Идея передавать управляющую информацию по сетям питания возникла почти одновременно с началом развития электрических сетей. Действительно, зачем тянуть дополнительный кабель для передачи данных (в то время использовался телеграф), если провода уже есть? С течением времени, однако, один за другим выявлялись недостатки этого метода. Из-за того, что линии электропередачи и сети питания не рассчитывались для передачи данных и не были должным образом защищены от помех, скорость обмена информацией была невысокой. Ещё одной проблемой стали собственные помехи, возникающие как раз на радиовещательных частотах, в результате чего применение систем передачи данных было ограничено.
С совершенствованием цифровой обработки сигналов и появлением новых видов модуляции технология PLC (Power Line Communications) возродилась заново. Но, несмотря на то, что техническая возможность обеспечить достаточно высокие скорости передачи данных теперь есть, проще и выгоднее оказывается применять для обмена данными выделенные линии, например, Ethernet или радиоканалы.
Но с развитием и воплощением в жизнь концепций Интернета вещей и «умного дома» стало понятно истинное предназначение этой технологии. Нет более удобного способа управлять множеством «умных» осветителей и прочих маломощных устройств, чем передавать команды прямо по сетям питания. Высоких скоростей для этого не требуется, линии передачи относительно коротки, и не нужно возиться с лишними проводами или настраивать беспроводную сеть.
Сегодня технологии передачи данных по сетям питания стандартизированы, поэтому для того, чтобы внедрить их в свои изделия, требуется всего лишь найти подходящие компоненты, реализующие эти стандарты. Это может быть, например, микросхема IT700 компании Yitran (Рис. 1).
 |
| Рис. 1. Микросхема Yitran IT700. |
Не стоит обманываться её малыми размерами. Система на кристалле IT700 содержит все необходимые функциональные блоки для реализации физического, канального и сетевого уровней протокола обмена данными по сетям питания HomePlug Command & Control. Вычислительная основа микросхемы – микропроцессорное ядро 8051 с 256 Кбайт флеш-памяти, а для связи с исполнительными устройствами имеются 24 входа/ выхода общего назначения (GPIO, Рис. 2).
 |
| Рис. 2. Структура микросхемы Yitran IT700. |
Особенность решения Yitran – сверхнадёжная физическая реализация передачи данных на основе запатентованного метода широкополосной дифференциальной фазовой манипуляции и «фирменные» алгоритмы коррекции ошибок и синхронизации. Благодаря этому линия связи имеет высокую устойчивость к помехам, затуханиям сигнала, искажениям и изменениям импеданса. Максимальная доступная скорость обмена данными – 7.5 Кбит/с, также доступны скорости 5, 2.5, 1.25 и 0.625 Кбит/с; чем ниже скорость, тем выше надёжность линии.
На канальном уровне микросхема поддерживает до 1023 логических сетей с 2047 узлами каждая, обмен данными с квитированием (ACK) и без него (UnACK) и механизм повторной передачи. Разработанный компанией адаптивный алгоритм отсрочки передачи основан на стандарте IEEE802.11 и оптимизирован для специфических свойств линий электропередачи.
Наконец, на сетевом уровне обеспечивается поддержка до 1000 различных перекрывающихся сетей с 2000 узлами каждая. Для безопасности обмена данными применяется шифрование AES 128 с 32-битной аутентификацией. Сеть из 100 узлов формируется за 5 минут, а для добавления нового узла требуется 15 секунд.
Микросхема IT700 доступна в двух версиях:
- Контроллера протокола, включающий сетевой стек Yitran Y-Net. Для связи с внешним контроллером используется интерфейс UART и простой командный интерфейс. В этой версии не предусмотрен прямой доступ к микроконтроллеру;
- Открытая версия, позволяющая использовать все ресурсы микроконтроллера IT700 для пользовательских задач. В этом случае микросхема может играть роль вычислительного ядра всего устройства. Для организации взаимодействия пользовательской программы и сетевой периферии служит API Yitran.
Таким образом, с помощью IT700 любой электронный прибор получит доступ в сеть по протоколу HomePlug; более того, эта микросхема может стать основой устройства Интернета вещей, оснащённого функцией обмена данными по линиям электропитания.
О компании
Компания Yitran Technologies – разработчик и ведущий поставщик решений для обмена информацией по линиям электропитания основана в 1996 году. Головной офис компании находится в городе Омер (Израиль), а представительства открываются по всему миру. Крупные проекты с участием компании реализовывались в странах Восточной Европы, Китае, Южной Африке и Российской Федерации.
Посмотреть подробные характеристики модулей PLC компании Yitran
