安森美半導體電力線載波芯片的特點及其應用

Repetition with Credit中繼算法采用了叫做可信值管理的辦法。可信值分為7級，由客戶端（集中器）進行管理。系統規定：如果服務器被配置成了Repeater，如果收到的MAC幀的當前可信值大于0，這個服務器就要在下一個時間片到來時把這一幀重復轉發，當前可信值減一。直到當前可信值為0時幀重復的過程終止。在這種機制下，在同一時間片，可能存在許多服務器同時重復轉發，這就是和聲。

下面（見圖8）以一個單MAC幀的轉發過程為例，來說明Repetition with Credit機制。

1） 集中器在時間片K給電表5發出一幀并在MAC幀頭設定了初始可信值為2。電表（Module PLC）1和2因為距離較近在時間片K正確收到這一幀。

2） 由于這一幀的可信值（Credit）大于0，集中器、電表1和2收到后在時間片K+1開始重復這一幀，當前可信值減一，變為1。電表3和4在這個時間片收到這一幀。但電表5由于線路太遠還是沒有收到。

3） 電表3和4在K+2重復同一幀。當前可信值減一，集中器、電表1和2也在同時重復，與3和4“和聲”。電表5正確收到這一幀。由于當前可信值已變為0，下一時間片所有電表不再重復發送這一幀。

系統最大可設定初始可信值為7，假定一臺集中器和一臺電表的通訊距達300m。如果有了帶有7級可信值管理的中繼，通信距離將可達到2400m。

在這個中繼機制中，有三個變量IC、CC、DC分別代表初始可信值、當前可信值以及差值可信值。集中器根據算法設置初始可信值。當前可信值CC會在幀轉發過程中隨每一次轉發逐一遞減。差值可信值DC對中間的轉發器沒有意義，只在目的地址電表處，IC減去CC，得到差值可信值DC。該電表會在回復幀中把DC值發送回給集中器，集中器可以根據這個值修訂下次訪問該電表的初始可信值。

由于電力線阻抗、干擾狀況等處于時時變化中，PLC通訊的質量也在不斷變化。可信值算法使客戶端可以實時根據網絡通信狀況進行動態管理，以實現可靠的數據傳送。

由AMIS-49587組成PLC網絡廢棄了傳統的具有諸多弊端的路由方案，沒有復雜的路由表，不需要人工設定和調整中繼轉發器，網絡會自動的找到最佳路由線路，并且持續進行動態的調節。

此外，在Linky項目中，還引入了Repeater Call 機制。定期運行的這個機制通過先進的算法調整傳輸路徑中轉發器的設置，減少不必要的電表參與“和聲”，以減少可能的串擾或回聲，這是對網絡路由的進一步優化。

3.3 網絡建立

由AMIS-49587組成的網絡采用主從結構，一個客戶端（也稱主機或集中器）與多個服務器（從機或電表）組成網絡。一般通訊的發起者是客戶端。按照IEC 61334-5-511，客戶端運行“發現Discovery” 和“注冊Register”服務。“發現”查找新加入或因故重新加入網絡的服務器。如果服務器進行了正確的應答，進入注冊過程，將被分配獨立的MAC地址。

客戶端會定期運行發現、注冊服務，以實現系統Plug Play。也會定期進行點對點的Ping服務以確定服務器是否在網和消除可能的地址沖突。

3.3.1 智能同步Smart synchronization

主從網絡中，服務器必須先與客戶端綁定（綁定后只回復該客戶端）才能完成注冊進而正常與客戶端通訊。這個過程叫與客戶端同步。服務器與一個客戶端同步后，將不再應答其它客戶端。客戶端訪問超時或服務器主動解除同步時，重新進入客戶端搜索狀態。

剛上電的服務器與50Hz鎖定后會不斷分析信道，查找前導碼（AAAAh）和起始子幀定界符（54C7h），如果偵聽到，而且接下來正確收到客戶端發出的物理幀后，即可與該客戶端同步，并接受注冊。

在同步過程中，AMIS-49587采用了更加智能的Smart Synchronization：在一定時間內（可設定），新入網服務器可以先后與多個客戶端同步再主動解除同步，期間記錄每個客戶端信號的強度(SNR)。在設定時間到來時，該服務器最后會選擇與信號最強的客戶端同步。

該機制非常有效的解決了抄表系統中常見的多臺區/多相信號串擾問題。由于電表都會自動找到最近的集中器與之同步，不需要人工干預，使網絡路徑自動得到了優化，也極大的減少了施工中的工作量。

3.3.2 報警Alarm機制

AMIS-49587構成的PLC網絡中還具有報警機制。當電表有故障發生時，要求其通過網絡報警，以便管理人員及時得知并處理。主動上報相當于在網絡中實現雙向通訊。Linky電表會在物理幀的Pause時間段的3個字節發出Alarm警報。主機收到后會發起Discovery服務，以便調查具體故障原因。

Alarm另一個非常有用的功用是新電表剛接入時，會通過Alarm提示集中器發起Discovery。這會加快新表的接入過程。不必非得等待主機例行的Discovery服務到來。

四、結束語

安森美半導體的AMIS-49587是完全遵從IEC-61334標準開發的電力線載波收發器。在完成物理層調制解調外，嵌入MAC層的處理是這款芯片獨到的特點，使其成為具有協議解析功能的PLC收發器。客戶在使用這款收發器傳送或接收的數據時，不需要太多關注協議的細節。

可信值“和聲”中繼模式取消了繁雜的路由表，在集中器控制下系統自動找到并持續調整最佳路由線路，使長距離通訊變得簡單可靠的同時極大地減少了施工維護工作量。智能同步、Repeater Call 模式的加入更是進一步實時動態的對網絡進行了優化。

安森美半導體還為PLC應用專門開發了線路驅動器--NCS5650。集成了高帶寬運算放大器和高達2A輸出電流的功率放大器。兩級運放的結構使其非常容易配制成4階低通濾波器，以便滿足各種規章（如EN 50065）對電力線高頻注入的嚴格限制。

安森美半導體的PLC解決方案非常適用于自動化抄表、燈光控制、家用電器以及其它區域集中控制等場合。方案簡單易用，實施效果和可靠性已在歐洲工業現場有超過8年的驗證。