IEC62056技术文档--通信架构与协议

IEC62056 技术文档

通信架构与协议

深圳市航天泰瑞捷电子有限公司

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范围：

本文就IEC62056系列标准中涉及的通讯框架与协议进行说明，便于协助开发工程师阅读、理解DLMS/COSEM通信框架和协议。

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目录

1 前言 (7)

1.1术语、定义与缩写 (7)

2范围 (9)

3 简介 (10)

3.1 COSEM 通信框架 (10)

3.1.1 C/S 类型的操作，通信协议集 (10)

3.1.2 面向连接(联结)的操作 (11)

3.2 COSEM 中的互操作性与互连性 (11)

3.3 互连性的保证：协议识别服务 (12)

4仪表数据交换架构 (13)

4.1 引言 (13)

4.2 应用模型 (13)

4.3 通信模型 (13)

4.4 DLMS/COSEM 服务器模型 (15)

4.5 DLMS/COSEM 客户机模型 (16)

4.6 DLMS/COSEM 数据采集系统模型 (17)

4.7 访问需求 (18)

4.8 系统集成和表计安装 (19)

4.9 系统的移植过渡 (19)

5用于面向连接异步数据交换的物理层服务和规程 (20)

5.1 引言 (20)

5.2 服务 (20)

5.2.1 服务清单 (20)

5.2.2 服务的使用 (21)

5.2.3 服务定义 (21)

5.3 协议 (23)

5.3.1 物理层协议数据单元 (23)

5.3.2 传输次序与特性 (23)

5.3.3 物理层操作----规程描述 (23)

5.4 举例：物理层服务原语和Hayes 命令 (28)

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6 直接本地连接 (32)

7用于IP 网络的COSEM 传输层 (34)

8 使用HDLC 协议的数据链路层 (35)

8.1 Overview (35)

8.2 数据链路层规范概述 (35)

8.2.1 LLC 子层 (35)

8.2.2 MAC 子层 (35)

8.2.3 描述方法 (35)

8.3 LLC 子层 (36)

8.3.1 LLC 子层的作用 (36)

8.3.3 LLC 子层的协议描述 (43)

8.4 MAC 子层 (45)

8.4.1 本标准对HDLC 所做的选择 (45)

8.4.2 MAC 子层的服务描述 (45)

8.4.3 MAC 子层所用的物理层服务 (51)

8.4.4 MAC 子层的协议描述 (53)

8.4.4.1 MAC PDU和HDLC协议帧 (53)

8.4.4.2 MAC寻址 (54)

8.4.4.3 命令和响应帧 (56)

8.4.4.4 规程的一些基本知识 (58)

8.5 FCS 的计算 (71)

8.5.1 用于FCS 计算的测试序列29 (71)

8.5.2 快速FCS 的实现 (71)

8.5.3 16-bit FCS 的计算方法 (71)

8.5.4 FCS 表发生器 (75)

8.6 数据链路层管理服务 (77)

8.6.1 Overview (77)

8.6.2 数据链路层管理服务的定义 (79)

9 COSEM 应用层 (81)

9.1 简介 (81)

9.1.1 描述方法 (81)

9.1.2 应用层结构 (81)

9.1.3 服务描述 (82)

9.1.4 协议层管理服务 (84)

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9.1.5 协议描述 (84)

9.2 COSEM 应用层–服务定义 (85)

9.2.1 全部服务 (85)

9.2.2 AA 建立与释放 (85)

9.2.3 特殊的AA (86)

9.2.4 数据通信 (86)

9.2.5 客户机COSEM 应用层服务 (87)

9.2.6 服务器COSEM 应用层服务 (101)

9.2.7 COSEM 应用层服务和服务参数总结 (108)

9.3 COSEM 应用层协议描述 (111)

9.3.1 客户机端控制功能CF 的状态定义 (112)

9.3.2 服务器端CF 的状态定义 (113)

9.3.3 用于AA 建立/释放的协议 (114)

9.3.3.2 特殊AA的建立 (116)

9.3.3.3 AARQ和AARE APDUs (116)

9.3.3.4 组织用于AA建立的参数 (118)

9.3.3.5 重复的COSEM-OPEN.request服务调用 (119)

9.3.3.6 AA的释放 (119)

9.3.3.7 注册的COSEM名 (122)

