基本介紹
網路適配器,數字傳輸原理,結構,存取接口,軟體功能處理,管理程式,其他,
網路適配器
利用該適配器可組成對等計算機電力線寬頻傳輸網路，實現多台計算機之間的檔案共享和數據交換，實現連線於電力線寬頻網上的印表機或其他設備的共享。
乙太網-電力線網橋
該網橋主要套用於乙太網設備與電力線寬頻網(PLBN)設備之間的協定轉換。網橋的一端接入乙太網設備，如:交換機、HUB、網路印表機、網路磁碟驅動器及使用乙太網卡(NLC)的PC機，另一端則通過電力線與電力線寬頻網連線。該網橋屬於即插即用設備，不需任何配置。目前單台設備頻寬為2.5~12Mbps。
數字傳輸原理
由於電力線傳輸的固有弱點——射頻干擾、載波頻率較低、受用電設備負載的影響較大等原因，技術上要實現高速的數據通信比較困難。電力線寬頻傳輸主要有兩個重要的技術問題要解決：一是高速傳輸數據的信號調製/解調技術，其次是如何對應OSI的七層模型建立起電力線網的分層結構。PLBN的OSI層由數字電力線、電力線交換和PLBN套用語言構成。
電力線通信的數據傳輸速率在1Kbps~20Mbps之間，其使用的頻帶受電力線的特性和調製技術所限，通常在2~20MHz以內。隨著數據傳輸速率的提高，主要發展了三類信號調製技術：FSK、擴頻技術和OFDM。
結構
主要由電力線網路控制器與電力線數據存取接口(PDAI)組成。
電力線網路控制器由核心採用與8051 指令兼容的微處理器及數據收發器組成，具有網路的MAC/PHY層的控制功能。使用外加的ROM存儲程式以完成電力線網路的協定控制、數據的調製/解調等功能。該處理器的程式存儲和外部數據存儲空間均為64K位元組，內部數據存儲器為256位元組，暫存器區為配合電力線網路通信而增加了幾個特殊的暫存器，如DPS(數據指針選擇)、WDTCR(看門狗時標控制)等。該晶片內部帶有2K位元組緩衝區的RAM，具有較強的安全及出錯檢測能力，如32位元組的加密陣列，256位密鑰，數據包級認證，16位硬體CRC。該晶片在硬體上提供了電力線交換的嵌入式協定。圖2給出了電力線網路控制器的框圖。
控制器與網路相關操作包括兩方面：將數據分成獨立的數據包；對來自其他節點的數據包進行分發或接收。這些操作多由控制器自動進行，對編程者都是透明的，編程時只需對數據包在傳遞給控制器之前進行格式處理，大大減輕了數據封包/解包的編程工作。
在電力線網路控制器內置了用於數據信號調製/解調及轉換的數據傳送器和接收器，數據傳送使用4個通道同時傳送到PDAI 。數據的每一個位元組在完成了並行—串列轉換之後，可以選用兩種調製方式——BPSK或QPSK進行PSK編碼。
數據接收器為並行4通道接收器，用於接收來自PDAI的4路電力線載波數據，每一個接收通道內均有獨立的快取，8051 微控制器在開始初始化接收工作後，數據包的接收由接收器完成。
存取接口
PDAI是電力線與電力線網路控制器的連線部分，主要完成信號的變換、功放、濾波等工作。其結構如圖3所示。
數據接收部分：按照OFDM調製方式，數據利用4個頻率通道進行調製。來自電力線的數據由帶通濾波器進行濾波，每一通道的中心頻率都是不同的。中頻部分使用Motorola公司的寬頻中頻電路MC13158。每一個通道使用不同的頻率(頻率範圍為13.8MHz~18.9MHz)進行混合得到10.7MHz的中頻信號。信號經陶瓷濾波器濾波後，由限幅器轉換為數位訊號。
數據傳送部分：先由高速DAC將數據轉換成模擬信號，經過一個頻率為2~10MHz的多階LC帶通濾波器濾波後，通過差分驅動的功率放大直接送到電力線信號耦合變壓器，該耦合變壓器保證了適配器的低壓部分與電力線電壓隔離，從而保證使用者的安全。
軟體功能處理
電力線網路適配器的軟體功能處理主要涉及三個方面：用於控制適配器工作及網路底層協定處理能力的嵌入式程式; Windows下網路適配器及USB驅動程式的開發; Windows 下電力線網路管理程式等。嵌入式程式使用了Keil C51 調試平台，並定義了相應的晶片檔案和暫存器檔案。 Windows 下的程式則使用VC++ 1.52 (考慮到16位程式的兼容性)及 VC++ 6.0平台。
嵌入式程式的開發主要由實現電力線交換協定的PLX庫及其相關的網路MAC的處理和網路適配器的控制程式組成。主要利用PLX庫的固件接口來實現電力線交換，以及完成諸如系統初始化、USB的控制、各工作狀態的顯示等控制功能。本文用8051 彙編語言建立了PLX庫。在PLX中幾個主要處理功能是數據報偵聽、集中式令牌傳遞和陣容卡維護。
驅動程式主要有以下幾個部分組成：客戶/伺服器驅動程式、USB接口驅動程式、乙太網模擬驅動程式和映射表模組。
管理程式
管理程式提供檔案共享、Internet共享、印表機共享設定嚮導。在一個電力變壓器內，由於同一相位電源線的用戶在使用PLBN技術進行通信時，無法利用傳統方式進行計算機之間的隔離，為此，在PLX中還提供32位元組密碼矩陣的加密算法，用戶可以在設定嚮導的導引下利用32個字元建立專用網路名，組成不同的專用網路。另外，為方便用戶進行網路的簡單測試，還提供了幾個工具，如可以利用PLX和IP協定進行連同測試PING實用程式以及對PLBN的伺服器、USB、NDIS驅動程式和網路適配器的診斷程式。
其他
家庭電力線聯網存在很多技術難題。PLBN的電力線聯網技術不僅克服所有這些技術難題，而且也提供了可伸縮性、優良的服務質量和套用層服務。
