衛(wèi)星通信在長北天然氣開發(fā)項目RIG1中的應(yīng)用

摘要：為了保障長北天然氣項目鉆井現(xiàn)場的日常通信，經(jīng)過方案設(shè)計并結(jié)合實(shí)際情況，項目組IT建設(shè)部門決定在鉆井現(xiàn)場實(shí)施衛(wèi)星通信。在本論文中，簡單介紹了現(xiàn)代衛(wèi)星通信技術(shù)及其在長北天然氣項目中的應(yīng)用，并對部署實(shí)施及應(yīng)用過程中的實(shí)際問題進(jìn)行了分析，提出了自己的改進(jìn)建議。

關(guān)鍵詞：衛(wèi)星通信；長北項目組；RIG1；VSAT

前言

長北天然氣開發(fā)項目是由中國石油與天然氣股份有限公司和殼牌中國勘探與生產(chǎn)有限公司聯(lián)合組成工作組并進(jìn)行開發(fā)管理的一個中外合作項目。由于鉆井施工場所處于邊遠(yuǎn)地區(qū)，公眾通信基礎(chǔ)設(shè)施相當(dāng)薄弱，這使數(shù)據(jù)和信息的傳遞遇到很大困難，也給殼牌的現(xiàn)代化的辦公帶來很大挑戰(zhàn)。例如人員之間的交流，以及數(shù)據(jù)的傳遞，工作效率難以得到大幅度的提高。如何能夠高效、低成本的實(shí)現(xiàn)鉆井現(xiàn)場與控制中心的多業(yè)務(wù)通訊（包括通話、實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸、及其它數(shù)據(jù)傳送等），便成為迫切需要解決的問題。

由于鉆井現(xiàn)場初期要求盡快實(shí)現(xiàn)語音及數(shù)據(jù)的通信，使得IT部門沒有充足的時間規(guī)劃實(shí)施光纖和微波等通訊方案，加之現(xiàn)有地面通信條件的限制，就近的供應(yīng)基地（Supply Base）無法及時提供網(wǎng)絡(luò)及語音的通信，因此項目初期決定采用衛(wèi)星接入的解決方案。

一、衛(wèi)星通信技術(shù)簡介

衛(wèi)星通信傳輸技術(shù)是利用衛(wèi)星通信的多址傳輸方式，為全球用戶提供大跨度、大范圍、遠(yuǎn)距離的電視和數(shù)據(jù)廣播、定點(diǎn)式數(shù)據(jù)通信、以及漫游和機(jī)動靈活的移動通信服務(wù)，是陸基通信系統(tǒng)的擴(kuò)展和延伸，在邊遠(yuǎn)地區(qū)、山區(qū)、海島、受災(zāi)區(qū)、遠(yuǎn)洋船只和遠(yuǎn)航飛機(jī)等應(yīng)用場所更具獨(dú)特的優(yōu)越性。按照系統(tǒng)采用的技術(shù)，衛(wèi)星通信系統(tǒng)可分為靜止軌道衛(wèi)星系統(tǒng)、中軌道衛(wèi)星系統(tǒng)和低軌道衛(wèi)星系統(tǒng)。靜止軌道衛(wèi)星系統(tǒng)技術(shù)成熟，成本相對較低；低軌道衛(wèi)星系統(tǒng)具有傳輸延時短、路徑損耗小、易實(shí)現(xiàn)全球覆蓋和避免了靜止軌道的擁擠等優(yōu)點(diǎn)；而中軌道衛(wèi)星系統(tǒng)則兼有上述兩種系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)。近年來隨著Internet的迅速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)上出現(xiàn)了大量多媒體信息，使得原來本已擁擠的通信線路更加緊張。在現(xiàn)實(shí)條件下，Internet在現(xiàn)有的覆蓋全球的電信網(wǎng)絡(luò)之上實(shí)現(xiàn)完全陸基連接方式是不可能的。因此，許多跨國公司把解決方案寄托在衛(wèi)星通信網(wǎng)上。

和地面通信網(wǎng)絡(luò)相比，衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)有著許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。首先，極高的工作頻率為高帶寬的數(shù)據(jù)傳輸提供了可能，其Ku波段工作11-18GHz，Ka波段工作在18-31GHz，很容易實(shí)現(xiàn)上百兆的傳輸能力；另外，衛(wèi)星覆蓋面廣，采用地球同步靜止軌道衛(wèi)星，運(yùn)行在36000公里的高空，只需三顆衛(wèi)星就能覆蓋到地球的每一個角落。但是由于36000公里的高空距離所造成的240毫秒的空間延時，無法實(shí)現(xiàn)實(shí)時信息傳輸。低軌道衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)可以減少無線空間傳輸時延，但需要發(fā)射更多的衛(wèi)星才能覆蓋全球，如Motorola公司的衛(wèi)星系統(tǒng)由66顆衛(wèi)星組成。

二、長北項目衛(wèi)星通信目標(biāo)

