航.核电站无线通信系统QoS机制的研究[J].办公自动化,2016(11).
[3]屈天佑.核电站棒电源机组供电开关的选型[J].电工技术,2016(2).
[4]黄燕辉,江江,董晨辉.TD-LTE无线通信系统在核电应用性探讨[J].电子测试,2018(1).
论文作者:王亨,康哲
论文发表刊物:《电力设备》2018年第31期
论文发表时间:2019/5/6
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