9.3.4 数据通信协议 (125)

9.4 COSEM 数据类型定义 (138)

9.4.1 COSEM APDUs (138)

9.4.2 ACSE APDUs (140)

9.4.3 有用的类型 (143)

9.4.4 xDLMS-Initiate.request/response/ConfirmedServiceError PDUs (151)

9.4.5 一致性块 (152)

9.4.6 用于数据通信的APDUs 的定义 (154)

9.5 xDLMS 应用服务元素ASE (161)

9.5.1 引言 (161)

9.5.2 DLMS 一致性 (161)

9.5.3 用于COSEM 的DLMS 扩展 (161)

9.6 在不同的通信协议集中使用COSEM 应用层 (163)

9.6.1 通信协议集特定的元素 (163)

9.6.2 三层面向连接基于HDLC 的通信协议集 (165)

9.7 AARQ 和AARE 编码举例 (172)

AARQ-apdu::= [APPLICATION 0] IMPLICIT SEQUENCE (172)

9.7.1 xDLMS-Initiate.request PDU 编码举例 (173)

9.7.2 未使用ACSE 安全机制的AARQ APDU 编码举例 (175)

- -

9.7.3 使用低级别认证的AARQ APDU 的编码举例 (176)

9.7.4 使用高级别认证的AARQ APDU 的编码举例 (177)

9.7.5 AARE APDU 的编码举例(成功的情况) (178)

9.7.6 xDLMS-Initiate.response PDU 的编码举例 (178)

9.7.7 未使用安全或使用低级别安全的AARE APDU 的编码举例 (180)

9.7.8 使用高级别安全的AARE APDU 的编码举例 (182)

9.7.9 AARE APDU 编码举例(失败情况1) (184)

9.7.10 AARE APDU 编码举例(失败情况2) (186)

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1前言

1.1术语、定义与缩写

Abbreviation Explanation

AA 应用联结Application Association

AARE 应用联结响应Application Association Response

AARQ 应用联结请求Application Association Request

ACSE 应用控制服务元素Application Control Service Element

AE 应用实体Application Entity

AP 应用进程Application Process

APDU 应用层协议数据单元Application Layer Protocol Data Unit

API 应用编程接口Application Programming Interface

ARP 地址解析协议Address Resolution Protocol

ASE 应用服务元素Application Service Element

ASO 应用服务对象Application Service Object

ATM 异步传输模式Asynchronous Transfer Mode

A-XDR 调整的扩展数据表示Adapted Extended Data Representation

base_name 基名，对应于COSEM对象第一个属性(“逻辑名”)的短名

BER 基本编码规则Basic Encoding Rules

CF 控制功能Control Function

class_id 类标识Class identification code

client 请求服务的站，通常为主站 A station, asking for services. Normally the master station

.cnf .confirm服务原语

CO 面向连接的Connection-oriented

COSEM 能源计量配套规范Companion Specification for Energy Metering

COSEM Interface

COSEM接口对象，是COSEM接口类的一个实例An instance of a COSEM Interface Class Object

COSEM_on_IP 基于TCP-UDP/IP的COSEM通信协议集The TCP-UDP/IP based COSEM communication DCE 数据通信设备( 通信接口或modem)Data Communication Equipment (communications interface or

DCS 数据采集系统Data Collection System

DISC Disconnect (a HDLC frame type)

DLMS 设备语言报文规范Device Language Message Specification

DM 断开模式(一个HDLC帧类型)Disconnected Mode (a HDLC frame type)

DPDU 数据链路协议数据单元Data Link Protocol Data Unit

DSAP 数据链路服务接入点Data Link Service Access Point

DSDU 数据链路服务数据单元Data Link Service Data Unit

DTE 数据终端设备(计算机、终端或打印机)Data Terminal Equipment (computers, terminals

or printers)

FCS 帧校验序列Frame Check Sequence

FDDI 光纤分布式数据接口Fibre Distributed Data Interface

FRMR 帧拒绝(一个HDLC帧类型)Frame Reject (a HDLC frame type)

