OMS标准 第二卷 主要通讯

Posted 2023-02-03 狂奔De鸵鸟

版本4.1.2/2016-12-16

发布 

1 引言

1.1 概述

本部分描述了从设备（仪表或执行器或断路器）和（固定的，通常由市电供电的）主设备（网关或其他通信单元）之间有线和无线通信的最低开放式计量系统要求。它包括物理层、链路层、通信安全的一般要求（包括在认证和碎片层和传输层中）以及应用程序本身。应用层侧重于M-Bus协议。但它也支持DLMS/COSEM协议和基于SML的协议。给出了所需值和时间分辨率的详细信息。

本部分主要介绍基本仪表的要求，但也包括一些复杂仪表的可选增强功能。本规范支持市电供电设备（例如电表或执行器）和电池驱动设备（例如水表、煤气表或热能表）。

开放式计量系统规范（OMSS）第1卷提供了整个系统概述。

开放式计量系统规范（通用部分）第1卷的单独附录中提供了包含定义和缩写的总体术语表。

开放式计量系统规范（通用部分）中列出了参考标准和文件（用方括号标记（例如[EN 13757-3:2013]）

注意，根据在标准声明中用“应-shall”表示规定的口头形式，描述了强制性要求。带有“应该-should”的语句描述了建议。

十六进制数字用后缀“h”标记。二进制编码的数字用后缀“b”标记。没有后缀的数字是十进制数字，除非明确声明了其他编码。

1.2 版本历史

1.0版是第一个仅限单向电表的版本。

2.0版修订了访问双向仪表或致动器的标准规定。中继器的使用得到证实。对零件进行了调整，以确保与NTA 8130兼容

3.0版引入了同步传输定时，以支持电池供电双向中继器的长期使用。采用了一些新的CI字段来支持随后对无线数据报使用短和长TPL报头。

4.0版扩展了适用的安全方法。当使用附录E时，它允许遵守联邦信息安全办公室（Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik-BSI）的要求。它根据新发布的[EN 13757-3:2013]和[EN 13757-4:2013]进行更新。此外，还引入了两个新的层，它们扩展了现有的链路层，并添加了一个新的用于认证和消息分段的层。M-Bus OBIS参考列表被扩展并与OMS M总线数据点列表分开。

4.1版是4.0版的改进。除了许多小改动外，它还包含了应用程序选择协议的扩展、带有数据点描述符的新附录K、更新的附录a和B（包含每个数据点的加密要求）、改进的消息计数器处理、静态消息和无线电适配器的地址处理描述。

2 M-Bus框架结构

2.1 M-Bus 分层模型

基于OSI 7层模型，M总线协议分为几个层。该文档根据图1所示的应用通信层进行结构化。

物理层和数据链路层始终存在。传输层和应用层（如果存在）总是由传输层的CI字段引入。特殊CI字段引入了可选层，如ELL或AFL层。在这种情况下，M-Bus-message包含多个相互链接的CI字段。 

2.2 支持的CI字段

CI字段声明包括通信层、传输方向（不适用于ELL和AFL等较低层）和应用协议（如果存在）。CI字段还声明传输层标头的应用类型（“None”、“Short”或“Long”）。

OMS通信允许以下CI字段：

表1–支持的CI字段列表

CI字段	功能/分层	上/下行 连接	TPL报头 类型	协议或服务
50h(d)	应用程序重置或选择	Down	None	应用选择
51h(d)	命令	Down	None	M-Bus
52h(d)	设备选择	Down	None	M-Bus
53h	应用程序重置或选择	Down	Long	应用选择
54h(a)	所选应用程序的请求	Down	None	应用选择
55h(a)	所选应用程序的请求	Down	Long	应用选择
5Ah(d)	命令	Down	Short	M-Bus
5Bh	命令	Down	Long	M-Bus
5Fh(a)	命令	Down	Long	安全管理（TLS握手）（见附件F）
60h	命令	Down	Long	DLMS (b)
61h(d)	命令	Down	Short	DLMS (b)
64h(a)	命令	Down	Long	SML(b)
65h(a,d)	命令	Down	Short	SML(b)
66h(a)	所选应用程序的请求	Up	None	应用选择
67h(a)	所选应用程序的请求	Up	Short	应用选择
68h(a)	所选应用程序的请求	Up	Long	应用选择
6Ch	同步时间	Down	Long	通用
6Dh	同步时间	Down	Long	通用
6Eh	应用错误	Up	Short	通用
6Fh	应用错误	Up	Long	通用
70h(d)	应用错误	Up	None	通用
71h	告警	Up	None	通用
72h	应答	Up	Long	M-Bus
74h	告警	Up	Short	通用
75h	告警	Up	Long	通用
7Ah	应答	Up	Short	M-Bus
7Ch	应答	Up	Long	DLMS (b)
7Dh	应答	Up	Short	DLMS (b)
7Eh(a)	应答	Up	Long	SML (b)
7Fh(a)	应答	Up	Short	SML (b)
80h	纯传输层	Down	Long	None
8Ah	纯传输层	Up	Short	None
8Bh	纯传输层	Up	Long	None
8Ch	扩展链接层	Up/Down	Short	下层服务（2字节）
8Eh	扩展链接层	Up/Down	Long	下层服务（10字节）
90h	AFL层	Up/Down	variable	下层服务
(a) 计划将来修订标准，发布的[EN 13757-3:2013]将这些CI字段值标记为保留值 (b) 另请参考【EN 13757-1:2014】、【EN 62056-6-1:2013】、【DLMS UA】或【SML规范】 (c) 这些CI字段用于较低的层，可以与其他CI字段组合使用 (d) 这些CI字段只能用于有线M-Bus！

