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以美國核電站的產業標準和實踐做參照可以看出，在中國的AP1000核電站內設置、使用無線電話系統的要求是合理的，代表了目前先進核電設施的設計與運營的技術趨勢，會對未來核電站的高效、安全生產起到積極作用，并且可以帶來直接的經濟效益。由此可見，根據核電站技術和實踐的新趨勢，在核電站內部使用無線電話系統是可行的。只要選用的技術和產品符合相關的電磁兼容和射頻干擾標準，就可以用于核電站內與安全性非直接相關的功能。對于高水平的核電站，不僅必須部署無線電話系統，而且該系統是核電站各階段作業中，員工之間通信時首選的通信系統。

AP1000無線通信系統的特點

AP1000核電站要求在核島內與核島外提供具有針對性的解決方案，既要滿足島內微功率條件下的有效覆蓋，又要滿足島外大范圍條件下的手持終端有效接入，同時保證手持終端在兩種不同的無線環境要求下進行有效的切換和統一管理。核電站需要無線覆蓋的區域分為兩種，限制區域（主要指核島內）和非限制區域（主要指核島以外）。限制區域內無線系統天線和手持終端的使用，不得對其他重要儀控設備產生干擾，影響反應堆的正常運行。設計規格書中要求基站天線和手持終端的發射功率都不得超過100mW，產生的電場強度在1m處不超過134dBuV/m(3.76V/m)的安全范圍。關于移動設備的功率P與電場強度Vd、距離d的關系可以由以下公式表示為AP1000核電站無線通信系統的特殊要求主要包括：1）系統網絡構架簡單可靠，島內外統一管理。2）基站分為限制區基站和非限制區基站，限制區天線發射功率受限（不超過100mW），非限制區基站功率不受限。3）終端設備能快速甄別限制區和非限制區，并且智能切換。4）在國內具有合法頻段，具有合法的無線設備核準認證。5）室外覆蓋面積要求，單基站天線覆蓋超過4648m2。

技術方案選型

目前比較適合選用的無線通信技術，有5個候選方案，即小靈通（PHS）、大靈通（SCDMA）、無線集群通信（wirelesstrunk）、多載波無線信息本地環路（McWiLL）、Wi-Fi。

（1）小靈通（PHS）小靈通是個人移動通信系統（PHS）的俗稱。小靈通是綠色環保的通信系統，在日本是唯一允許在醫院使用的無線通信系統。小靈通的基站發送功率小于500mW，基站支持遠程供電，安裝非常方便。小靈通手機具有超低輻射，發射功率只有10mW，功耗低，待機時間長。并且，由于采用數字技術和信道動態分配技術，使得小靈通頻率利用率非常之高，而相應的系統建設成本很低，擴容方便。采用32KADPCM語音編碼，話音通話質量高，可與固話相媲美。小靈通的技術局限性一直困擾著小靈通的發展，其主要技術局限性在于：1）基站覆蓋范圍較小小靈通大多采用發射功率20mW的小功率基站，基站的低發射功率直接影響了通話質量，雖然后期采用了500mW的大功率基站，擴大了基站的覆蓋范圍，改善了通話質量，但是覆蓋范圍仍然較小。一般來說，10mW基站的覆蓋范圍為150～300m，500mW基站的覆蓋范圍為200～500m，考慮到核電站限制區基站的發射功率不能超過100mW，因此理論上必須每隔200～300m就需要設立一個小靈通基站，以消除網絡盲區。2）建筑物室內信號較弱小靈通空中傳輸信號頻率高，折射和穿透能力差、損耗大，衍射和電波繞射能力差，傳播主要靠直射、反射。同時，由于發射功率小，信號穿透性較差，會導致室內通話質量不太好的現象。3）兼容性問題嚴重目前，小靈通網絡還沒有制定全國性的嚴格、統一的規范和標準，實際網絡運行時各廠商兼容性差。4）頻段問題會面臨困境小靈通目前所使用的頻段是1900～1920MHz，該頻段將讓位于中國的第三代移動通信TD-SCDMA，政府相關管理部門已明確要求所有1900～1920MHz頻段無線接入系統應在2011年年底前完成清頻退網工作，因此在頻段申請方面小靈通將會面臨巨大的困境。