FTP 文件传输协议File Transfer Protocol

GMT Greenwich Mean Time

GSM Global System for Mobile communications

HCS 头校验序列Header Check Sequence

HDLC 高级数据链路控制High-level Data Link Control

HHU 手持单元 Hand Held Unit

HLS 高级别安全 High Level Security

HTTP 超文本传输协议 Hypertext Transfer Protocol

I 信息(一个 HDLC 帧类型)Information (a HDLC frame type)

IC 接口类 Interface Class

IETF Internet Engineering Task Force

.ind .indication 服务原语

IP 互联网协议 Internet Protocol

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LAN 局域网 Local Area Network

LLC 逻辑链路控制(子层)Logical Link Control (Sub-layer)

LLS 低级别安全 Low Level Security

LSAP LLC 子层服务接入点

LPDU LLC 协议数据单元

LSB 最低有效位 Least Significant Bit

LSDU LLC 服务数据单元

m 强制 mandatory, used in conjunction with attribute and method definitions MAC 媒介访问控制(子层)Medium Access Control (sub-layer)

master Central station - station which takes the initiative and controls the data flow MIB 管理信息库 Management Information Base

MSAP MAC 子层服务接入点(这里等同于 HDLC 地址)

MSB 最高有效位 Most Significant Bit

MSC 消息序列图 Message Sequence Chart

MSDU MAC 服务数据单元 Service Data Unit

NDM 正常断开模式 Normal Disconnected Mode

NRM 正常响应模式 Normal Response Mode

N(R) 接收序列号 Receive sequence Number

N(S) 发送序列号 Send sequence Number

o 可选项 optional, used in conjunction with attribute and method definitions OBIS 对象标识系统 Object Identification System

OSI 开放系统互联 Open System Interconnection

PAR Positive Acknowledgement with Retransmission

PDU 协议数据单元 Protocol data unit

P/F 查询/结束 Poll/Final

PH 物理层 Physical Layer

PHPDU PH PDU

PHSDU PH SDU

PSDU 物理层服务数据单元 Physical layer Service Data Unit

PSTN Public Switched Telephone Network

PPP 点对点协议 Point-to-Point Protocol

RARP 反向地址解析协议 Reverse Address Resolution Protocol

.req .request 服务原语

.res .response 服务原语

RLRE 应用联结释放响应Application Association Release Response

RLRQ 应用联结释放请求Application Association Release Request

RNR 接收未就绪(一个HDLC帧类型)Receive Not Ready (a HDLC frame type)

RR 接收就绪(一个HDLC帧类型)Receive Ready (a HDLC frame type)

SAP 服务接入点Service Access Point

SDU 服务数据单元Service Data Unit

SNMP 简单网络管理协议Simple Network Management Protocol

SNRM 置正常响应模式(一个HDLC帧类型)Set Normal Response Mode (a HDLC frame type) server A station, delivering services. The tariff device (meter) is normally the server, delivering the requested

slave Station responding to requests of a master station. The tariff device (meter) is TCP 传输控制协议Transmission Control Protocol

TWA 双向交替Two Way Alternate

UA 无编号确认(一个HDLC帧类型)Unnumbered Acknowledge (a HDLC frame type)

UDP 用户数据报协议User Datagram Protocol

UI 无编号信息(一个HDLC帧类型)Unnumbered Information (a HDLC frame type)

UNC 不平衡工作正常响应模式类Unbalanced operation Normal response mode Class

USS 无编号发送状态Unnumbered Send Status

VAA 虚拟应用联结Virtual Application Association

V(R) 接收状态变量Receive state Variable

V(S) 发送状态变量Send state Variable

WPDU 封装协议数据单元Wrapper Protocol Data Unit

xDLMS-ASE 扩展的DLMS应用服务元素Extended DLMS Application Service Element

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2范围

IEC62056 由相对独立的2个部分组成：数据模型和通信协议。

数据模型(COSEM 对象和数据标识)使用通用构件(COSEM 接口类)来定义计量设备的复杂功能，它所定

义的是计量仪表呈现在通信接口上的功能。这个模型

并不涉及仪表内部与具体实现相关的内容。

通信协议规定如何访问数据和进行数据交换。

COSEM 规范遵循如图1所示的三步方案：

1：仪表建模- 仪表模型和数据标识(数据模型)；

2：消息映射- 将模型映射为协议数据单元P DU；

3：通信传输- 将数据字节串通过信道传输。

计量领域特定的接口对象由COSEM规范定义(IEC62056-6（2C）)；,d,d辑名(OBIS 代码，I EC62056-61)

