一種電力線數據機的製作方法
2023-05-17 23:37:51 3
專利名稱：一種電力線數據機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種寬帶網絡接入設備，具體涉及一種利用寬帶電力 線路作為傳輸媒介同時傳輸網絡和電話信號的電力線數據機。
背景技術：
隨著Internet應用的不斷擴展和各種新技術的出現，寬帶接入 市場正在快速發展並日趨成熟，在此背景下，寬帶電力線(Broadband Power Line, BPL)通信以其誘人的前景和潛在的巨大市場成為許多商 家研究的熱點，該技術將電力網用於網絡通信，不僅能節省通信網絡 的建設成本，而且能充分發揮電力資源優勢、發展電力通信產業，為 電力企業提供進入電信公共服務的技術手段，實現電話、數據、視頻 和電力的"四網合一"，具有廣闊前景。但是電力線同時又是一種惡 劣的通信介質，其上接入了大量的電氣設備，存在不同的系統和隨機 噪聲，表現在信道上就是噪聲、阻抗、信號衰減特性複雜，且時變性、 隨機性大，很難成為傳統的數據通信載體。而多載波正交頻分復用 (OFDM)是解決這些問題的有效方法之一，OFDM利用電力線的頻譜 資源，以多個相互正交的載波對數據進行調製，將串行數據流變換為 並行處理，其調製和解調過程利用DFT/IDFT傅立葉變換便可實現。 INT5500晶片是Intellon公司推出當今比較完善的OFDM處理晶片， 採用帶Tuibo晶片組的Hom印lugl.O技術標準，傳輸速率高達 85Mbit/s。 VoIP是Voice over Internet Protocol的縮寫，指的是 將模擬的聲音訊號經過壓縮與封包之後，以數據封包的形式在IP網 絡的環境進行語音訊號的傳輸，通俗來說也就是網際網路電話、網絡電 話或者簡稱IP電話的意思。VoIP技術是目前網際網路應用領域的一個 熱門話題，成為全球網際網路與電子商務十大趨勢之一。VoIP的基本
4原理是通過語音的壓縮算法對語音數據編碼進行壓縮處理，然後把 這些語音數據按TCP/IP標準進行打包，經過IP網絡把數據包送至 接收地，再把這些語音數據包串起來，經過解壓處理後，恢復成原來 的語音信號，從而達到由網際網路傳送語音的目的。IP電話的核心與 關鍵設備是IP網關，它把各地區電話區號映射為相應的地區網關 IP位址。這些信息存放在一個資料庫中，數據接續處理軟體將完成 呼叫處理、數字語音打包、路由管理等功能。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種利用寬帶電力線路作為 傳輸媒介同時傳輸網絡和電話信號的電力線數據機。 為解決上述技術問題，本發明採用以下技術方案
1) 連接外部Internet網或PC機的乙太網控制器，用於網絡信號和
Mil協議信號間的轉換，實現與PHY/MAC收發器之間的通信；
2) 通過MI1接口與乙太網控制器連接、基於INT5500晶片的fflY/MAC 收發器，用於對MII協議信號進行正交頻分復用調製解調；
3) 與PHY/MAC集成收發器連接的存儲器、時鐘、INT1200模擬前端 模塊，INT1200模擬前端模塊用於實現數位訊號與模擬信號的轉換， 並提供信號增益控制，存儲器用於保存PHY/MAC收發器的配置參數及 設置的工作模式，時鐘是用於給PHY/MAC收發器提供工作頻率；
4) 與模擬前端模塊連接的發送濾波器、接收濾波器，用於將模擬信 號的載波信號濾除，提取網絡信號；
5) 與發送濾波器連接的信號放大器，用於信號的功率放大，提高發 送濾器的驅動能力；
