海思新一代電力線載波通信PLC晶片--Hi3921具備高穩定性、抗噪聲...

前言

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

電力線載波通信(PLC,即Power Line Communication)是電力系統特有的通信方式，這是一種利用現有交流或直流電力線，通過載波方式將模擬或數位訊號進行高速傳輸的技術。其最大的特點是不需要重新架設網絡，只要有電線，就能進行數據傳輸。該技術是通過調製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製信號取出解調，得到原有信號，實現信息傳遞。目前PLC技術標準主要有：IEEE P1901（HomePlugAV），ITU-T G.hn。

圖1.PLC信號調製

圖2.PLC-IoT樹形網絡，CCo: 樹根主節點，創建並維護電力載波通訊網絡；

STA: 樹枝節點或葉子節點； PSTA: 中繼節點。

電力線是一個極其不穩定的高噪聲、強衰減的傳輸通道，要實現可靠的電力線高速數據通信，必須解決低壓配電網上各種因素，如：噪聲、阻抗波動、配電網結構、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據傳輸的影響。

海思PLC-IoT晶片Hi3921具備超強抗噪聲、抗衰減性能能力

海思最新推出的PLC-IoT晶片Hi3921可快速組建PLC-IoT網絡，支撐大規模節點樹形網絡，提供穩定、可靠的電力線載波通信性能，抗噪聲、抗衰減特性優於競爭對手。Hi3921支持動態路由，可以實現多網絡協調共存。具備15級路由中繼，網絡支持1000個節點以及快速組網。能夠滿足即時通信的場景，符合光伏發電、路燈控制領域方案特性，對其他領域應用可提供優化。

 

圖3.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作業系統，可以實現全數據流加密以及對接多種外接設備開發。能夠提供開放、高效和安全的系統開發、運行環境。Hi3921實現頻帶合理利用，具備有針對性噪聲抑制算法，參數優化功能提高了魯棒性，以致有效提升了現場傳輸距離，並降低了模塊功耗。

產品特性

物理層峰值速率0.507Mbit/s； 接收靈敏度優於0.2mv Vpp

支持1.6M--6MHz、500KHz以下、150KHz以下三種頻段

採用OFDM技術，支持BPSK、QPSK調製模式

高性能ARM-Cortax M3，工作頻率200MHz

片內FLASH：512KB ；片內SRAM：256KB

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

靜態功耗≤55mW；動態運行功耗≤0.7W

集成快速組網算法，典型500規模、2層級網絡的場景10s完成快速組網和通信

支持動態路由、多路徑尋址，支持15級中繼

實現IEEE 1901.1標準子集，對於同樣使用該子集的晶片實現互聯互通

支持SumSpec標準，滿足北美NEC2017法規要求

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

華為LiteOS作業系統，提供開放、高效、安全的系統開發、運行環境

豐富的低功耗，小內存，實時性高的多機制，靈活的協議支撐和擴展能力

開發模式：Open MCU(使用Hi3921內部MCU)和 Device MCU(Hi3921作為通信晶片)；可提供編譯、燒寫、調測工具

豐富的業務接口：拓撲接口、在線升級接口、業務診斷接口

多層級開發接口：作業系統適配接口和系統診斷接口、鏈路層接口、網絡層接口

應用場景

海外電錶AMI

電力線載波通信PLC技術利用已有的電力配電網進行通信，信號不會因為通過建築物牆壁而受到衰減甚至屏蔽，許多國家或地區已經或即將部署的智能電錶系統都採用PLC方案進行自動遠程抄表。Hi3921 PLC方案應用於數據集中器與採集器、電能表組網通信，500節點典型場景，應用層100Kbps，抄讀數據項延時小於1s。

圖4

光伏通訊應用

太陽能光伏發電因其綠色環保、佔地面積小、安裝簡單等優勢是可再生能源發展的重要方向，基於微型逆變器的光伏併網系統是未來太陽能光伏利用的主要趨勢。在智能電網的發展背景下，微型逆變器智能光伏併網系統是保證太陽能光伏發電友好型併網和保障電網穩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、成本低廉等無可比擬的優勢成為微型逆變器智能光伏併網系統的最理想通訊方案。海思Hi3921 PLC方案應用於光伏組件串聯組網通信，500節點場景，監測光伏組件電壓、電流、溫度，某子節點故障，可實現1s快速全部關機。光伏逆變器與SmartLogger組網通信，實現光伏逆變器監測與控制。

圖5

路燈控制應用

隨著城鎮化迅速推進，城市規模不斷擴大以致照明路燈的數量也水漲船高。城市路燈所消耗電量在城市用電總量佔據很重比例，為了節約能源，開發城市路燈控制系統勢在必行。隨著電子晶片技術不斷發展，PLC作為集成化程度較高的一種元件在路燈控制系統應用中越來越廣泛。海思Hi3921 PLC方案應用於照明集中控制器與單燈/雙燈控制器的組網通信。200節點典型場景，應用層100kbps，實現路燈控制、調光、電量採集、漏電監測等功能。

圖6

智能家居應用

智能家居是以住宅為平臺，基於物聯網技術、軟體系統、雲計算平臺構成的家居生態圈，並通過數據收集，分析用戶行為數據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，且電力線網絡分布廣泛，接入方便，多用戶能夠共享寬帶等優點，目前被廣泛應用於家庭網關、室內照明、電動窗簾等組網通信。

圖7

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