来标识C OSEM 对象。

●可以通过应用层的消息服务来访问和

使用C OSEM 对象的属性和方法；

●协议的低层(数据链路层、传输层和物理层)传输信

息；

●应用层、数据链路层、传输层和物理层在本文中

描述；

●符合性测试：参见D LMS UA 1001-1 规范“COSEM

符合性测试过程”；

●术语解释见“IEC62056 术语定义与缩写”。图1 COSEM的三步方案：仪表建模- 消息映射- 通信传输

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3 简介

3.1 COSEM 通信框架

3.1.1 C/S 类型的操作，通信协议集

使用COSEM 接口对象模型与计量设备进行的通信基于客户机/服务器(C/S)架构。通常计量设备作为服务器，响应客户机的请求，提供各种被请求的服务；数据采集主机为客户机，可以是手持单元 HHU 和各种抄表与管理应用系统主机等，向服务器请求需要的服务。这些服务是通过客户机和服务器应用进程(AP)间的消息交换(SERVICE.request/.responses)提供的，如图2所示。

客户机应用

SERVICE.request

SERVICE.response

服务器应用(COSEM 设备)

图2 COSEM 中的客户机/服务器(C/S)通信架构

由于客户机和服务器的应用进程处于不同的设备中，它们之间的消息交换需要依靠通信协议的支持来完成。如图3所示。

图3通过通信协议进行消息交换

通信协议通常是分层结构的，客户机和服务器的C OSEM 应用使用最高协议层即应用层的服务，因此应用层是唯一包含COSEM专属元素的协议层。这种COSEM专属元素称作xDLMS_ASE 。所有与COSEM 接口对象相关的服务——xDLMS 应用协议，均由xDLMS_ASE 提供。其它协议层独立于COSEM 模型，因而COSEM 应用层可以置于各种低

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层协议栈的顶部，如图4。

图4各种低层协议栈顶部的C OSEM 应用层

一个完整的协议栈，包括应用层、物理层和介于其间的所有协议层，称作一个通信协议集(communication profile)。

一个通信协议集由其所包含的协议层、它们的参数、以及包含于应用层中的ACSE的类型(面向连接的，或无连接的)来表征。

3.1.2 面向连接(联结)的操作

xDLMS 应用协议是一个面向连接的协议，也就是说，客户机和服务器的应用进程只有在已经联结(应用联结可以认为是应用层次上的连接)的情况下才能使用 xDLMS_ASE 的服务。因此，一个通信会话由三个阶段组成：建立连接、数据通信、释放连接。如图5所示。

客户机应用服务器应用

阶段1：

建立连接

阶段 2：

数据通信

阶段 3：

释放连接

图5面向连接的环境中的一次完整的通信会话

在DLMS/COSEM 环境中，通过使用标准ACSE的联结请求/响应服务来建立应用联结(AA)。而对于一些很简单的设备、单向通信设备、以及多播和广播，也允许预先建立应用联结，对于这样的联结当然无需使用ACSE服务：完整的通信会话仅包含数据通信阶段(可以认为“建立连接”阶段已在过去某个时候完成)。

3.2 COSEM 中的互操作性与互连性

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IEC62056 试图以一个标准满足所有电能仪表与相关系统的应用要求，将兼容性、独立性、扩展性作为其实现目标。兼容性：要求不同厂商的产品能够相互兼容，新开发的产品与现存产品（库存产品和在使用产品）兼容；独立性：要求产品与通信介质和制造厂商无关，这就要求在各种应用、各种介质的通信系统中不同厂商的产品都能和客户端系统进行互操作；扩展性：要求能够对现存系统很容易地进行扩展，这就要求产品具备即插即用特性，从而降低投资减少系统配置开销。

在 COSEM 环境中，服务器与客户机应用进程之间的互操作性和互连性是仪表数据交换的基础也是产品兼容性、独立性、可扩展性的保证。互操作性是针对应用层面而言的，而互连性则是针对协议层面而言的。