6) 與接收濾波器、信號放大器及與電力線連接的耦合電路，用於網 絡信號耦合到電力線上，及耦合從電力線上傳送來的網絡信號；
7) 基於CM5000晶片的網絡電話控制器，用於將從音頻編解碼器輸入的串行數字電話信號進行壓縮、回音消除、並行轉換輸送到接口轉換 單元以及將接口轉換單元輸入的並行數字音頻信號進行解壓、串行轉 換輸送到音頻編解碼器；
8) 與PHY/MAC收發器、電話控制器相連的通信接口轉換單元，用來 將網絡電話控制器的並行數位訊號與PHY/MAC收發器的Mil協議信號 的轉換，實現網絡電話控制器與收發器之間的通信；
9) 與網絡電話控制器連接的音頻編解碼器、內外存儲器、LCD顯示 模塊、鍵盤電路，音頻編解碼器用於語音模擬信號與語音數位訊號間 的轉換，內外存儲器為電話控制器的運行提供運行空間，LCD顯示模 塊用來顯示數據信息，鍵盤電路是用於輸入數據信息；
10) 與音頻編解碼器連接的送受話器，用於接聽音頻解碼器輸出的語 音模擬信號或向音頻編碼器輸入語音模擬信號。
本發明與現有技術相具有以下有益效果利用寬帶電力線路作為
傳輸媒介同時傳輸網絡和電話信號，接收濾波器和發送濾波器可濾除 通信帶寬之外的幹擾信號，實現與電力線的有效匹配，充分利電力線 資源，節省布網線所需的大量人力和物力，即插即用，接入電源就等 於接入了網絡。
圖l是本發明的結構框圖。
圖2是兩個數據機並聯到電力線的示意圖。
具體實施例方式
參見圖1，本發明涉及一種寬帶電力線通信MOD函和VOIP (網絡 電話)，主要包括-
1) 連接外部Internet網或PC機的乙太網控制器，用於網絡信號和 Mil協議信號間的轉換，實現與raY/MAC收發器之間的通信；
2) 通過MII接口與乙太網控制器連接、基於INT5500晶片的PHY/MAC收發器，用於對MII協議信號進行正交頻分復用(OFDM)調製解調； INT5500是Intellon公司開發的高速電力線IC，能提供85Mbps的數 據帶寬，遵循HomePlugl. 0的標準和向下兼容早期的14Mbps產品。 INT5500的MAC採用SCMA/CA方案，並有優先權設置和自動重複請求， 通過報文封裝，支持EtherNet報文的可靠傳輸，在保證服務質量的 前提下，為多媒體有效載荷提供必須的帶寬。
3) 與PHY/MAC集成收發器連接的存儲器、時鐘、INT1200模擬前端 模塊，INT1200模擬前端模塊用於實現數位訊號與模擬信號的轉換， 並提供信號增益控制，模擬前端INT1200，內部集成一個10bit的模 擬ADC和一個8bit的DAC，採樣頻率分別是50MSPS和IOOMSPS。存儲 器用於保存PHY/MAC收發器的配置參數及設置的工作模式，時鐘是用 於給PHY/MAC收發器提供工作頻率；PHY/MAC集成收發器包括I/O 接口模塊，通過I/O接口與乙太網控制器通信的PHY/MAC模±央，與 PHY/MAC模塊相連的ADC/DAC轉換模塊，所述I/O接口採用Mil接口 ；
4) 與模擬前端模塊連接的發送濾波器、接收濾波器，用於將模擬信 號的載波信號濾除，提取網絡信號；
5) 與發送濾波器連接的信號放大器，用於信號的功率放大，提高發 送濾器的驅動能力；
6) 與接收濾波器、信號放大器及與電力線連接的耦合電路，用於網 絡信號耦合到電力線上，及耦合從電力線上傳送來的網絡信號，耦合 電路實現從電力線上提取信號及與電網隔離起到安全保護作用；
