前言

電力線載波通信是電力系統(tǒng)特有的通訊方式。它具備不需要重新架設網(wǎng)絡，成本較低，相較于其它無線技術，傳輸速度相對較快等諸多優(yōu)點。然而，電力線載波通信受外界信號干擾和噪聲影響比較大。海思最新推出一款Hi3921 PLC芯片可以提供穩(wěn)定的電力線載波通信性能，并且具備了抗噪聲、抗衰減等特性，成為了用戶的不二之選。

PLC電力載波通信原理介紹

電力線載波通信(PLC,即Power Line Communication)是電力系統(tǒng)特有的通信方式，這是一種利用現(xiàn)有交流或直流電力線，通過載波方式將模擬或數(shù)字信號進行高速傳輸?shù)募夹g。其最大的特點是不需要重新架設網(wǎng)絡，只要有電線，就能進行數(shù)據(jù)傳輸。該技術是通過調(diào)制把原有信號變成高頻信號加載到電力線進行傳輸，在接收端通過濾波器將調(diào)制信號取出解調(diào)，得到原有信號，實現(xiàn)信息傳遞。目前PLC技術標準主要有：IEEE P1901（HomePlugAV），ITU-T G.hn。

PLC信號調(diào)制

PLC-IoT樹形網(wǎng)絡，CCo:樹根主節(jié)點，創(chuàng)建并維護電力載波通訊網(wǎng)絡；

STA:樹枝節(jié)點或葉子節(jié)點；PSTA: 中繼節(jié)點

電力線是一個極其不穩(wěn)定的高噪聲、強衰減的傳輸通道，要實現(xiàn)可靠的電力線高速數(shù)據(jù)通信，必須解決低壓配電網(wǎng)上各種因素，如：噪聲、阻抗波動、配電網(wǎng)結構、電磁兼容性以及線路阻抗和容性負載引起的信號衰減等主要因素對數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊憽?/p>

海思PLC-IoT芯片Hi3921具備超強抗噪聲、抗衰減性能

海思最新推出的PLC-IoT芯片Hi3921可快速組建PLC-IoT網(wǎng)絡，支撐大規(guī)模節(jié)點樹形網(wǎng)絡，提供穩(wěn)定、可靠的電力線載波通信性能，抗噪聲、抗衰減特性優(yōu)于競爭對手。Hi3921支持動態(tài)路由，可以實現(xiàn)多網(wǎng)絡協(xié)調(diào)共存。具備15級路由中繼，網(wǎng)絡支持1000個節(jié)點以及快速組網(wǎng)。能夠滿足即時通信的場景，符合光伏發(fā)電、路燈控制領域方案特性，對其他領域應用可提供優(yōu)化。

海思Hi3921

另外，Hi3921支持多種加密算法，集成豐富的外圍接口。具備開放LiteOS操作系統(tǒng)，可以實現(xiàn)全數(shù)據(jù)流加密以及對接多種外接設備開發(fā)。能夠提供開放、高效和安全的系統(tǒng)開發(fā)、運行環(huán)境。Hi3921實現(xiàn)頻帶合理利用，具備有針對性噪聲抑制算法，參數(shù)優(yōu)化功能提高了魯棒性，以致有效提升了現(xiàn)場傳輸距離，并降低了模塊功耗。

產(chǎn)品特性

通訊指標

物理層峰值速率0.507Mbit/s；接收靈敏度優(yōu)于0.2mv Vpp

物理層特性

支持1.6M--6MHz、500KHz以下、150KHz以下三種頻段

采用OFDM技術，支持BPSK、QPSK調(diào)制模式

CPU

高性能ARM-Cortax M3，工作頻率200MHz

片內(nèi)FLASH：512KB ；片內(nèi)SRAM：256KB

外圍接口

UART*2，I2C*1，SPI*2(主、從)，PWM*1，GPIO最多19個

12bit ADC*1 3ch，PGA*2，集成線驅，集成Buck

綠色環(huán)保

靜態(tài)功耗≤55mW；動態(tài)運行功耗≤0.7W

組網(wǎng)特性

集成快速組網(wǎng)算法，典型500規(guī)模、2層級網(wǎng)絡的場景10s完成快速組網(wǎng)和通信

支持動態(tài)路由、多路徑尋址，支持15級中繼

標準及檢測認證遵從

實現(xiàn)IEEE 1901.1標準子集，對于同樣使用該子集的芯片實現(xiàn)互聯(lián)互通

支持SumSpec標準，滿足北美NEC2017法規(guī)要求

滿足國際檢測標準EN50561、EN55022、EN50065、FCC Part 15B和KCC

開放的操作系統(tǒng)