为了使一个服务器和客户机之间具有互操作性，必须保证双方处于相同的应用联结环境中，可以使用 COSEM 应用层中标准的面向连接的 ACSE 服务协商建立应用联结，一旦应用联结建立以后双方即在约定好的联结环境中进行数据交换。约定的联结环境包括认证机制、可用的 xDLMS 服务以及其它参数等。一个客户机可以和一个服务器建立应用联结，也可以和多个具有不同应用上下文环境即具有不同的认证机制、不完全相同的 xDLMS 服务等的不同服务器建立应用联结，例如一个客户机可以与一个具有短名（SN）引用的xDLMS 环境的服务器建立应用联结，同时与另一个具有逻辑名（LN）引用的 xDLMS 环境的服务器建立应用联结，这两个服务器均可以与客户机进行互操作。

为了能够进行数据交换，服务器与客户机的应用进程之间还要能够互连并处于互连状态。

在建立应用联结之前，服务器与客户机的应用进程之间必须已经互连，这要求需要连接的各个对等的协议层之间均处于连接状态。原理上，只要双方使用同样的通信协议集就能够实现互连，在C OSEM 中，提供了协议识别服务来保证这种互连性的实现。

3.3 互连性的保证：协议识别服务

服务器与客户机之间的应用联结总是由客户机发起建立，但有时客户机应用进程并不知道某个未知服务器所使用的通信协议集，例如在系统中新安装了一个仪表，这时客户机必须获得关于该仪表（服务器）所实现的通信协议集的信息。COSEM 应用层协议识别服务提供了实现这一目的的手段，这是一个可选的应用层服务，它可以使客户机在建立物理连接之后获得相应服务器中所实现的协议集的有关信息。协议识别服务直接使用物理层的数据通信服务，而旁路掉协议的其余部分，这是协议识别服务能够得以实现的前提条件。

协议识别服务是一个可选服务，不是必须的。识别服务应是物理连接建立后的第一个服务。只能由抄表主站发起。本系统中采用的协议识别请求为一个字节（0x20），集中器的响应为4 个字节（0x00 0x04 0x01 0x00）。

服务端在物理连接建立之后，若接收到的第一段数据长度小于3，则进入协议识别检测状态，若该数据长度为1，且为0x20，则认为该段数据为协议识别数据。若长度为2，且第一个字节为

0x20，则丢弃数据，依然停留在物理连接建立后的初始阶段，对下一段数据仍然进行协议识别检测。若长度大于3，跳过协议识别阶段。

协议识别服务后（其后就不再对其进行协议识别），进入数据通信阶段。

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4 仪表数据交换架构

4.1 引言

该部分介绍基于DLMS/COSEM 的计量设备和数据采集系统(DCS)的简化模型，并简要介绍使用基于DLMS/COSEM 的系统如何满足市场在数据交换方面的需求。

4.2 应用模型

DLMS/COSEM 将计量设备模型化为一个物理设备中的一系列逻辑设备，每个逻辑设备包含该计量设备呈现在通信接口上的一个功能子集，而各种功能则用COSEM 接口对象来建模。

数据采集系统被模型化为一系列的应用进程，每个应用进程可能具有不同的功能角色和访问权限（由计量设备授予的）。

注：各应用进程可以运行于一个或几个物理设备中

计量设备：服务器

逻辑设备#01 管理逻辑设备COSEM 对象逻辑设备#02

COSEM 对象

逻辑设备#03

COSEM 对象

数据采集系统：客户机

应用进程#01 公共客户机应用进程

#02

应用进程

#03

图6数据采集系统和计量设备的D LMS/COSEM 应用模型

上图中，公共客户机应用进程和管理逻辑设备具有特殊作用，它们是必须的，而其它的应用进程和逻辑设备则可以依据具体实现情况选用。

4.3 通信模型

数据采集系统与计量设备间的数据交换是基于C/S 模式的，客户机向服务器请求需要的服务，服务器则提供其具备的各种服务。一个客户机可以与一个或多个服务器同时交换数据；一个服务器也可以与一个或多个客户机同时交换数据。服务器之间不能互相交换数据。

注：一个物理设备中的逻辑设备之间也许能够进行数据交换，同样地，一个客户机的应用进程间或不同客户机的应用进程间的数据交换也是可能的，但这些数据交换不属于本标准所要讨论的范围。

