Maxim可实现6KM远距离传输的PLC解决方案

中心议题：
    *  MaximPLC解决方案及产品介绍

电力线通信
   
电力线通信采用交流电力线作为传输媒介。有些系统， 例如，Maxim方案，也可以通过直流电源和零线传输。目前市场上有几种电力线通信协议，这些协议可以归纳为两种基本调制架构：频分复用(FSK)和正交 频分复用(OFDM)。FSK作为一种传统的调制架构，已经被电力行业用于实现一些基本功能，例如，电表与集中器之间的少量单向通信。但是，FSK存在一 些致命缺陷：如果干扰信号频率与其中一个发射频率一致，接收器将无法正确接收信号。因为FSK只是在两个频率之间切换，带宽利用率较低，导致数据速率较 低。较低的数据速率不足以支持智能电网应用对于双向控制的要求。

实际的PLC网络常常需要经过几百米的传输距离，通过网络的中等电压(MV)部分连接到一个数据集中器，要求数据跨越低压/中等电压(LV/MV)变压器。由于这些变压器会对FSK信号造成几十分贝的衰减(频率选择性)，需要开发比FSK更先进、可靠的通信方法。

OFDM已广泛用于现代通信系统，例如：数字广播、TV、Wi-Fi和WiMAX，以及上一代PRIME等窄带协议。目前，OFDM为实现PLC网络强大 的新功能、新目标提供了技术保障，其中最显著的优势是：它为电力行业在苛刻的成本控制下构建智能化电网提供了足够的通信带宽。


模拟前端（AFE）


G3-PLC调制解调器

G3-PLC技术优势

基于OFDM的G3-PLC能够充分优化带宽利用率，由于OFDM采用多载波传输数据，有效解决了特定频率的信号干扰问题和选频特性造成的衰减。除了提高 系统可靠性，这种多载波传输技术还支持更多的数据发送量。此外，OFDM的频谱效率能够利用先进的通道编码技术。Maxim的电力线方案采用了先进的通道 编码技术，配合OFDM，使得在通信条件恶劣的通道内仍可保持高度可靠。利用两层误码纠错编码(卷积和Reed Solomon)，确保可靠的数据传输。另外，数据在时域和频域交叉跨越OFDM载频，降低了脉冲噪声的干扰，并可避免突发故障。

G3-PLC的高可靠性能使其能够通过廉价的耦合器实现跨变压器传输，从而减少了构建智能电网所需的集中器数量，降低系统实施成本，使得PLC系统更具成本优势，甚至优于高级无线电表架构(AMI)。在低压和中等电压电力线上，传输距离可以达到6km，并且支持远端监控。

Maxim提供高频和低频PLC芯片组，用于智能电网设计。Maxim根据不同国家对PLC规定的频谱功率密度(CENELEC®、FCC和ARIB规定低于500kHz左右)，推荐采用窄带OFDM传输数据。



MAX2992* (G3-PLC)

MAX2992调制解调器支持跨变压器传输，有效扩展了网络通信能力，延长数据通信距离。这款高度集成的SoC组合了PHY和MAC层，采用Maxim的 32位MAXQ微控制器核。加入两层FEC，使得通信可靠性远远优于传统设计，并向下兼容于FSK PLC技术。器件工作在CENELEC、FCC和ARIB频段，配合MAX2991使用，可以构成完备的PLC调制解调器。


 MAX2992原理框图

方案优势：

1、可靠的远距离传输

– 在10kHz至490kHz频带提供高达225kbps的有效数据传输速率；在10kHz至95kHz频带，最高有效数据速率高达298kbps
– 自适应频率映射监测子通道通信状况，自动选择优化传输参数
– FEC、CRC16和CRC32
– CSMA/CA控制多节点网络流量
– ARQ增强数据传输可靠性
– 高速AES-128引擎保障数据高度安全

2、 降低系统成本

– 远距离(6km)传输意味着使用更少的中继器
– 跨变压器传输需要更少的数据集中器
– 向下兼容FSK方案，提高系统的协同操作能力

3、支持IPv6寻址，扩展系统进入家庭的全向寻址能力

– 创建6LoWPAN自适应层，支持IPv6

基于OFDM的PLC芯片组MAX2990/MAX2991 (G3-PLC Lite)

MAX2990调制解调器和MAX2991模拟前端(AFE)组成的PLC芯片组能够支持可靠的远距离数据通信。MAX2990为高度集成的SoC，采用 Maxim的16位MAXQ®微控制器内核，组合了PHY和MAC层。MAX2991是一款先进的独立操作IC，包括两级自动增益控制(AGC)和片上可 编程滤波器，动态范围可达62dB。两款器件均工作在CENELEC、FCC和ARIB频段。


MAX2990和MAX2991原理框图

方案优势：

1、支持可靠的远距离传输

– 在10kHz至490kHz频段可提供100kbps数据速率；在10kHz至95kHz频段速率可达32kbps
– 内置AGC提供62dB动态范围和消直流失调
– 具有前向纠错(FEC)、CRC16和CRC32
– CSMA/CA控制多节点网络流量
– ARQ增强数据传输可靠性

2、高集成度设计有效降低BOM成本，加快设计速度

– 片上选频滤波器、VGA和10位ADC，用于Rx通道
– 片上波形整形滤波器、可编程前置驱动器和10位DAC，用于Tx通道

3、内部安全协议防止篡改

– 快速DES/3DES引擎