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(多图) 200M速率电力线Modem设计与实现

ASOKA美国公司深圳研发中心 冯瑞明?? 2008年07月30日 ?? 收藏0

  电力线上网的优缺点

  电力线通信(Power line Communication)简称“PLC”,是一种利用输电和供电的电力线进行高速数据传输的技术。

  1 电力线传输的优点

  电力线遍布城市和乡村,其覆盖面是任何网络无法比拟的,有利于电力线通信(PLC)网络的推广。PLC通过电力线传输数据,不需要增设更多的线路及设备,只需将调制解调器插入电力插座就可以通信,使用简单,成本低廉,有利于信息资源共享和家电上网。

  PLC除了施工中的明显优势之外,在总体价格上也存在优势。随着市场的发展,以前相对比较高的电力线上网IC价格在逐步的下降,目前PLC在单线成本上与xDSL、电缆调制解调器相当。

  在速率上,电力线上网经过14Mb/s、85Mb/s,目前已经迎来了200Mb/s的时代。200Mb/s的带宽足以满足以后数字家庭的安全、教育、娱乐等要求,是数字家庭理想的骨干网络。

  2 电力线传输需要解决的问题

  因为电力线网络设计的目的是为了传输电能,只是因近些年来市场的需求才作为家庭网络的信息接入方式之一。电力线传输所存在明显的缺点就是噪声大和安全性低的问题。尽管电力线可以作为高速通信的一种备选介质,但电力系统的基础设备并不具备提供高质量数据传输服务的功能,家庭电器产生的电磁波会对通信产生干扰。另外,采用电力线上网服务,是一种共享带宽的技术,用户上网时的速度,取决于当时会有多少用户上网。如果很多用户同时上网,传输速度相对就较慢。

  对于高速PLC技术的快速发展,各国反应不一致。欧盟和美国政府已明确表示支持高速PLC技术的应用,把PLC跟其他通信技术同等对待。日本要求高于10kHz频段的PLC设备必须得到许可,但在10~450kHz频段范围内的PLC设备无须获得许可,但需要进行公告。目前我国信息产业部还没有制定PLC规范和颁发运营许可证。

  HomePlug AV技术规范简介

  HomePlug AV是由电力线通信技术领域的权威国际机构——家庭插电联盟(HomePlug)制定。此机构自2000年成立以来,陆续制定了一系列的PLC技术规范,包括HomePlug 1.0、HomePlug 1.0-Turbo、HomePlug AV、HomePlug BPL、HomePlug Command&Control,形成了一套完整的PLC技术标准体系,基本上覆盖了所有电力通信技术的应用领域。

  HomePlug AV是PLC有关音频/视频宽带家庭网络的技术规范,它支持多个数据和视频流的分配,包括遍布整个家庭的高清晰度电视(HDTV)和标准清晰度电视(SDTV),支持家庭娱乐应用,包括HDTV和家庭影院。

  HomePlug AV采用的基本技术特征是:HomePlug AV在物理层采用具有高级前向纠错、通道预估和自适应能力的OFDM。而在MAC层则综合使用具有QoS保证的TDMA时分多址有序接入和CSMA竞争接入两种方式,并通过快速自动重发请求(ARQ)可靠传送。HomePlug AV支持TDMA和FDMA,即兼容时分多址和频分多址,以便兼容BPL宽带接入。HomePlug AV前向兼容HomePlug 1.0。HomePlug AV协议栈支持多种上层协议,如802.3、IP 和UPNP。

  HomePlug AV电力线调制解调器硬件结构及设计要点

  1 电力线调制解调器硬件框图

  从硬件框图我们可以看出,此方案是一个单芯片的方案。INT6300为INTELLON公司生产的内核为ARM926EJ-S 32位RISC处理器。系统的软件存储在大容量的SPI FLASH中。在此系统中,我们选择的SPI FLASH容量大小为16Mb。我们可以设置系统启动时,启动代码存放在SPI flash中。当系统启动时,所有的程序复制到SDRAM中。

  INT6300有三种工作模式:MII PHY模式、MII MAC模式、PCI模式。在此,我们设置INT6300工作为MI MAC模式。和REALTEK公司的PHY CHIP相连,提供一个RJ45接口连到用户的网口上。

  I60是INTELLON公司设计的一个驱动IC。当网口过来的数字信号通过MII接口传到INT6300,INT6300内部的AFE(模拟前端)电路变为模拟信号,经过I60放大电路放大,经过耦合器耦合到电力线上。发送到电力线上的信号频率范围是:2~28MHz。

HomePlug AV电力线调制解调器硬件框图

图1 HomePlug AV电力线调制解调器硬件框图

  电力线接收部分为一个LC的带通滤波电路。我们可以很容易的想到这个带通滤波的频率范围是2~28MHz。经过带通滤波电路出来的信号送到INT6300的AFE接口,INT6300把模拟信号变为数字信号,通过MII接口送到 RJ45上。


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200M? 电力线? Modem? PLC?

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