（2）大靈通（SCDMA）大靈通是以SCDMA技術作為接入手段的無線技術。SCDMA是一種同步碼分多址無線接入系統。它是擴頻通信系統，平均信號能量低于噪聲水平。同時SCDMA采用的是直接序列擴頻，就是用具有高碼率的擴頻序列在發端擴展信號的頻譜，而在收端用相同的擴頻碼序列進行解擴，把展開的擴頻信號還原成原來的信號，故多個擴頻設備可共用各自的擴展碼。SCDMA系統最大的特點是保密，因為我國具有完整的自主知識產權，可以根據政府安全部門的要求增加保密措施，可以滿足政府等專網的特殊需求。SCDMA占用的頻率由無線電管理局專門劃撥。SCDMA實現了全基站系統及手機的加密。SCDMA無線手機平均發射功率為50mW，不輻射低頻無線電波，其基站的覆蓋半徑約為4000m，遠遠大于小靈通的最大500m覆蓋半徑。SCDMA的缺點也是顯而易見的，其信道容量小，頻譜利用率低，單頻點只支持30個左右的并發語音業務。SCDMA一般全向或3扇區組網，網絡規劃相對簡單，但是基站安裝調試特別是擴容情況比較復雜，工作量大。SCDMA數據應用能力不強，只應用在9.6bps左右的單路語音業務，每個終端用戶獲得的傳輸速率有限，所以目前SCDMA主要定位于話務量小，應用在農村，偏遠地區的語音業務。

（3）無線集群通信（wirelesstrunk）無線集群通信是20世紀80年代初發展起來的一種通信方式。所謂集群通信，它是指由中央控制器集中控制和管理系統中的每個信道，并以動態方式迅速把空閑信道分配給發起呼叫的用戶，通話完成后又將該信道收回給等待的用戶使用的通信方式。在此集群通信出現之前，無線通信系統都是工作在單信道工作方式，即在一個基站中，特定的用戶只能與指配給他的信道聯系，而無法使用其他的信道。每個信道分配若干固定的用戶，這樣，只要該信道被一個用戶占用時，其他用戶的通信即被阻塞。而為了降低阻塞率，通信中使用了這種集群的方式，提供一定數量的信道，移動站的信息可以利用這些信道從一點傳向另一點，這樣，多個信息就可以利用相互獨立的信道在這些點之間同時傳送，這些信道為所有的移動站公用。因此，集群通信系統極大地提高了頻道使用率。集群系統具有共用頻率、共用設施、共享覆蓋區、共享通信業務、信道共用增強系統功能等特點。無線集群系統是一種先進的高級移動指揮調度系統，是一種資源共享、費用分擔、可為用戶提供優良服務的多用途、高效能而又廉價的專用移動通信系統。但是，無線集群通信的缺點也非常突出。首先，其通用性差，國際電信聯盟（ITU）根據世界各國提交的集群通信系統標準共制定了EDACS、TETRA、DIMRS、IDRA等7個數字集群通信系統的國際標準，不同的標準造成了一定的設備壟斷性。其實，無線集群通信的發射功率一般是數十瓦，遠遠超過了規格書的要求，電磁干擾會非常嚴重。

(4）多載波無線信息本地環路（McWiLL）McWiLL，即多載波無線信息本地環路，是我國擁有完全自主知識產權的新一代寬帶無線接入技術，是我國自主創新的SCDMA無線接入技術的寬帶演進版本的別名。是在現有大規模商用的窄帶SCDMA技術的基礎上，國內自主研發的集智能天線、CS-OFDMA、增強零陷、信道跟蹤和預測、動態信道分配、頻空聯合檢測等核心技術為一體的寬帶無線通信系統。McWiLL系統采用分布式架構，其接入技術以其獨特的碼道設計和無線技術處理解決了寬帶無線數據通信基礎上的窄帶語音通信，實現了二者的完美結合。McWiLL系統能夠提供高效語音、集群對講和寬帶數據接入業務，可以很好地滿足核電行業專網用戶的語音調度和數據傳輸要求。

作為完全自主知識產權的無線通信技術，McWiLL無線寬帶接入技術獲得了國家在無線電頻率資源分配方面的大力支持，擁有獨特的頻率優勢。目前McWiLL擁有1785～1805MHz/406.5～409.5MHz兩段授權頻率。同時，McWiLL是國內唯一的一個分配了專用頻率并制定了行業標準的寬帶無線接入技術。McWiLL系統也有很明顯的缺點：首先是規范化的問題，McWill雖然具有完全自主知識產權，但是如果不能夠納入國際標準，將極大地限制自身的發展，這點問題是致命的。其次，由于支持McWiLL的企業和系統豐富程度不如其他通信系統，因此，在McWiLL設備的多樣性方面，定制能力有待提高，終端的豐富程度有待加強。再次，根據規格書的要求，微功率天線發射功率不超過100mW，McWiLL的發射功率一般是數瓦，電磁干擾會比較嚴重。

