Tämän diplomityön tarkoituksena on esitellä uusi yleiskäyttöinen tietoliikenneverkko läpinäkyvää tiedonsiirtoa ja kotiautomaation ohjaussovelluksia varten. Tietoliikennealusta nimeltään Wiseriver on ubiikki (kaikkialla läsnä oleva) langallinen parikaapeliverkko, joka on suunniteltu vastaamaan kaikenlaisiin yksittäisiin tiedonsiirtotarpeisiin kodeissa ja rakennuksissa. Teknologia perustuu konfiguroitaviin protokollariippumattomiin tiedonvälitysresursseihin, joita kutsutaan käsitteellä virtual wire (virtuaalinen johto).
Opinnäyte alkoi yleiskatsauksella vastaavanlaisiin jo markkinoilla oleviin teknologioihin, jonka jälkeen seurasi tarkempi perehtyminen Wiseriver-järjestelmän toiminnassa käytettäviin tiedonvälitysperiaatteisiin. Keskeisin osuus opinnäytteen tekemisessä oli näiden Wiseriver-toimintojen implementointi FPGA:lla. Implementaatio sisälsi RTL-koodausta, simulointia ja logiikkasynteesiä. Kaksi erillistä, mutta samankaltaista FPGA-toteutusta toimivat ohjaimina Wiseriverin isäntä- ja liitäntäsolmuyksiköiden prototyyppiversioissa. Kokonainen Wiseriverin järjestelmäprototyyppi puolestaan toimii perustana kehitettäessä järjestelmää edelleen pilottikohteeseen.
Simulaatio- ja testaustyön lopputuloksena syntyi perustoteutus, joka kykenee välittämään läpinäkyvästi Ethernet-pohjaista liikennettä ja hallitsemaan yksinkertaista valo-ohjaussovellusta. Simulaatiotulokset ja ajoitusraportit osoittavat että toteutus toimii myös valmisteilla olevassa prototyyppilaitteistossa. Wiseriver-järjestelmän prototyyppivaihe sisältää useita eri tahtiin eteneviä osakokonaisuuksia sisältäen esimerkiksi piirilevy- ja ohjelmistosuunnittelua. Jatkokehitystä ajatellen on myös jo olemassa suunnitelmia järjestelmän laajentamiseksi edelleen.The purpose of this thesis is to present a new universal communication network for transparent data transmission and control applications used in home automation. The communication platform called Wiseriver is a ubiquitous wired twisted-pair network that is designed to meet all kind of individual data transmission needs in homes and buildings. The technology is based on configurable protocol-independent communication resources called virtual wires.
The thesis was started by a general survey to related technologies already existing in the market and then followed by a more specific introduction to transmission principles used in the operation of Wiseriver system. The main contribution of this thesis was to implement these Wiseriver functions with FPGA. The implementation included RTL coding using VHDL, functional simulations and logic syntheses. Two different but similar FPGA designs are used as controllers in master and access node prototype components of Wiseriver. A whole Wiseriver system prototype in turn will be used as groundwork for developing a pilot system.
The outcome of the simulation and debugging process was a base design that permits to transmit Ethernet based traffic transparently and handle a simple light control application. Simulation results and timing analyze reports indicate that the design works in completed prototype hardware. Other related developments such as PCB layout and software designs are ongoing during the prototype phase of the whole system. Also several follow-up developments have been already considered for improving the system
