一种基于电力线的家庭以太网络实现方法

中继装置的电力线端有MAC控制，但有别于以太网的MAC。它是一个比以太网MAC更低层次的MAC，如图2所示。它将以太网的MAC包视为数据包，再对它进行一次封装，将电力线MAC的信息封装到新的数据包中，然后在电力线上传输。电力线端口的INT5130中内建有RISC，可以实现以太网数据包的Bridge功能，它使用一种源识别交换（source-aware bridging）技术。当一个节点需要发送以太网包，可以确定这个包的目标点是否在电力线上。如果不在本电力线段，而是需要中继装置进行转发，它会以中继器的地址为目标地址进行发送。在中断装置收到这个包后，会自动判断是否需要处理SA和DA。中继器的INT5130芯片内部有一个地址列表，提供BDA（Bridged Destination Address）信息。它把从MII口收到的以太网包的SA和自己的地址（BA）比较，如果不相同，则说明这个包是从其他节点发送的。在图1中可以认为是从Ethernet1段上的节点A发送的，它的SA为SA1，INT5130自动将这个SA1加入到BDA表中然后通过Channel Estimation Response数据帧，将它的地址BA和它的BDA表发送给电力线上的其他节点。这样其他节点就知道如果要发送DA=SA1的包就需要向地址为BA的中继装置发送。而在发送前先对这个数据包进行修改，在保留原来SA和DA的基础上，封装进新的DA=BA、SA=本节点地址。这样在中继装置收到后，去掉由电力线上发送节点添加的信息，还原成原来的数据包，再从以太网端口发送到以太风上去。

由于将电力线作为传输媒介，因此每个连接到电力线上的网络设备都可以将收到其他设备发出信号。为解决网络的安全问题，INT5130会将信号加密发送，在接收端再解密。收发双方有相同的密码钥匙才可以互相通讯。而且，一个设备可以有多个密码钥匙，可以通过网络配置这些密码。可以实现同时与不同设备的通讯，而互不干扰。

有了这些技术。INT5130可以实现通过家庭电力线以带宽共计方式接入Internet、Internet应用、PC文件和应用共享、打印机共享、网络游戏等。

2.3 中继装置原理与构成

整个中继装置分为三个主要模块：以太网接口模块、电力线接口模块和中央控制模块。以太网接口模块的主要功能是检测以太网段的状态，接收从以太网上传来的数据包并发送从中内控制模块传来的数据。电力线接口功能是检测电力线状态，对于要发送的数据进行加密、调制、放大后发送到电力线上；在接收数据时将根据收到信号的强度自动调节前端放大的增益，自动适应电力线上的环境变化；然后将经过解调和解密，将还原的数据传给中央控制模块。中央控制模块是实现数据交换控制，控制数据键路状态的中心。

中继装置的组成如图3所示。在以太网端，采用一般通用的以太网物理收发器，实现以太网信号的收发。这里可以考虑采用DAVICOM的DM9161，10MB/100MB自适应收发器，完全兼容IEEE802.3MII接口。

在电力线端，采用Intellon公司的INT5130和INT1000套片。它实现电力线上以太网数据帧的传输，内建PowerPacket电力线MAC和电力线收发器、802.3MII接口和其他的算法控制模块。

中继装置的中央控制模块由FPGA实现。这样既可以便于对将来新接口的兼容升级，也考虑到家庭网络的发展迅速，以太家庭网络对于可扩展性的高要求。将中央控制模块放在FPGA中实现，可以实现多种家庭网络通信。如Ethernet-Power-line-Ethernet;Ethernet-Power-line-USB；Ethernet-Power-line-WirelessNet等。

FPGA可以采用Altera公司的ACEX系列或是Xilinx的SpartanII。这两个系列的FPGA容量大、价格低，适合应用在家庭网络产品中。FPGA中需要实现与两个接口模块交互的控制接口，这可以由两个接口状态机实现。由于外围的接口芯片都采用了MII接口，所以必须在FPGA中实现MII使其与接口芯片实现数据传输和接口控制。中心控制由另一个状态机实现，它接收来自两个接口状态机的输入信号，作出状态判断，然后对相应的接口状态机发送控制信号。它需要实现输入的以太网数据的缓存，然后在判断出是一个有效的以太网帧后，开始向其它端