(5）Wi-FiWi-Fi是WirelessFidelity的縮寫，意指無線高保真。Wi-Fi技術是基于IEEE802.11協議的無線通信技術，目前正在使用的通信標準為IEEE802.11a、IEEE802.11b和IEEE802.11g技術。無線接入和高速傳輸是Wi-Fi的主要技術優點，其中IEEE802.11b最高速度為11Mbps，IEEE802.11a與IEEE802.11g的最高速度為54Mbps。現在多用的IEEE802.11b與IEEE802.11g設備使用的頻段為2.4～2.4835GHz的免許可頻段，在頻率資源上不存在限制。基于Wi-Fi的VOIP技術就實現了無線語音通信功能。VOIP是VoiceOverInternetProtocol的縮寫，它通過對語音信號進行編碼數字化、壓縮處理成壓縮幀，然后轉換為數據包在網絡上進行傳輸，最后在接收端將這些語音數據包串起來，經過解壓處理后，還原成原來的語音信號以供接聽者接收。采用Wi-Fi技術的天線發射功率以及手持設備功率均可以調到100mW以下，電磁干擾小，符合AP1000規格書的要求。

Wi-Fi技術也有它的不足之處。首先它的覆蓋面積有限，一般的Wi-Fi網絡覆蓋面只有300m左右。其次它的高速移動性不佳，只有在靜止或者步行的情況下使用才能保證其通信質量。最后Wi-Fi技術存在著一定的安全隱患，由于是使用2.4GHz開放頻段，Wi-Fi的加密方法和無線通信的開放特性使Wi-Fi通信容易被攔截，如果沒有可靠的加密手段將難以保證其通信安全。綜合對比5種無線通信技術后，我們可以看出，只有基于Wi-Fi的無線通信系統是滿足AP1000核電站無線通信系統的所有要求，適合在核島內這一特殊環境下使用的。針對其固有的不足之處可以通過適當的技術手段改進。1）適當地增加AP數量以保證其網絡覆蓋的完整性。由于核島內特殊的結構，無線信號都衰減比較大，只有通過計算、深化設計并現場驗證其AP數量和布點的合理性，才能保證無線網絡的完整覆蓋和語音通話質量。2）在核島內一般不會有人員高速的移動，只要保證在無線通信信號覆蓋的范圍內，無論是核島內還是核島外都可以不受地理位置的限制進行任意移動通信。3）針對2.4GHz開放頻段，WEP、MAC等常用的加密手段并不能完全保證信息安全，設計方提出了采用美國聯邦信息處理標準FIPS140-2的加密技術，運行在FIPS模式下以確保足夠的信息安全并防范網絡攻擊，保證核電站無線通信系統的信息安全。基于Wi-Fi的無線通信系統所有的系統部件通過IP網絡連接在一起，這是網絡基礎設施。

便攜式無線終端是移動設備，滿足系統的基本需求。系統核心是IP調度通信服務器，它提供電話交換功能與調度能力。IP調度通信服務器與無線網絡控制器和無線語音質量控制器構成主要控制單元。其中，無線網絡控制器是無線系統基礎設施的重要組成部分，而無線語音控制器確保語音質量不會受損。

結束語

通信技術的高速發展和完善，極大地提升了生產生活中的溝通效率。EPRI充分認識到無線通信的積極作用，為了給核電工業提供在核電站中采用和部署無線通信系統的指南，在2002年，EPRI了電站無線技術指南，并在2006年對該指南進行了進一步的修訂。在這個最新版本的技術報告中，EPRI提出在現代無線通信技術中，基于IEEE802.11標準的無線局域網WLAN是最適合大型工業設施應用條件下的技術；該報告進一步指出無線局域網上的語音應用VoWLAN是WLAN技術的三大應用之一，在核電站應用中，VoWLAN不僅可以提供員工之間的語音通信，而且還可以進一步集成到核電站的整體作業流程中，實現機器、設備的自動語音通報和報警。國內核電站第一次提出了將無線通信系統作為常規事務和應急處理時的首選通信方式，這是第三代核電技術AP1000的創新點之一。考慮到核電站 線通信解決方案的發展趨勢、技術成熟與發展方向、終端及運營維護成本等因素，在核電站建設一套專用的低功率、低干擾、抗輻射的無線通信系統必將是國內核電站通信建設的發展方向。

作者：趙忻單位：國核工程有限公司