200M速率電力線Modem設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　3 電力線調(diào)制解調(diào)器設(shè)計(jì)要點(diǎn)

　　在復(fù)位信號(hào)的上升沿，INT6300讀取配置信息，正確的設(shè)置自己的工作狀態(tài)。
在此，我們?cè)O(shè)置HM_SEL[1:0]=01，INT6300工作在MAC模式。BM_SEL=1，系統(tǒng)從SPI FLASH啟動(dòng)。CFG_SEL＝1，SDRAM的配置信息來(lái)自SPI FLASH。

　　INT6300要求一個(gè)精確的系統(tǒng)時(shí)鐘晶振時(shí)鐘電路如圖2所示。

圖2 晶振時(shí)鐘電路

　　晶振Y1請(qǐng)選用基頻晶振。如果選用了泛音晶振，可能起振后的頻率不在37.5MHz這個(gè)頻點(diǎn)上。當(dāng)選用的晶振精度不是很高的時(shí)候，可以用 C1來(lái)調(diào)整系統(tǒng)時(shí)鐘的頻率。R1提供DC反饋電壓，R2限制晶振的電流大小，R3限制IC的AFE部分時(shí)鐘輸出電流，用于降低輻射和減小振鈴。

圖3 推薦PLL電源部分濾波電路

　　INT6300內(nèi)部集成PLL電路倍頻75MHz的系統(tǒng)主時(shí)鐘產(chǎn)生數(shù)字處理要求的更高的時(shí)鐘。PLL部分有單獨(dú)的電源和地，因此要求外部電路提供濾波功能，盡量減小系統(tǒng)噪聲耦合進(jìn)PLL電路。這樣PLL電路產(chǎn)生的時(shí)鐘的抖動(dòng)能降到最小。推薦的濾波電路如圖3所示。
INT6300設(shè)置為MAC工作模式，在此模式下，INT6300提供4個(gè)狀態(tài)燈指示系統(tǒng)的不同工作狀態(tài)。系統(tǒng)狀態(tài)工作表如表1所示。

　　4 電力線上傳導(dǎo)的頻譜特性圖

　　從電力線傳導(dǎo)頻譜特性圖上，我們可以清楚的看到我們使用的頻率范圍是2～28MHz的范圍。其中有一些開槽的部分是因?yàn)樵谥贫?HomePlug AV的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，為了電力線通信的信號(hào)不干擾到業(yè)余無(wú)線電的信號(hào)而禁止使用。因?yàn)镮NT6300采用OFDM編碼方式，因此軟件上很容易避開禁用的頻率。

圖4 電力線傳導(dǎo)頻譜特性圖

　　電力線網(wǎng)絡(luò)的安全性及PUSH BUTTON的使用

　　1 電力線網(wǎng)絡(luò)安全

　　由于電力線網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)開放式的共享網(wǎng)絡(luò)，因此人們比較關(guān)注電力線網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)安全性問(wèn)題。我們先介紹兩個(gè)術(shù)語(yǔ)。

　　NEK:網(wǎng)絡(luò)加密鍵值（Network Encryption Key）。這個(gè)鍵值用于加密電力線網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。在電力線上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)用NEK值，采用128bit-AES加密算法加密。如果兩個(gè)產(chǎn)品的NEK值不相同，兩個(gè)產(chǎn)品就不能通信。這樣同一個(gè)電力線上有不同的局域網(wǎng)。

　　NMK:網(wǎng)絡(luò)管理鍵值（Network Management Key）。一個(gè)鍵值對(duì)應(yīng)一個(gè)HomePlug AV局域網(wǎng)。在同一個(gè)HomePlug AV局域網(wǎng)中的所有成員，NMK值是相同的。主站點(diǎn)CCo用這個(gè)鍵值管理加入電力線局域網(wǎng)的從站點(diǎn)STA。NMK碼由用戶由PC上的管理軟件輸入或者 PIB中的網(wǎng)絡(luò)密碼產(chǎn)生。

　　當(dāng)一個(gè)電力線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品上電后，它先執(zhí)行一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)現(xiàn)，然后決定它的下一步的動(dòng)作。如果電力線上沒(méi)有和它NMK值相同的其他電力線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，它就申明自己為主站點(diǎn)CCo，等待其他后上電的電力線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的加入申請(qǐng)。如果發(fā)現(xiàn)電力線上已有和自己NMK值相同的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，則申明自己為從站點(diǎn) STA。然后向CCo申請(qǐng)加入此VLAN。CCo分配網(wǎng)絡(luò)號(hào)(NID)和設(shè)備終端號(hào)(TEI)給新加入的產(chǎn)品。新加入的電力線產(chǎn)品獲得CCo的授權(quán)后，可以和此VLAN內(nèi)的任何設(shè)備通信。

　　2 PUSH BUTTON鍵的使用

　　使用網(wǎng)絡(luò)密碼管理在許多時(shí)候使人感到不方便，因此INT6300使用一種稱為PUSH BUTTON的技術(shù)。這個(gè)功能和無(wú)線產(chǎn)品中的PUSH BUTTON的功能一樣。圖5是該產(chǎn)品的使用場(chǎng)景。

圖5 PUSH BUTTON使用場(chǎng)景

　　使用場(chǎng)景一：假設(shè)STA A和STA B組成一個(gè)HomePlug AV局域網(wǎng)，我們稱為AVLN AB。STA C的NMK和STA A及STA B的NMK不相同。但STA C想加入AVLN AB中。我們按STA A或STA B的PUSH BUTTON鍵小于3s。然后馬上按STA C的PUSH BUTTON鍵小于3s。此時(shí)，我們稱STA A/B為加者(Adder)，STA C為加入者(Joiner)。這時(shí)形成一個(gè)新的HomePlug AV局域網(wǎng)我們稱為AVLN ABC。

　　這個(gè)網(wǎng)絡(luò)使用AVLN AB的NMK管理網(wǎng)絡(luò)成員。

　　使用場(chǎng)景二：假設(shè)STA A和STA B組成一個(gè)HomePlug AV局域網(wǎng)，我們稱為AVLN AB。假設(shè)STA C和STA D組成一個(gè)HomePlug AV局域網(wǎng)，我們稱為AVLN CD。

　　如果STA C想加入AVLN AB。按住STA C的PUSH BUTTON鍵大于10s。復(fù)位STA C的NMK值到一個(gè)隨機(jī)值。這樣AVLN CD這個(gè)網(wǎng)絡(luò)就不存在了。目前的情況和場(chǎng)景一一樣。按住STA A或B的PUSH BUTTON鍵小于3s，然后按STA C的PUSH BUTTON鍵小于3s。這時(shí)形成AVLN ABC網(wǎng)絡(luò)。新網(wǎng)絡(luò)的NMK值為AVLN AB的NMK值。

　　結(jié)束語(yǔ)

　　在本文中詳細(xì)闡述了如何基于INT6300芯片設(shè)計(jì)一款符合HomePlug AV標(biāo)準(zhǔn)的電力線調(diào)制解調(diào)器，以及此產(chǎn)品的特性和功能。我們能看到寬帶電力線通信技術(shù)應(yīng)用的領(lǐng)域甚廣，不需要另外布線，安裝方便等特點(diǎn)越來(lái)越受到大家的重視。隨著數(shù)字家庭市場(chǎng)的啟動(dòng)，我們有理由相信寬帶電力線通信會(huì)和無(wú)線WiFi、xDSL一起成為數(shù)字家庭骨干網(wǎng)的選擇之一，在未來(lái)的數(shù)字家庭的市場(chǎng)上三分天下。