Powerline-Datenübertragung Komplett integriertes Modul erleichtert den Powerline-Einstieg

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Beim Einstieg in die Datenübertragung über Powerline steht der Entwickler vor einer Reihe von Herausforderungen. Diese reichen vom eigentlichen Anschluss an die Powerline, über Filter, die galvanische Trennung bis hin zum Mikrocontroller auf dem die Kommunikationssoftware läuft. Speziell in der Startphase sind daher lauffähige Module oft sehr willkommen. Als Mitglied der HomePlug Alliance bietet I2SE sowohl fertige Lösungen basierend auf HomePlug Green PHY (HomePlug GP) ICs als auch Entwicklungsunterstützung.

Spätestens mit der Standardisierung zu HomePlug AV und HomePlug AV2 hat sich die HomePlug-Technologie in der Vernetzung im Haushalt als Standard etabliert. Bandbreiten von 200 Mbit/s und höher erlauben komfortablen Internet-Datenverkehr bis hin zum Video Streaming.

Doch nicht immer wird eine so hohe Datenrate benötigt. Stattdessen stehen die Stromaufnahme und der Preis der Hardware bei vielen Anwendungen im Vordergrund. Zu diesen Anwendungen zählen Smart-Grids und damit die E-Mobilität sowie die Hausautomation. Speziell in der Hausautomation kommt es darauf an, dass der Energieverbrauch und die Kosten pro intelligentem Knoten so gering wie möglich sind.

Bedeutung von HomePlug GP

Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, wurde der Standard HomePlug Green PHY (Homeplug GP oder HPGP) ins Leben gerufen. Dabei wurde der Schwerpunkt auf die Interoparibilität von HomePlug AV, HomePlug AV2 und HomePlug GP gelegt.

Da HomePlug GP im sogenannten Robo Mode arbeitet, welcher die einfachste Modulationsart des HomePlug AV Standards ist, können HomePlug GP basierte Geräte mit den vielen schon im Feld verwendeten HomePlug AV Adaptern kommunizieren. Damit wurde eine breite Basis von potentiellen Nutzern geschaffen, deren Anwendungen bereits auf der gleichen Technologie basieren. HomePlug GP erreicht eine Datenrate von maximal 10 Mbit/s. Damit lassen sich die meisten Gebäudeautomationsaufgaben erledigen. Selbst komplexere Anwendungen wie die Übertragung von Sprache ist damit möglich.

Die Firma Qualcomm bietet seit einem Jahr mit dem QCA7000 den ersten HomePlug GP konformen Chip an. Mit ihm steht den Kunden eine single Chip Lösung zur Verfügung, die eine neue Stufe der Miniaturisierung ermöglicht. Mit dem QCA7000 sind problemlos Anwendungen zu realisieren, die eine Leistungsaufnahme von 0,5 W unterbieten und dennoch Strecken von 300 m Leitungslänge überbrücken. Unter Ausnutzung der Stromsparmodi sind anwendungsbezogen weitere Einsparungen in der Leistungsaufnahme realisierbar.

Board mit allen Powerline-Komponenten

HomePlug Green PHY werden heute bereits in den meisten Ladenstationen für Elektromobile eingesetzt. Damit ist ein erstes breites Einsatzgebiet geschaffen, welches garantiert, dass die Technologie langfristig verfügbar sein wird. PLC-Stamp 1 als IntegrationsbasisUm den Entwicklungsaufwand für weitere Einsatzgebiete zu reduzieren, hat I2SE eine Platine entwickelt, die alle Komponenten der Powerlinekommunikation vereint. Damit können sich Entwickler voll auf die Schnittstelle zu ihrer Anwendung konzentrieren.

Die Kopplung zu Kundensystemen kann per UART, CAN oder SPI erfolgen. Da viele Anwendungen auf eigenen Protokollen beruhen, steht dem Anwender ein ARM Cortex-M4-Controller auf PLC-Stamp 1 zur Verfügung. Das Programm entwickelt der Kunde und kann so neben seinem Protokoll weitere Anwendungsfunktionen auf dem Board realisieren. Im einfachsten Fall kann die Platine als Portweiterleitung über Powerline genutzt werden.

Der ARM Cortex-M4-Controller von Freescale ist per SPI mit dem QCA7000 verbunden. Für diese Kommunikation stellt I2SE auf ihrer Webseite in einem frei zugängigen Wiki-Bibliotheken und Beispielanwendungen bereit. Auf diese Weise sollte die Realisierung einfacher Anwendungen mit Powerline-Kommunikation in wenigen Tagen gelingen.

Kommunikation auf verschiedenen Ebenen

Die Kommunikation nach dem HomePlug Green PHY Standard erlaubt den Austausch von Protokollen auf verschiedenen Ebenen. Als Low-Level-Protokolle stehen dem Anwender sogenannte MMEs (Management Message Entries) zur Verfügung. Diese können auf MAC-Layer sowohl adressiert als auch als Broadcast versendet werden.

Die High-Level-Kommunikation kann über alle TCP/IP basierten Protokolle erfolgen. Sowohl für die Kommunikation per MME als auch per TCP/IP stehen Beispielanwendungen bzw. Bibliotheken für Anwender bereit. Softwarestack mit einer Kommunikation ausschließlich über MME:

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