Медленно, зато надёжно. Передача данных по сетям питания с помощью IT700 компании Yitran

| Yitran Technologies

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).

Микросхема Yitran IT700

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).

Структура микросхемы Yitran IT700

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.