2.3支持的设备类型

本规范仅涵盖表2或表3所列设备类型的设备。

注：表4中列出的设备类型也可以集成在开放式计量系统中，但不能通过 OMS-Compliance测试进行批准。因此，无法保证这些设备类型的互操作性。

OMS网关应接受表2和表3中列出的所有设备类型。可选地，它们还可以支持表4中列出的设备类型。

有关设备类型的更多详细信息，请参考[EN 13757-3:2013]，表6。

标有“类别-category”的列列出了[DIN 43863-5:2012]子条款3.2中规定的从设备类型到相应OBIS-category/energy(能源) 类型的映射（“适用于所有制造商的测量设备的识别号”）

 a 16h型装置用于临时冷却或加热以达到所需温度（冷却/防冻）的冷饮用水。

3 地址处理 

3.1 M-Bus 地址

3.1.1 M-Bus地址概述

M-Bus定义了几种类型的寻址。地址可以在数据链路层（DLL）、扩展链路层（ELL）或传输层（TPL）中处理。地址字段（A-Field）的格式在每一层中都不同，甚至在有线和无线M-Bus之间也不同。DLL和ELL中使用的地址用于通信建立，而TPL中的地址用于识别应用程序本身

3.1.2 有线 M-Bus

3.1.2.1 主要地址

有线M-Bus的A字段使用DLL中的一个字节，该字节始终包含从设备的地址。由于有线M-Bus上只允许一个主机，因此从不使用主机的地址。该链路层地址称为主地址（PA）。未配置的主地址应为0。如果要使用主寻址，则必须在配置过程中分配介于1和250之间的有效地址。地址251至255用于特殊用途，并应符合[EN 13757-2:2004]。

 从属设备应始终使用其自身的有效主地址进行响应，即使是通过辅助地址从主设备进行寻址的情况。在这种情况下，只有不支持主地址的从设备才能以253响应

（有线M-Bus的内容稍后补全）

3.1.3 Wireless M-Bus

3.1.3.1 Link Layer Address (LLA)

数据链路层的地址字段始终包含发送者的地址。这可以是仪表/中继器/网关的地址（如果是集成无线接口）或RF适配器的地址（将托管设备连接到无线信道）。其结构见第3.1.4款。链路层地址应用于每个wM总线数据报

 所有wM-Bus仪表的链路层地址应在全球范围内唯一。因此，应由制造商指定，任何其他方（如MSO）不得更改。附加地址的分配（如有必要，例如使用外部RF适配器时）必须使用应用层地址应用于传输层（见3.1.3.3）。

3.1.3.2扩展链路层地址（ELLA）

扩展链路层的地址字段始终包含目标地址（仪表/适配器/网关）。它仅用于无线M-Bus。其结构见第3.1.4款。

仅当应用了长扩展链路层时，才存在ELLA（参见5.3）。

即使ALA正确，也应忽略接收到的具有错误ELLA的数据报。

只有在以下情况下才需要扩展链路层地址。

1.未分配通信伙伴的地址

为了避免双向无线电通信中的冲突，必须将仪表仅分配给一个专用网关。分配的网关不应使用ELLA联系电表（情况2、3或4适用时除外）。任何其他设备（如服务工具）应始终发送ELLA，以将其自身识别为电表上未分配的通信伙伴，并将接收到的ELLA与其自身地址进行比较。没有ELLA的电表响应（RSP-UD、ACK、NACK）只能由指定的网关接受。

