安森美半导体电力线载波芯片的特点及其应用

Repetition with Credit中继算法采用了叫做可信值管理的办法。可信值分为7级，由客户端（集中器）进行管理。系统规定：如果服务器被配置成了Repeater，如果收到的MAC帧的当前可信值大于0，这个服务器就要在下一个时间片到来时把这一帧重复转发，当前可信值减一。直到当前可信值为0时帧重复的过程终止。在这种机制下，在同一时间片，可能存在许多服务器同时重复转发，这就是和声。

下面（见图8）以一个单MAC帧的转发过程为例，来说明Repetition with Credit机制。

1） 集中器在时间片K给电表5发出一帧并在MAC帧头设定了初始可信值为2。电表（Module PLC）1和2因为距离较近在时间片K正确收到这一帧。

2） 由于这一帧的可信值（Credit）大于0，集中器、电表1和2收到后在时间片K+1开始重复这一帧，当前可信值减一，变为1。电表3和4在这个时间片收到这一帧。但电表5由于线路太远还是没有收到。

3） 电表3和4在K+2重复同一帧。当前可信值减一，集中器、电表1和2也在同时重复，与3和4“和声”。电表5正确收到这一帧。由于当前可信值已变为0，下一时间片所有电表不再重复发送这一帧。

系统最大可设定初始可信值为7，假定一台集中器和一台电表的通讯距达300m。如果有了带有7级可信值管理的中继，通信距离将可达到2400m。

在这个中继机制中，有三个变量IC、CC、DC分别代表初始可信值、当前可信值以及差值可信值。集中器根据算法设置初始可信值。当前可信值CC会在帧转发过程中随每一次转发逐一递减。差值可信值DC对中间的转发器没有意义，只在目的地址电表处，IC减去CC，得到差值可信值DC。该电表会在回复帧中把DC值发送回给集中器，集中器可以根据这个值修订下次访问该电表的初始可信值。

由于电力线阻抗、干扰状况等处于时时变化中，PLC通讯的质量也在不断变化。可信值算法使客户端可以实时根据网络通信状况进行动态管理，以实现可靠的数据传送。

由AMIS-49587组成PLC网络废弃了传统的具有诸多弊端的路由方案，没有复杂的路由表，不需要人工设定和调整中继转发器，网络会自动的找到最佳路由线路，并且持续进行动态的调节。

此外，在Linky项目中，还引入了Repeater Call 机制。定期运行的这个机制通过先进的算法调整传输路径中转发器的设置，减少不必要的电表参与“和声”，以减少可能的串扰或回声，这是对网络路由的进一步优化。

3.3 网络建立

由AMIS-49587组成的网络采用主从结构，一个客户端（也称主机或集中器）与多个服务器（从机或电表）组成网络。一般通讯的发起者是客户端。按照IEC 61334-5-511，客户端运行“发现Discovery” 和“注册Register”服务。“发现”查找新加入或因故重新加入网络的服务器。如果服务器进行了正确的应答，进入注册过程，将被分配独立的MAC地址。

客户端会定期运行发现、注册服务，以实现系统Plug Play。也会定期进行点对点的Ping服务以确定服务器是否在网和消除可能的地址冲突。

3.3.1 智能同步Smart synchronization

主从网络中，服务器必须先与客户端绑定（绑定后只回复该客户端）才能完成注册进而正常与客户端通讯。这个过程叫与客户端同步。服务器与一个客户端同步后，将不再应答其它客户端。客户端访问超时或服务器主动解除同步时，重新进入客户端搜索状态。

刚上电的服务器与50Hz锁定后会不断分析信道，查找前导码（AAAAh）和起始子帧定界符（54C7h），如果侦听到，而且接下来正确收到客户端发出的物理帧后，即可与该客户端同步，并接受注册。

在同步过程中，AMIS-49587采用了更加智能的Smart Synchronization：在一定时间内（可设定），新入网服务器可以先后与多个客户端同步再主动解除同步，期间记录每个客户端信号的强度(SNR)。在设定时间到来时，该服务器最后会选择与信号最强的客户端同步。

该机制非常有效的解决了抄表系统中常见的多台区/多相信号串扰问题。由于电表都会自动找到最近的集中器与之同步，不需要人工干预，使网络路径自动得到了优化，也极大的减少了施工中的工作量。

3.3.2 报警Alarm机制

AMIS-49587构成的PLC网络中还具有报警机制。当电表有故障发生时，要求其通过网络报警，以便管理人员及时得知并处理。主动上报相当于在网络中实现双向通讯。Linky电表会在物理帧的Pause时间段的3个字节发出Alarm警报。主机收到后会发起Discovery服务，以便调查具体故障原因。

Alarm另一个非常有用的功用是新电表刚接入时，会通过Alarm提示集中器发起Discovery。这会加快新表的接入过程。不必非得等待主机例行的Discovery服务到来。

四、结束语

安森美半导体的AMIS-49587是完全遵从IEC-61334标准开发的电力线载波收发器。在完成物理层调制解调外，嵌入MAC层的处理是这款芯片独到的特点，使其成为具有协议解析功能的PLC收发器。客户在使用这款收发器传送或接收的数据时，不需要太多关注协议的细节。

可信值“和声”中继模式取消了繁杂的路由表，在集中器控制下系统自动找到并持续调整最佳路由线路，使长距离通讯变得简单可靠的同时极大地减少了施工维护工作量。智能同步、Repeater Call 模式的加入更是进一步实时动态的对网络进行了优化。

安森美半导体还为PLC应用专门开发了线路驱动器--NCS5650。集成了高带宽运算放大器和高达2A输出电流的功率放大器。两级运放的结构使其非常容易配制成4阶低通滤波器，以便满足各种规章（如EN 50065）对电力线高频注入的严格限制。

安森美半导体的PLC解决方案非常适用于自动化抄表、灯光控制、家用电器以及其它区域集中控制等场合。方案简单易用，实施效果和可靠性已在欧洲工业现场有超过8年的验证。