200M速率電力線Modem設計與實現

　　3 電力線調制解調器設計要點

　　在復位信號的上升沿，INT6300讀取配置信息，正確的設置自己的工作狀態。
在此，我們設置HM_SEL[1:0]=01，INT6300工作在MAC模式。BM_SEL=1，系統從SPI FLASH啟動。CFG_SEL＝1，SDRAM的配置信息來自SPI FLASH。

　　INT6300要求一個精確的系統時鐘晶振時鐘電路如圖2所示。

圖2 晶振時鐘電路

　　晶振Y1請選用基頻晶振。如果選用了泛音晶振，可能起振后的頻率不在37.5MHz這個頻點上。當選用的晶振精度不是很高的時候，可以用 C1來調整系統時鐘的頻率。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內部集成PLL電路倍頻75MHz的系統主時鐘產生數字處理要求的更高的時鐘。PLL部分有單獨的電源和地，因此要求外部電路提供濾波功能，盡量減小系統噪聲耦合進PLL電路。這樣PLL電路產生的時鐘的抖動能降到最小。推薦的濾波電路如圖3所示。
INT6300設置為MAC工作模式，在此模式下，INT6300提供4個狀態燈指示系統的不同工作狀態。系統狀態工作表如表1所示。

　　4 電力線上傳導的頻譜特性圖

　　從電力線傳導頻譜特性圖上，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為在制定 HomePlug AV的標準時，為了電力線通信的信號不干擾到業余無線電的信號而禁止使用。因為INT6300采用OFDM編碼方式，因此軟件上很容易避開禁用的頻率。

圖4 電力線傳導頻譜特性圖

　　電力線網絡的安全性及PUSH BUTTON的使用

　　1 電力線網絡安全

　　由于電力線網絡是一個開放式的共享網絡，因此人們比較關注電力線網絡上的數據安全性問題。我們先介紹兩個術語。

　　NEK:網絡加密鍵值（Network Encryption Key）。這個鍵值用于加密電力線網絡上傳輸的數據。在電力線上傳輸的數據用NEK值，采用128bit-AES加密算法加密。如果兩個產品的NEK值不相同，兩個產品就不能通信。這樣同一個電力線上有不同的局域網。

　　NMK:網絡管理鍵值（Network Management Key）。一個鍵值對應一個HomePlug AV局域網。在同一個HomePlug AV局域網中的所有成員，NMK值是相同的。主站點CCo用這個鍵值管理加入電力線局域網的從站點STA。NMK碼由用戶由PC上的管理軟件輸入或者 PIB中的網絡密碼產生。

　　當一個電力線網絡產品上電后，它先執行一個網絡的發現，然后決定它的下一步的動作。如果電力線上沒有和它NMK值相同的其他電力線網絡產品，它就申明自己為主站點CCo，等待其他后上電的電力線網絡產品的加入申請。如果發現電力線上已有和自己NMK值相同的網絡產品，則申明自己為從站點 STA。然后向CCo申請加入此VLAN。CCo分配網絡號(NID)和設備終端號(TEI)給新加入的產品。新加入的電力線產品獲得CCo的授權后，可以和此VLAN內的任何設備通信。

　　2 PUSH BUTTON鍵的使用

　　使用網絡密碼管理在許多時候使人感到不方便，因此INT6300使用一種稱為PUSH BUTTON的技術。這個功能和無線產品中的PUSH BUTTON的功能一樣。圖5是該產品的使用場景。

圖5 PUSH BUTTON使用場景

　　使用場景一：假設STA A和STA B組成一個HomePlug AV局域網，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，我們稱STA A/B為加者(Adder)，STA C為加入者(Joiner)。這時形成一個新的HomePlug AV局域網我們稱為AVLN ABC。

　　這個網絡使用AVLN AB的NMK管理網絡成員。

　　使用場景二：假設STA A和STA B組成一個HomePlug AV局域網，我們稱為AVLN AB。假設STA C和STA D組成一個HomePlug AV局域網，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。復位STA C的NMK值到一個隨機值。這樣AVLN CD這個網絡就不存在了。目前的情況和場景一一樣。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。這時形成AVLN ABC網絡。新網絡的NMK值為AVLN AB的NMK值。

　　結束語

　　在本文中詳細闡述了如何基于INT6300芯片設計一款符合HomePlug AV標準的電力線調制解調器，以及此產品的特性和功能。我們能看到寬帶電力線通信技術應用的領域甚廣，不需要另外布線，安裝方便等特點越來越受到大家的重視。隨著數字家庭市場的啟動，我們有理由相信寬帶電力線通信會和無線WiFi、xDSL一起成為數字家庭骨干網的選擇之一，在未來的數字家庭的市場上三分天下。