2.对ELLA请求的响应

如果一个设备接收到一个带有ELLA（与它自己的链路层地址相同）的数据报，它应该用ELLA（保存另一个设备的链路层的地址）来响应。如果接收的ELLA不适合其自身的链路层地址，则应忽略数据报。

3.碎片化消息

如果消息被分段（通过使用AFL——见第6条），则每个分段（数据报）应适用ELLA。这是必需的，因为应用层地址（ALA）将仅出现在第一个片段中。即使相关片段的请求（REQ-UD2）和确认（ACK）也应适用通信伙伴的ELLA（另见附录L）。

注：分段消息的第一个REQ-UD2可能不包含ELLA（但始终包含ALA）。第一个RSP-UD以及该消息的所有后续片段都需要ELLA。

4.发送给RF适配器的消息如果网关使用RF适配器响应仪表，则网关应在数据报中应用ELLA（见图6）。消息类型SND-NR、SND-IR、ACC-NR和ACC-DMD不应适用ELLA。图5和图6显示了除其他地址字段之外的ELLA的用法。

 

3.1.3.3 Application Layer Address (ALA) 

传输层的地址字段始终包含应用程序的地址（仪表/执行器）。其结构见第3.1.4款。

如果使用外部RF适配器（设备类型37h），则应用层地址应始终出现在下行链路消息（至电表）和上行链路消息（来自电表）中（见图7）。对于带有集成无线电模块的仪表/致动器，链路层地址也用作应用层地址。

即使ELLA正确，仪表也应忽略具有错误ALA（如果存在）的接收数据报。

注：在维修的情况下，也可以使用带有RF适配器地址的ALA直接对RF适配器进行寻址。

注：网关或通信伙伴的地址从未应用于此地址字段。

注：ALA的地址字段仅在使用具有长TPL报头的传输层时存在（见2.2和附录D）。

注：当LLA和ALA相同时，也允许（但不要求）额外使用ALA。

3.1.4 M-Bus地址元素

无线M-Bus的LLA和ELLA以及有线和无线M-Bus均由以下四部分组成：

1. 识别号（设备ID）
2. 制造商ID
3. 版本
4. 设备类型

这些元素的使用应符合【EN 13757-3:2013】5.5至5.8的要求。 

制造商ID应在Flag协会注册

(http://www.dlms.com/organization/flagmanufacturesids/index.html).

版本字段在命名软件版本时不受限制。它也可以用于其他地址目的，如制造商位置编码，只要它允许该仪表的全球唯一地址。可以通过应用层内的相应数据记录来实现诸如客户号码或仪表位置之类的附加仪表识别方案。

有关设备类型的限制，请参见2.3。

地址元素的顺序在LLA、ELLA和ALA之间不同。

ALA应适用于[EN 13757-3:2013]第5.4节中给出的结构。

LLA和ELLA应适用于【EN 13757-4:2013】5.13中给出的结构。

地址示例见【EN 13757-3:2013】附录C和本规范附录N。

3.2 DIN Address according to DIN 43863-5

[DIN 43863-5:2012]定义了通用结构Meter-ID。该DIN地址结构是电表管理的基础

DIN地址的结构如表5所示。

DIN地址可用于计量装置的标签上。对于有线或无线M-Bus的链路或传输层，仅允许M-Bus地址。然而，M-Bus地址和DIN地址之间有着明确的关系，一种地址类型可以从一种地址转换为另一种地址。地址转换应按照以下规则进行。 

OBIS-cat.(3)

基于OBIS代码值组A的能源类型（例如电力）。（注意，DIN 43863-5:2012中列出了“e”和“F”类，但DLMS用户协会蓝皮书第12版中仅列出了“其他介质”的能源类型“F”。）对于地址类型之间的转换，请使用表2；2.3中的表3和表4。这些表列出了为每个M总线设备类型分配的OBIS类别/能量类型。

(部分内容后续翻译)

3.3适配器的地址处理

RF适配器或M-Bus-Adapter传输托管电表的地址。图8规定了适配器如何检测电表地址并将其转换为M-Bus-address。

如果适配器通过其DIN地址识别托管仪表，则转换为M-Bus地址可能不是唯一的。表6显示了从OBIS类别转换为设备类型的推荐默认值。然而，可以使用更适用的设备类型。根据表2、表3和表4，所选设备类型应链接到给定的OBIS类别

4 物理层 

 4.1概述

数据采集应采用两线M-Bus(pull模式)，或无线m-Bus(wM-Bus) (push模式)。
这意味着仪表通过射频定期传输计量数据，或者必须通过网关通过有线M-Bus进行查询。
可选地，网关还可以从双向无线M-Bus仪表查询计量数据。