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图7 DLMS/COSEM 中的通信协议集模型

DLMS/COSEM 采用分层通信协议，每层都为其上层提供服务并使用其支撑层的服务。分层的数目和类型则因所用的通信媒介而异。

顶层是C OSEM 应用层，向C OSEM 应用进程(AP)提供服务。给定一套协议层，用C OSEM 应用层作顶层，就组成了一个C OSEM 通信协议集。一个设备可以支持多个通信协议集，使得利用各种媒介进行数据交换成为可能，至于要用哪个通信协议集则由客户端A P 决定。

目前规范了以下通信协议集：

●3层面向连接的基于 HDLC 的通信协议集。包括 COSEM 应用层、基于 HDLC 的数据链路

层和用于面向连接的异步数据交换的物理层。它支持遵循 IEC62056-21 的光端口或电端口本地数据交换、租用线路、PSTN 或G SM 电话网络。

●基于T CP-UDP/IP 的通信协议集。这些通信协议集支持基于各种物理媒介的互联网数据交换，

如以太网、ISDN、GPRS、PSTN 或使用PPP 的GSM 等等。在这些通信协议集中，COSEM 应用层由C OSEM传输层支持，包括协议封装和互联网T CP 或U DP 协议。低层协议可以根据所用媒介来选择，因为T CP-UDP 层会隐藏它们的特殊性。

可以很容易的开发出支持其它媒介的通信协议集，如：

(1)双绞线：

a)采用基带信号方式(MBus、prEN 13757-2)；

b)采用载波信号方式(EURIDIS、IEC 62056-31)。

(2)电力线载波(PLC)。

在D LMS/COSEM 中，应用层的数据交换总是面向连接的：

●为了能够进行应用数据交换，必须在客户机A P 与服务器逻辑设备间建立一个应用层的连接，

称作应用联结(AA)。这是应用层中面向连接的A CSE 的任务。

●在发起建立一个 AA 之前，客户机和服务器端协议栈的对等物理层之间必须已经连接，而中间

协议层则不一定，每个需要连接的协议层可以支持一个或同时支持多个连接。

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●一旦需要的A A 已经建立，就可以进行应用数据交换了，数据交换是通过访问C OSEM 接

口对象的属性和方法来进行的，这是x DLMS-ASE 的任务。

●数据交换结束后，必须释放A A。

4.4 DLMS/COSEM 服务器模型

图 8 中左边的计量设备包含 n个逻辑设备，使用 3层面向连接的基于 HDLC 的通信协议集。COSEM 应用层由基于H DLC 的数据链路层支持，其主要作用是提供对等层间的可靠数据传输，同时提供对逻辑设备的寻址，具体的寻址方式是：每个逻辑设备绑定到一个 HDLC地址，而管理逻辑设备总是绑定到 HDLC 地址 0x01。为了允许创建 LAN 以便位于给定计量站点的几个计量设备能够通过一个接入点来访问，数据链路层还提供了另一个地址：物理地址。逻辑设备地址也称作高H DLC 地址，而物理设备地址也称作低H DLC 地址。支持数据链路层的物理层提供客户机和服务器物理设备间的串行比特流传送，允许使用各种接口，如R S232、RS485、20mA 电流环等等，通过P STN 和G SM 网络等传送数据。

图 8 中右边的计量设备包含 m个逻辑设备，使用基于 TCP-UDP/IP 的通信协议集，C OSEM 应用层由COSEM 传输层支持，包括互联网 TCP 或UDP 层和一个协议封装单元。协议封装单元的主要作用是将COSEM 应用层提供的OSI 类型的服务集变换为TCP 和UDP 功能调用，或反之将TCP 和UDP 功能调用变换为OSI 类型的服务集提供给COSEM 应用层。它还提供逻辑设备的寻址，将它们绑定到一个服务接入点(SAP)，称作协议封装端口，而管理逻辑设备总是被绑定到协议封装端口0x01。协议封装单元还提供关于传送的A PDU长度信息，以便对等层识别A PDU 的结束，TCP 的流特性使得这一点显得很必要。

通过这个协议封装单元，COSEM应用层被绑定到一个 TCP 或 UDP 端口号，它将用于DLMS/COSEM 协议和应用。T CP 和U DP 层的使用使得集成其它的互联网应用(如F TP 或H TTP) 成为可能，只要分别绑定到各自的标准端口就行了。

