電力線寬頻通信網路適配器
：數據傳輸速率為2.5~12Mbps；單個變壓器內最大連線節點數為25；最大傳輸距離100m。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。
2. 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。
電力線寬頻數字傳輸原理
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。
電力線寬頻網路適配器的結構
電力線寬頻通信該適配器結構如圖1所示，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。
電力線數據存取接口
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。
網路適配器的軟體功能處理
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。
安裝及管理程式
安裝程式主要完成Windows 9X/ Me/NT/2000 作業系統下網路適配器硬體驅動程式及能夠使電力線寬頻網更好地發揮作用的管理程式的安裝；完成網路系統各個參數的配置。
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。
結語
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。
參考文獻
1 Grayson Evans. The CEBus Communication Standard, Part 2. Communication Systems Design, March 1996
2 D. Radford. Spread-spectrum Data Leap Through AC Power Wiring. IEEE Spectrum, Nov. 1996, pp. 48-53
3 Muller &&. Huber, J.B., (1997). OFDM with Reduced Peak-to-Average Power Ratio by Optimum Combination of Partial Transmit Sequence, Electronic Letters, Vol. 33, No.5 , February, pp. 368-369
作者簡介：
劉榕和，現任職於廈門信息中心總工室，高級工程師；主要從事寬頻無線通信及信息安全設備的研發工作。