4.2 有线通信(M-Bus)

4.2.1 电气规格

对于有线连接，使用符合欧洲标准[EN 13757-2:2004]的物理层M-Bus。它是一种两线制系统，可选地也为设备提供电力。可由网关控制的M-Bus设备的数量应由制造商规定。最低要求是[EN 13757-2:2004]中描述的Mini-Master(迷你主机)的要求。此外，网关应满足附录C的要求。

4.2.2硬件连接和线缆

从设备的总线接口是极性独立的，这意味着可以在不影响从设备操作的情况下反转两条总线。除了保护方面，这也导致总线系统的简化安装。为了在其中一个从设备短路的情况下保持总线的正确运行，这些从设备必须具有标称值为430±10Ω的保护电阻器在他们的总线上。这将短路时的电流限制为最大100 mA（42 V/420Ω). 有关布线和安装的要求，请参考[EN 13757-2:2004]。

4.3 无线通信(wM-Bus)

4.3.1 模式和要求

[EN 13757- 4:19 13]描述了无线仪表通信的不同变体。它们涵盖了所有类型的仪表通信，包括移动和固定的读数模式。开放计量系统场景需要一个固定的接收器和频繁的计量数据传输，以支持消费者的消费反馈和可变的关税。本文档扩展了[EN 13757- 4:19 13]，以允许可选的单跳中继用于无线电范围扩展。本规范不支持通过其他(可选电池供电)仪表进行多跳中继

对于[EN 13757- 4:19 13]中描述的各种模式，本规范只支持模式S1, S2, T1, T2, C1和C2。这些模式在868 - 870 MHz免许可证频率范围的占空比限制子带中工作。占空比不限制开放式计量系统所需的功能，但限制了在这些频段运行的其他系统占用频段的时间。

注意:模式C1和C2提供了更有效的NRZ信道编码，被现代射频芯片广泛支持。

对于所有的无线电通信模式，建议每小时的总平均传输占空比限制为0.02%。这是为了限制密集或重复情况下的碰撞率。CEPT/ERC/REC 70-03 E，参见[ERC 70-03]， ETSI EN 300220-1 [ETSI- erm]描述了对物理层的进一步要求。

S1、T1、C1是单向模式，仪表频繁地(以秒到小时)将包含仪表标识的数据报与已测数据一起传输。这种单向功能足以支持开放式计量系统框架内的基本电表所需的所有通信功能。

S2, T2和C2是各自单向模式的双向增强兼容。它们使一个可选的网关能够在一个仪表到网关数据报之后进行对仪表通信。[EN 13757- 4:13 13]描述了S1, S2, T1, T2, C1和C2支持模式的所有要求(也适用于测试条件)。对于S2模式，只支持具有长前导的变体。

由于所需的电池寿命，大多数仪表和一些执行器不能支持连续接收模式。网关发起(“PULL”)与仪表或执行器通信是可能的。但是任何这样的(下游)通信通常被限制在一个时间槽直接跟随一个上游通信(除了主电源供电的设备)。由于仪表的传输频率很高，因此产生的传输延迟(从秒到小时不等)似乎是可以接受的。执行器应至少传输其唯一ID和状态，并在每次传输后等待可能来自网关的数据报，如[EN 13757-4:2013]所述。对于断路器，作为典型的执行机构，此类传输之间的最大时间间隔应与表7所示的相同介质(即电或其他介质)的仪表传输的最大时间间隔相同。

对于某些网关和一个可选的驱动器之间的通信情况下这可能不是充分的。因此，具有更快反应时间要求的驱动器应该由电源供电。

扩展链路层的链路控制位或仪表数据报的配置字段向网关发送设备是否可以接收数据(即实现双向模式)、是否可以连续接收或每次传输后才直接接收的信号。

扩展链路层的链路控制位或仪表数据报的配置字段向网关发送设备是否可以接收数据(即实现双向模式)、是否可以连续接收或每次传输后才直接接收的信号。

仪表和网关制造商决定在他们的产品中实现哪种支持模式。这需要明确的设备标签以及各自的数据表，以便客户能够在互操作组合之间进行选择。网关可支持与所述的一种、几种或所有无线电通信模式的通信。

作为CEPT成员国的国家(例如欧盟、欧洲经济区等)应使用[EN 13757- 4:19 13]中规定的频率，该频率基于CEPT/ERC/REC 70-03 [ERC 70-03](俄罗斯除外)。不允许使用这些频率的其他国家应使用OMSS非欧洲频率[OMS-NEF]附件O中定义的替代频率。