TCP 层由 IP 层支持，而 IP 层则可以由任意的低层协议集提供支持，这依所用的通信媒介而定(例如：以太网、PPP、IEEE802 等等)。

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图8DLMS/COSEM 服务器模型

显然，在一个服务器中可以实现几个通信协议集，由不同的低层协议集来对共同的COSEM 应用层提供支持。这就允许服务器通过各种不同的通信媒介与不同应用联结的客户机交换数据，其结构与下面介绍的D LMS/COSEM客户机模型相似。

4.5 DLMS/COSEM 客户机模型

●在这个模型中，C OSEM 应用层要么由基于H DLC 的数据链路层提供支持，要么由C OSEM

传输层提供支持，由A P 决定。

●与服务器端不同的是，HDLC 层只提供一级寻址，即每个A P 的S AP。

客户机A P和服务器的逻辑设备均由它们的S AP 来标识，因此，客户机和服务器A P间的AA 可以由一对S AP(客户机S AP 和服务器S AP)来标识。

COSEM 应用层有可能支持一个或同时支持多个应用联结。同样，低层有可能支持与对等层间

的多个连接。这意味着客户机和服务器间能够同时经由不同的端口和通信媒介进行数据交换。

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图9使用多协议栈的D LMS/COSEM 客户机模型

4.6 DLMS/COSEM 数据采集系统模型

图10 中的计量站点1的计量设备使用基于T CP-UDP/IP 的通信协议集，并且连接到以太局域网LAN，另外还安装了一个本地数据采集系统(DCS)。每个物理设备有自己的IP地址，计量站点的入口与LAN的入口相同。可以通过互联网远程访问仪表，也可以通过本地DCS 或HHU 在本地访问仪表。在光口上，计量设备可以使用3层面向连接的基于H DLC 的通信协议集或采用P PP 的基于T CP-UDP/IP 的通信协议集来通信。

在计量站点2 的计量设备使用3 层CO 基于HDLC 的通信协议集。为了能够通过一个W AN 接入点来访问仪表，它们连接至一个总线如R S485。LAN 中物理设备的地址由其低H DLC 地址提供。由于 RS485 没有提供处理总线碰撞的协议，客户机只能一个一个地与 LAN 中的服务器交换数据，也即总线仲裁的任务由客户机执行。LAN 的接入点是一个具有R S485 接口的调制解调器，其地址由W AN提供(可以是PSTN 或GSM 电话网)。对于本地数据交换，可以使用一个便携DCS 直接连接到RS485 总线上。这种情况下，在本地数据采集通信期间，不能进行远程访问。与计量站点1一样，可以用H HU 进行直接本地数据交换。

也可以采用其它的L AN 类型，如：MBus(prEN 13757-2)、Euridis(IEC 62056-31)、PLC。

图中的 2个远程采集系统是一致的，它们都可以经由互联网或 PSTN/GSM W AN 访问 2 个计量站点。

运行客户机AP 的物理设备的地址由W AN 提供。AP地址仅标识客户机类型，例如，地

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址0x10 是每个D CS 中公共客户机的地址。

图10 DLMS/COSEM 仪表数据采集系统模型

尽管在 C/S 环境中的数据交换通常由客户机发起，但 DLMS/COSEM 扩展了一种非 C/S 方式的通信服务：“突发事件报告服务”。其目的是为了使仪表（服务器）能够在未被请求的情况下主动向主站（客户机）上报突发事件，如新安装仪表、电源故障及各种报警信息等。

4.7 访问需求

DLMS/COSEM 满足下列数据交换的访问需求：

●允许多方(多个数据采集系统D CSs)访问计量数据；

●允许与一个计量站点的一个或多个计量设备交换数据；

●在一个计量站点有多个计量设备的情况下，可以使用一个接入点；

●可以与计量设备进行远程或本地数据交换；

●依据计量设备的资源情况(资源允许的话)，本地和远程数据交换可以互不干扰地同时进行；

●可以在L AN 和W AN 中使用各种通信媒介；

●提供了认证机制来控制对数据的访问，这些机制由COSEM 应用层和接口对象(联结对象) 实

现；

●支持便捷的系统集成和表计的使用部署；

●提供了从已有系统向D LMS/COSEM 系统移植过渡的途径。

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确保满足以上需求的关键是C OSEM 应用层提供的应用联结。详见“COSEM 接口类”中的有关内容。