華為LiteOS操作系統(tǒng)，提供開放、高效、安全的系統(tǒng)開發(fā)、運行環(huán)境

豐富的低功耗，小內(nèi)存，實時性高的多機制，靈活的協(xié)議支撐和擴展能力

二次開發(fā)接口

開發(fā)模式：Open MCU(使用Hi3921內(nèi)部MCU)和 Device MCU(Hi3921作為通信芯片)；可提供編譯、燒寫、調(diào)測工具

豐富的業(yè)務接口：拓撲接口、在線升級接口、業(yè)務診斷接口

多層級開發(fā)接口：操作系統(tǒng)適配接口和系統(tǒng)診斷接口、鏈路層接口、網(wǎng)絡層接口

應用場景

海外電表AMI

電力線載波通信PLC技術利用已有的電力配電網(wǎng)進行通信，信號不會因為通過建筑物墻壁而受到衰減甚至屏蔽，許多國家或地區(qū)已經(jīng)或即將部署的智能電表系統(tǒng)都采用PLC方案進行自動遠程抄表。Hi3921 PLC方案應用于數(shù)據(jù)集中器與采集器、電能表組網(wǎng)通信，500節(jié)點典型場景，應用層100Kbps，抄讀數(shù)據(jù)項延時小于1s。

光伏通訊應用

太陽能光伏發(fā)電因其綠色環(huán)保、占地面積小、安裝簡單等優(yōu)勢是可再生能源發(fā)展的重要方向，基于微型逆變器的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)是未來太陽能光伏利用的主要趨勢。在智能電網(wǎng)的發(fā)展背景下，微型逆變器智能光伏并網(wǎng)系統(tǒng)是保證太陽能光伏發(fā)電友好型并網(wǎng)和保障電網(wǎng)穩(wěn)定性以及電能質量的重要途徑。而電力線載波通信技術(PLC)以其無需重新布設通信線、即插即用、靈活組網(wǎng)、成本低廉等無可比擬的優(yōu)勢成為微型逆變器智能光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的最理想通訊方案。海思Hi3921 PLC方案應用于光伏組件串聯(lián)組網(wǎng)通信，500節(jié)點場景，監(jiān)測光伏組件電壓、電流、溫度，某子節(jié)點故障，可實現(xiàn)1s快速全部關機。光伏逆變器與SmartLogger組網(wǎng)通信，實現(xiàn)光伏逆變器監(jiān)測與控制。

路燈控制應用

隨著城鎮(zhèn)化迅速推進，城市規(guī)模不斷擴大以致照明路燈的數(shù)量也水漲船高。城市路燈所消耗電量在城市用電總量占據(jù)很重比例，為了節(jié)約能源，開發(fā)城市路燈控制系統(tǒng)勢在必行。隨著電子芯片技術不斷發(fā)展，PLC作為集成化程度較高的一種元件在路燈控制系統(tǒng)應用中越來越廣泛。海思Hi3921 PLC方案應用于照明集中控制器與單燈/雙燈控制器的組網(wǎng)通信。200節(jié)點典型場景，應用層100kbps，實現(xiàn)路燈控制、調(diào)光、電量采集、漏電監(jiān)測等功能。

智能家居應用

智能家居是以住宅為平臺，基于物聯(lián)網(wǎng)技術、軟件系統(tǒng)、云計算平臺構成的家居生態(tài)圈，并通過數(shù)據(jù)收集，分析用戶行為數(shù)據(jù)為用戶提供個性化服務。海思Hi3921 PLC方案應用到智能家居，具備了不需要重新布線，且電力線網(wǎng)絡分布廣泛，接入方便，多用戶能夠共享寬帶等優(yōu)點，目前被廣泛應用于家庭網(wǎng)關、室內(nèi)照明、電動窗簾等組網(wǎng)通信。