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1 引言

近些年来，无线通信技术飞速发展，无线网络和无线终端设备随处可见，它们在工业上的应用也趋向多样和成熟，然而，国内大部分核电厂的主要通信手段仍为有线通信，这种通信方式受到通信设备布置位置的制约，工作人员无法摆脱固定电话线缆的束缚，限制了核电厂生产工作的灵活性和高效性；随着生产岗位的通信需求量大幅提升，数字化、智能化技术在工业领域的迅速普及，要求核电厂必须引入无线通信技术。

为此，中核集团下属的在运、在建核电机组已经开始建设以5G技术为基础的核电厂生产无线网络，本文将对此进行简单介绍。

2 需求分析

为了便于协调资源、统筹规划，中核集团下属单位对核电厂的无线业务需求进行了分析，提出了设备/材料管理提升需求、场地/环境提升需求、工作活动管理提升需求、人员安全管理提升需求、信息化业务提升需求五个大类，以上业务需求要求网络应具备以下特征：

（1） 高带宽：设备/材料管理提升需求中有大量的视频传输业务，如“SPV设备或其他重要系统设备的监视”、“放射源、危化品状态监控”等实时视频通信，再加上网络中存在的其他数据和可能的大量终端并发等因素，网络应具有较高的带宽。

（2） 低延迟：工作活动管理提升需求中有部分功能对网络延迟的要求比较苛刻，如“应急响应”、“运行操作”中的远程监护，且网络后续可能会参与到电厂控制中，要求网络延迟必须较低。

（3） 海量物联网接入：设备/材料管理提升需求中有大量需要物联网支持的功能，如“重要环境参数连续监控”、“重要环境参数数据采集及预警”等，网络必须支持物联网接入或者融合。

（4） 高信息安全：由于将来可能会参与电厂控制，而核电厂又是民用核设施，安保等级较高，所以网络应具备较高安全性。

（5） 网络资源配置能力（QoS）：对于整套网络而言，其承载的所有业务功能都是数据，在实际运行时，必须对这些数据传输的优先级加以区分，保证重要业务的数据能够高质量、高保真的传输。

3 技术选择

当前，工业应用上较为成熟且广泛的无线通信技术有两类：移动通信技术和WIFI，且它们各自都已经进入到新一代技术——5G和WIFI6的高速发展时期，而两者均能为用户提供高带宽、低延时、泛连接的网络，主要技术特性对比见下表。

表3-1 5G和WIFI6主要技术特性对比

可以看到，在带宽和物联网接入方面，二者基本相当；在工作频段方面，WIFI6使用的是开放的频段，抗干扰能力较弱，5G使用的是国家授权的频段，抗干扰能力相对较强，在时延方面，5G更占优势；在安全性方面，我国在5G的加密算法、标准层面都占据着非常大的主导权，更加地自主可控，基于以上分析，生产无线网络采用了5G技术进行建设。

4 需要关注的问题

在选定技术后，还应当确定一些可能会影响建设的关键性问题，主要包含：

1、建设方式

网络的建设方式有两种——公网与专网，若仅从速率、频段、物联网接入能力等基本特性来看，二者相差无几，但对于核电厂，生产无线网络需要完全处在其管控之下，数据应最大限度的保证不出厂区，这就要求厂区内需要设置核心网，且有足够的配置以保障网络安全，因此，生产无线网络采用了专网方式进行建设，这种方式也使得核电厂能够方便的按照自身需求调整一些网络参数，如上下行速率配比、SIM卡授权数量等。

2、电磁兼容

核电厂内存在大量对电磁干扰敏感的电气、仪控设备，需要确保无线网络的部署和应用不会对电厂设备造成干扰，并在电厂内的电磁环境下确保网络设备自身的稳定运行，为此，网络设备要进行严格的电磁兼容性测试，包括抗干扰测试和现场射频测试，满足相关标准的要求，此外，设备应具有调整发射功率的功能，尽可能避免出现电磁干扰。

3、信息安全

生产无线网络应满足信息安全等级保护的相关要求，其依据是GB/T 22239《信息安全技术 网络安全等级保护基本要求》（以下称《等保要求》）；经过对比核电厂通讯系统、DCS系统，以及对国家能源局发布的《电力监控系统安全防护总体方案》和生产无线网络将来会逐渐介入核电厂控制这一趋势的综合考量，生产无线网络信息安全建设目标确定为等保三级：

具备第三级安全保护能力：应能够在统一安全策略下防护免受来自外部有组织的团体、拥有较为丰富资源的威胁源发起的恶意攻击、较为严重的自然灾害，以及其他相当危害程度的威胁所造成的主要资源损害，能够及时发现、监测攻击行为和处置安全事件，在自身遭到损害后，能够较快恢复绝大部分功能。

4、设备耐辐照

核电厂内高辐射剂量区域的核辐射会影响5G设备的正常使用，为了保证设备的使用寿命，应尽量将设备布置在低辐射剂量区域，必要时还应考虑增加防辐射外壳等措施，并且严格控制辐射区移动终端与非辐射区移动终端的交叉使用。

5、布置方式

生产无线网络应覆盖整个核电厂的厂区，包括厂前区和生产区。

厂前区为核电厂的生活、办公区域，该区域内的建筑与普通的民用建筑相同，可与民用5G网络一样，采用宏基站进行广域覆盖，对于地下停车场这类覆盖效果较差的地方使用少量皮基站补盲。

生产区为核电机组所在的区域，该区域由反应堆厂房及其辅助厂房（核岛）、汽轮机厂房、BOP厂房等生产厂房组成，为了保证机组安全、防止放射性物质外泄，大量厂房墙体非常厚，且没有窗户等与外界连通的出口，另外，厂房内还有大量的大型机械、电气设备及金属门等信号屏蔽作用较强的物体，这些因素导致生产区成为了无线网络难以覆盖的“信号孤岛”，对此，室外部分仍使用宏基站覆盖，室内则采用一个房间内设置一个或多个皮基站、无源天线实现覆盖。

5 总结

本文从需求、技术选择以及需要关注的问题三方面对核电厂生产无线网络进行了简单的介绍，旨在为读者提供大致了解核电厂生产无线网络的素材，限于篇幅，对文中涉及到的内容以及网络建设过程中遇到的一些关键性问题无法详尽阐述，请读者见谅。

参考文献

[1]  杨利彪  核电厂无线通信网络技术选择[J]. 电气应用，2021(11)：77-83

[2]  华为  WI-FI6与5G技术及应用场景白皮书 2019.8