（一）實(shí)現(xiàn)RIG1與項目組北京及其他外地辦公室的語音和傳真互通

RIG1鉆井現(xiàn)場缺乏地面通訊基礎(chǔ)設(shè)施，工作人員無法長時間使用移動電話作為工作交流和通信，首先需要解決的就是語音的交流問題。因此衛(wèi)星通信的首要目標(biāo)是：鉆井現(xiàn)場辦公室通過普通的電話等自備通信設(shè)施，實(shí)現(xiàn)與北京辦公室各個部門之間穩(wěn)定可靠、清晰的語音通話和傳真互通，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)與成都，西安，盤錦，Miri（馬來西亞）等地項目組成員的語音交流和傳真互通。

（二）實(shí)現(xiàn)RIG1與項目組北京辦公室Shell專網(wǎng)的數(shù)據(jù)互通

項目組北京辦公室使用的是Shell的專網(wǎng)，有專線連接到外部公網(wǎng)Internet，公網(wǎng)用戶可通過VPN撥號方式進(jìn)入到公司專網(wǎng)，這在一定程度上和長慶油田公司的網(wǎng)絡(luò)是同一性質(zhì)。由于Shell在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)上有比較嚴(yán)格的要求，項目組成員基本都使用Shell的GI系統(tǒng)計算機(jī)。因此在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時必須要符合Shell的安全性，可靠性等要求。

因此，綜合各種因素，最終決定在RIG1和北京辦公室間架設(shè)專線接入到Shell專網(wǎng)。具體實(shí)施方式是榆林通過衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)落地到北京，然后在落地點(diǎn)租用專線接入到北京辦公室專網(wǎng)。此種方式下，服務(wù)質(zhì)量和安全問題皆有比較大的改進(jìn)。

三、衛(wèi)星通信接入后網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀

（一）北京辦公室

配置NetPerformer SDM-9230一臺，連接租用專線，以E1/G.703接口連接網(wǎng)通北京地球站，通過V.35接口連接Cisco路由器（該路由器為Cisco7206，與后來連接榆林基地Supply Base的路由器為同一臺）。

（二）RIG1井場辦公室

為RIG1配置中國網(wǎng)通 VSAT小站系統(tǒng)一套，NetPerformer SDM-9230一臺，配置4口FXS模塊2個，可連接8部電話/傳真機(jī)。SDM9230具有2個10/100Mb接口，連接VSAT小站，V.35連接Cisco路由器。

（三）語音及數(shù)據(jù)傳輸描述

RIG1辦公室計算機(jī)用戶經(jīng)過交換機(jī)，路由器連接到NetPerformer，然后經(jīng)過衛(wèi)星通道后連接到北京辦公室專網(wǎng)。其專用應(yīng)用、文件下載、Email傳輸?shù)扰c在北京總部的使用方式完全相同。

（四）網(wǎng)管系統(tǒng)

在長北項目中僅有北京辦公室和RIG1辦公室2個點(diǎn)，由于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模比較小，采用手工的Console、TELNET、FTP等手段已基本可滿足管理需求，加之NetPerform沒有IP配置，僅作為透傳配置，整個通訊通道主要還是靠路由器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，而語音傳輸更多的是依賴衛(wèi)星通道的質(zhì)量。因此，沒有安裝網(wǎng)管工具。

（五）安全保證

從RIG1到北京辦公室全程租用中國網(wǎng)通專用線路，其間不經(jīng)過公網(wǎng)，安全性得以大大提高。

四、長北項目衛(wèi)星通信中的故障案例與不足

（一）有較大的延遲

經(jīng)過實(shí)際使用測試，長北項目中的衛(wèi)星通信延遲平均為700ms左右，造成用戶使用中，特別是email和網(wǎng)頁瀏覽速度很慢。當(dāng)然這和殼牌計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)使用中的一些實(shí)際問題是相關(guān)的，比如郵件服務(wù)器，打印服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)硬盤存儲服務(wù)器等都位于北京機(jī)房，當(dāng)用戶有郵件和打印請求時就會由于衛(wèi)星延遲而造成用戶視覺上的“慢” 。

（二）通信對衛(wèi)星及地面線路的通道質(zhì)量依賴性強(qiáng)

從前面描述的故障中可以看出，當(dāng)線路出現(xiàn)誤碼或丟包時， 通信因為硬件端口的不穩(wěn)定而幾乎不可用。

五、對RIG1與北京辦公室衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)的幾點(diǎn)建議

（一）在條件允許的情況下，將部分網(wǎng)絡(luò)服務(wù)改為本地服務(wù)，例如打印機(jī)。

（二）當(dāng)供應(yīng)基地（Supply Base）的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)完成后可調(diào)整井場通信形式，由衛(wèi)星通信改為微波傳輸?shù)交兀缓蠼?jīng)過專線到達(dá)北京辦公室。衛(wèi)星設(shè)備可以調(diào)整到其他地面條件不具備的現(xiàn)場進(jìn)行臨時通信使用，或者作為井場語音備份。