Aaron Mo
Aaron Mo

什么是wM-Bus，它的框架，它的工作模式、网络工作流程

一、发展

仪表总线M-Bus协议是用于计量记录的一种通信标准。传统传输方式接口用两条线，使用成本比较低、可靠性好，认可度也很高，但在建布局一个网络过程中，网络布线施工周期长、对周围的环境方面影响也大，通常需要破墙掘地架管线布；在这个基础上，演变引入了Wireless M-Bus（简称wM-Bus），而EN 13757-4标准对其进行做了规范.
wM-Bus最初是专为868MHz运行频带而定义，后来规范逐渐的扩展到其他频带，如169M、433.
wM-Bus是成熟的Wired M-Bus(有线M-Bus)标准的后续增强型技术，它是欧洲唯一的无线抄表标准，已被广泛的采用。目前除欧洲市场之外，在中东、印度、大洋洲等国家或地区都有广泛的在使用.

二、技术特点 
(1)网络可以包含 1000 个节点星型网络.
(2)超低功耗， 计量性质，设备寿命可以做12年以上.
(3)它的堆栈根据不同的模式定义设置各种吞吐量.
(4)安全：通过适当的校验和和数据编码方法实现故障安全.
(5)非常短数据范围保证了在拥挤的无线电环境中提供了良好的性能.

三、wM-Bus框架
wM-Bus以国际标准化组织ISO-OSI(Open System Interconnection)参考模型作为了参考，也就是开放系统互联7层参考模型中，使用4层IEC模型，即 1、2、3 、 7 层.

层次

层义

功能

标准

说明

7

应用层

格式化数据

EN13757-3

6

表示层

空

5

会话层

空

4

传输层

空

3

网络层

路由转发

EN13757-5

2

数据链路层

建立数据连接

EN13757-4 @ IEC 870

1

物理层

连接设备

EN13757-4@ M BuS

四、wM-Bus工作模式
标准定义了几种与远程读表设备交换数据方式:

S模式

固定/静止模式

数据编号

①S1/S1m单向，计量到数据采集设备的单向通信，计量设备每天多次发送数据.数据采集装置可以睡眠，但一定要提前唤醒

S1曼彻斯特码+长报头

S1m曼彻斯特码+短报头

②S2双向，计量和其它设备之间的双向通信.双方都是规定的周期性唤醒，在发送前等待唤醒帧.

曼彻斯特码+短报头或长报头

比特率

100kbps、32.768kbps

T模式

频繁发送模式

数据编号

①T1单向，该模式计量设备不管是否有接收，直接发送数据，不会等待确认字符ACK，就直接返回到idel状态

3变6+短报头

②T2双向， 计量设备发送数据后会等待一段时间监听确认字符ACK，如果没有接收到ACK，则计量设备返回到idel状态，如接收到ACK，则双方之间建立一个双向通信。

3变6+短报头

曼彻斯特码+短报头

比特率

100kbps、32.768kbps

R模式

频繁接收模式

数据编号

R2是允许大范围传输，使用多路频率复用，同时可抄读多个计量设备，模式下计量不会自动发送数据，计量在RX模式下周期性的唤醒，等待唤醒帧。如没有接收到唤醒帧，计量就会返回idel状态；如接收到来有效唤醒帧，那双方会建立一个双向通信连接。

曼彻斯特码+中长报头

比特率

4.8 kbps

C模式

收发模式

数据编号

C是模式s和模式T结合两者优点的组合，具有更紧凑的数据格式

① C1用于仪表到系统设备的单向通信.

曼彻斯特码

② C2用于双向通信.

比特率

100 kbps、50kbps

N模式

窄带 169MHz应用

F模式

频繁收发433MHz应用

五、wM-Bus网络流程
wM-Bus网络分解
计量将用户的数据送入了应用层，而在此层对AH(应用层协议的标头)加封组成APDU，然后通过N-SAP来传到网络层。在网络层对NH(网络层协议标头)加封组成NPDU，然后再通过L-SAP去传到数据链路层。这时把控制信息加在数据链路层的头LH和尾LT后形成了LPDH，也称为帧。而物理层传送的是以比特流，因此这里不必再加上任何的控制信息，最后物理层直接把帧以按EN13757-4标准的规定传输即可.

什么是wM-Bus，它的框架，它的工作模式、网络工作流程_第1张图片

最后说明，用于实现无线的射频芯片采用SPI还是SOC方案都可以，如采用SPI，只是单纯的射频前端，只要速率、编码方式、功耗等 能满足标准要求即可。数据网络层等都在外挂的MCU端做。选SOC射频与主控集成一体的话，资源够即可。怎么选择是根据成本及最终的协议栈而定的，比如只是简单的应用，成本还好情况，可以选择SOC方案，因为一般的射频芯片公司都有已做好了的公用协议栈可以直接用，减少了自开发的投入。

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