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2010-8-23 16:23
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HomePlug AV 是家庭电力线网络联盟为了满足家庭数字多媒体传输的需要而制定的标准, 能实现在电力线、电话线、以及同轴电缆上数据传输。目前广电行业已将该类技术广泛应用到同轴电缆,作为广电双向网改造的计术方案之一。 其物理层采用的是具有高级前向纠错、通道预估和自适应能力的 OFDM 调制方式,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 的物理层 HomePlug AV 的物理层使用 OFDM 调制方式,它是将待发送的信息码元通过串并变换,降低速率,从而增大码元周期,以削弱多径干扰的影响。同时它使用循环前缀( CP )作为保护间隔,大大减少甚至消除了码间干扰,并且保证了各信道间的正交性,从而大大减少了信道间干扰。 OFDM 中各个子载波频谱有 1/2 重叠正交,这样提高了 OFDM 调制方式的频谱利用率。在接收端通过相关解调技术分离出各载波,同时消除码间干扰的影响。 HomePlug AV 在 2-28MHz 频段使用 917 个子载波;功率谱密度可编程,以满足不同国家的频率管制;每个子载波可以单独进行 BPSK 、 QPSK 、 8QAM 、 16QAM 、 64QAM 、 256QAM 和 1024QAM 调制;采用 Turbo FEC 错误校验;物理层线路速率达到 200Mbps ,净荷为 150Mbps ,接近电力线信道的通信容量。 HomePlug AV 的 MAC 层 HomePlug AV 设计了十分高效的 MAC 层, MAC 层都采用 Master-Slave 结构, 支持基于工频周期同步机制的 TDMA 和 CSMA 。 TDMA 面向连接,提供 QoS 保障,确保带宽预留、高可靠性和严格的时延抖动控制。 CSMA 面向优先级,提供四级优先级, 确保即插即用 。工频周期同步机制确保良好的抗工频周期同步噪声的信道适应能力,如调光灯、充电器等产生的谐波。基于 128 位 AES 严格加密。中央协调者 CCo(Central Coordinator) 控制所在电力线网络设备的活动,并协调同相邻电力线网络的共存,以支持电力线宽带接入、多电力线网络运行和隐藏节点服务。 MAC 层的工作方式为 CSMA , 其工作原理是 : 发送数据前先监听信道是否空闲,若空闲则立即发送数据,在发送数据时,边发送边继续监听,若监听到冲突,则立即停止发送数据,等待一段时间再重新尝试。由于采用了 CSMA 机制,当网络中 HomePlug 设备节点增加时,碰撞的几率会增加,数据传输的速率也会大大降低。所以在节点设备较少的家庭联网场合,它仍是一种很实用、很方便的技术, 由于 HomePlug 技术是基于电力线传输基础上发展的,考虑到电力线应用的恶劣环境,其协议中关于纠错方面考虑较多,在一定程度影响了其传输时有效数据载荷的效率,但同时也增强了该方案的抗干扰性能。 HomePlug AV 在同轴电缆上的传输完全采用 HomePlug 协议,只是修改了前端耦合等电路设计。同轴电缆的传输性能要好于电力线,像电磁兼容等原来在电力线上比较难以处理的问题也得到了很好的解决,数据流量性能也好于在电力线上传输的性能。由于 HomePlugAV 在同轴电缆上的传输为多载波的 OFDM 有源调制方式,工作在 2-28 MHz 频段。虽然抗干扰较强,但当 1 点对多点通信时,也是要受到汇聚噪声的影响。 HomePlug AV 具有如下主要特点: ● 能方便实现智能家庭自动化和家庭联网:能利用室内电源插座安装简单、设置灵活,为户内移动带来很多方便。 ● 调制速率较高,但带宽共享( 200Mbps/N 个用户)达 200Mbps (实际吞吐量 100Mbps) 。 ● 能够通过分支分配器,工作频率在低频段( 2 - 28MHz ),网络适应能力好:能与 Cable Modem 网络的改造吻合,不需要更换优质的分支分配器和电缆。 ● 抗干扰能力较强:为多载波的 OFDM 有源调制方式。 ● 标准化程度: IEEE 标准正在制订。但使用范围不如 IEEE802.3 广泛。 HomePlug AV 方案主要有 Intellon INT6300-EOC 、 INT6400-EOC 、 INT7400-EOC 等。 INT6300-EOC 具有以下特征 : 1、 PHY 数据速率达 200Mpbs ; 2、 1 个局端( Master )可带 253 个终端( Slave ); 3、 具有诊断恢复功能; 4、 具有远程升级功能; 5、 具有 Slave 登记和去除登记的 Slave 列表; 6、 传输数据的带宽限制; 7、 Slave 的 TX 使能 / 禁止; 8、 外部接口管理的 R/W 控制; 9、 可从 Master 读出 STA 以太网状态; 10 、增强的桥接功能; 11 、对于低频段噪声,频率移到 7.5MHz 到 30MHz ; 12 、可支持 8MB SDRAM ; 13 、可提高传输功率; 14 、带有吞吐量指示器; 15 、支持多重 QoS 绘制计划。 INT6400-EOC 具有以下特征 : 1 、支持精简的存储器结构: 8MB SDRAM,1MB FLASH ; 2 、支持低功耗模式:待机状态; 3 、可编程的 LED 指示; 4 、支持上推按钮:增强的简单连接组成,增强的对接特征(例如链路); 5 、增强的诊断功能:恢复诊断( SNR 和衰减),增强的启动自测试; 6 、增强的桥接功能; 7 、性能:支持动态邻网, TCP 增强,增强的小包; 8 、 QoS :可管理的 CSMA ,自动 QoS , QoS 传输优先权门限, ETHERTYPE 分类指示, DSCP ; 9 、构造选项:以太网接口管理的 R/W 控制,从 Master 读 STA 以太网链路状态,为减少重启的 PIB 增强,支持 IPv6 和 MLDv2 。