4.8 系统集成和表计安装

如图8 所示，每个客户机系统中都必须有一个公共客户机(绑定到地址0x10)，其主要作用是获取未知计量设备(例如新安装的表计)的内部结构。这一过程是在公共客户机和管理逻辑设备间必须的应用联结中以非保密方式进行的。一旦知道了表计的内部结构，就可以用适当的认证机制来访问其数据。

当在系统中安装一个新表计时，它会向客户机发送一个事件报告。客户机一旦检测到这一事件报告，便可读取表计的内部结构，并将必要的配置信息(例如费率表和特定的安装参数) 下载到表计中。这时的表计就可以正常使用了。

DLMS/COSEM 符合性测试也保证了系统集成的能力，通过测试和认证手段确保标准规范在计量设备中被正确地实现。

4.9 系统的移植过渡

至今，已有大量基于原有协议的DCS，例如IEC61107(原IEC1107)。显然，提供一个移植过渡途径是非常必要的。

DLMS/COSEM 通过向I EC61107 中添加一个新协议模式E成为I EC62056-21 标准。这样，在开始序列中，仪表(服务器)可以向HHU(客户机)建议使用高级模式E，如果HHU 认可，它们将使用3 层CO 基于HDLC 的协议继续以后的数据交换，此时的信息交换是使用COSEM 对象模型进行的。否则，数据交换将在常规模式C中继续(功能可能受限)。

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5 用于面向连接异步数据交换的物理层服务和规程

5.1 引言

物理层提供数据终端设备(DTE)与数据通信设备(DCE)之间的接口，见图 12。图 11 是一个 通过广域网，例如 P STN ，进行数据交换的典型的通信配置。

图 11 典型的 P STN 通信配置

图 12 物理层所处的位置

对于本地数据交换，2 个 D TE 可以通过适当的连接直接相连。为了允许使用各种通信媒介， 本标准没有规定物理层的信号及其特性，但作了以下假设：

● 通信是点对点或点对多点；

● 半双工和全双工连接都可以；

● 异步传输：1 个启始位、8 个数据位、无校验、1 个停止位(8N1)。 本文定义物理层

提供给对等层和上层的服务，以及物理层的协议。

5.2 服务

5.2.1 服务清单

1、连接建立/释放相关的服务

PH-CONNECT.request / PH-CONNECT. indication / PH-CONNECT.confirm PH-ABORT.request / PH-ABORT.confirm / PH-ABORT.indication

2、数据通信服务

PH-DATA.request / PH-DATA.indication

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协议

应用

P H -C O N N E C T .r e q /.c n f /.i n d

P H -A B O R T .r e q /.c n f /.i n d

P H -D A T A .r e q /.i n d

3、协议层管理服务

除了上述的服务以外，还需要一些其它的物理层服务，它们是由协议层管理进程(应用进 程的一部分)使用的或者是提供给协议层管理进程的。下面给出一些例子： PH-INITIALIZE.request / PH-INITIALIZE.confirm PH-GET_VALUE.request / PH-GET_VALUE.confirm PH-SET_VALUE.request / PH-SET_VALUE.confirm

PH-LM_EVENT.indication

由于这些服务仅具有局部重要性，它们的定义不属于本标准的范围。

5.2.2 服务的使用

图 13 表示了不同的服务使用者是如何使用物理层服务原语的。

协议层管理进程

应用进程 A P

物理连接管理器

ASO 服务

AL 管理服务

应用层 A L

CONNECT/DISCONNECT

及数据相关服务

DL 管理服务

PH 管理服务

数据链路层 D L

PH-DA T A.req/.ind PH-ABORT .ind

物理层 P H

图 13 COSEM 三层面向连接的协议集的协议层服务

如图所示，连接建立/释放服务由物理连接管理器 AP 使用和提供，而不是相邻的上层-数 据链路层。其原因在 5.3.3.1 中解释。

5.2.3 服务定义

5.2.3.1 PH-CONNECT.request

在COSEM 环境中，由物理连接管理器AP 调用该原语请求建立一个与远程设备间物理连接。

PH-CONNECT.request

(

PhConnType,

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/q8ye.html