7) 基於CM5000晶片的網絡電話控制器，用於將從音頻編解碼器輸入 的串行數字電話信號進行壓縮、回音消除、並行轉換輸送到接口轉換 單元以及將接口轉換單元輸入的並行數字音頻信號進行解壓、串行轉 換輸送到音頻編解碼器。CM5000是一個高度集成的VoIP解決方案。 它集成了 32位RISC CPU、 DSP及2個快速乙太網地址，CM5000有效的起到控制VoIP網關和IP電話成本的作用。CM5000集成的32位RISC CPU，頻率為125MHz，內建了4K字節的指示緩存及4K字節的數據緩 存。它支持系統管理、網絡管理、協議棧管理及應用程式，CM5000 集成的16位Fix-Point DSP，頻率為125MHz，支持32KX24的可編 程存儲器，16KX16的係數存儲器，15KX16的數據存儲器。它提供 2個串行埠支持2個聲音通道。DSP支持多個聲音壓縮模式(G. 711， G. 723. 1, G. 729A， G. 729B)，回音消除及多種普通電話技術。CM5000 提供2個10/100M快速乙太網地址支持全/半雙工模式，埠基於 VLAN， Mil接口和2K字節的FIFO封包緩存器。用戶能通過MII接口 與外部PHY或乙太網交換晶片構建VoIP網關和IP電話。當CM5000 作為IP電話晶片應用時，也提供對LCD控制、鍵區、UART串行接口 和多個普通1/0接口的支持。
8) 與raY/MAC收發器、電話控制器相連的通信接口轉換單元，用來 將網絡電話控制器的並行數位訊號與PHY/MAC收發器的Mil協議信號 的轉換，實現網絡電話控制器與收發器之間的通信。
9) 與網絡電話控制器連接的音頻編解碼器(Voice Codec)、內外存 儲器、LCD顯示模塊、鍵盤電路，音頻編解碼器用於語音模擬信號與 語音數位訊號間的轉換，內外存儲器為電話控制器的運行提供運行空 間，LCD顯示模塊用來顯示數據信息，鍵盤電路是用於輸入數據信息。
10) 與音頻編解碼器連接的送受話器，用於接聽音頻解碼器輸出的語 音模擬信號或向音頻編碼器輸入語音模擬信號。
電源部分採用開關電源，直接從220V上獲得整個電路所需的5V、 3.3V、 1.8V，同時用濾波電路消除噪聲、抑制幹擾。
數據機控制單元實現數據的交換、數據鏈路的控制，INT5500 具有PHY和Host/DTE兩種工作模式。從電力線上過來的OFDM信號經 過耦合電路，接收濾波，發送到INT1200模擬前端PGA輸出控制信號， 通過調節電路，保證ADC輸入端的最佳信號電平，A/D轉換後進入INT5500，經過數位訊號處理後轉換成數位訊號，通過乙太網控制器 形成附和計算機接收的網絡數據信息，發送與接收過程相反。
在電力VOIP中，CM5000解決V0IP，再通過INT5500傳輸到電力 線上完成通信，通過Mil接口與乙太網控制器構建與電力MODEM通信。 參見圖2，使用時，將兩個數據機(數據機A和調製解 調器B)並聯到電力線上，來自廣域網的上行信號首先到達調製解調 器A，經過乙太網控制器後，經Mil接口轉換成為標準的Mil碼流， Mil碼流進入MAC/PHY集成收發器，MAC/PHY集成收發器將Mil信號 調製為正交頻分復用(OFDM)信號，再經過模擬前端進行數字/模擬轉 換器轉換為模擬信號，而後通過發送濾波器、信號放大器，最後耦合 到電力線上，在同相電力線上傳輸。電力線將上行信號送入另一調製 解調器B，經過耦合器，通過接收濾波器、再經過模擬前端進行模擬 /數字轉換器轉換為數位訊號，然後進入MAC/PHY集成收發器，經過 MAC/PHY集成收發器解調之後輸出Mil碼流，通過乙太網控制器接到 PC機等終端設備。
在電力載波電話通信中，首先從送話筒接收到模擬語音信號，經 過音頻編碼器調製成數字語音信號送給網絡電話控制器，經過壓縮、 回聲消除和串/並格式轉換為並行數據，經通信接口轉換單元發送到 收發器，經過模擬前端、濾波器、耦合器送到電力線上傳輸。在另一 端完成逆向過程，即可以接收到模擬電話信號，供受話筒接受語音。
權利要求
1、一種電力線數據機，其特徵在於，它包括1)連接外部Internet網或PC機的乙太網控制器，用於網絡信號和MII協議信號間的轉換，實現與PHY/MAC收發器之間的通信；2)通過MII接口與乙太網控制器連接、基於INT5500晶片的PHY/MAC收發器，用於對MII協議信號進行正交頻分復用調製解調；3)與PHY/MAC集成收發器連接的存儲器、時鐘、INT1200模擬前端模塊，INT1200模擬前端模塊用於實現數位訊號與模擬信號的轉換，並提供信號增益控制，存儲器用於保存PHY/MAC收發器的配置參數及設置的工作模式，時鐘是用於給PHY/MAC收發器提供工作頻率；4)與模擬前端模塊連接的發送濾波器、接收濾波器，用於將模擬信號的載波信號濾除，提取網絡信號；5)與發送濾波器連接的信號放大器，用於信號的功率放大，提高發送濾器的驅動能力；6)與接收濾波器、信號放大器及與電力線連接的耦合電路，用於網絡信號耦合到電力線上，及耦合從電力線上傳送來的網絡信號；7)基於CM5000晶片的網絡電話控制器，用於將從音頻編解碼器輸入的串行數字電話信號進行壓縮、回音消除、並行轉換輸送到接口轉換單元以及將接口轉換單元輸入的並行數字音頻信號進行解壓、串行轉換輸送到音頻編解碼器；8)與PHY/MAC收發器、網絡電話控制器相連的通信接口轉換單元，用來將網絡電話控制器的並行數位訊號與PHY/MAC收發器的MII協議信號的轉換，實現網絡電話控制器與收發器之間的通信；9)與網絡電話控制器連接的音頻編解碼器、內外存儲器、LCD顯示模塊、鍵盤電路，音頻編解碼器用於語音模擬信號與語音數位訊號間的轉換，內外存儲器為電話控制器的運行提供運行空間，LCD顯示模塊用來顯示數據信息，鍵盤電路是用於輸入數據信息；10)與音頻編解碼器連接的送受話器，用於接聽音頻解碼器輸出的語音模擬信號或向音頻編碼器輸入語音模擬信號。
2、 如權利要求l所述的一種電力載波數據機，其特徵在於，其 中PHY/MAC集成收發器包括1/0接口模塊，通過I/0接口與以太 網控制器通信的PHY/MAC模塊，與PHY/MAC模塊相連的ADC/DAC轉換 模塊。
3、 如權利要求2所述的一種電力載波數據機，其特徵在於所 述I/0接口採用MII接口。
全文摘要
本發明提供一種利用寬帶電力線路作為傳輸媒介同時傳輸網絡和電話信號的電力線數據機，包括1)連接外部Internet網或PC機的乙太網控制器；2)PHY/MAC收發器；3)與PHY/MAC集成收發器連接的存儲器、時鐘、INT1200模擬前端模塊；4)與模擬前端模塊連接的發送濾波器、接收濾波器；5)信號放大器；6)耦合電路；7)網絡電話控制器；8)通信接口轉換單元；9)音頻編解碼器、內外存儲器、LCD顯示模塊、鍵盤電路；10)送受話器。本發明的有益效果利用寬帶電力線路作為傳輸媒介同時傳輸網絡和電話信號，濾除通信帶寬之外的幹擾信號，實現與電力線的有效匹配，充分利電力線資源，即插即用。
文檔編號H04B3/54GK101447806SQ200810163858
公開日2009年6月3日 申請日期2008年12月25日 優先權日2008年12月25日
發明者宓孟立 申請人:慈谿市雙立電子有限公司