Структура WM-Bus

Аналогично проводной версии, основная топология сети для WM-Bus – «точка-точка» или «звезда». Типичным применением WM-Bus является организация сбора показаний счетчиков потребления ресурсов на стационарный или мобильный концентратор, который впоследствии передает их для последующей обработки.

Основным регламентирующим документом WMbus является стандарт EN13757-4, определяющий обмен данными в диапазоне SRD (868…870 МГц). Если это допустимо местными нормативными актами – может использоваться диапазон 433 МГц или 169 МГц. На текущий момент в стандарте EN13757-4 определены три рабочих режима: «S», «T» и «R» (таблица 1).

Таблица 1. Режимы WMBus (из EN 13757-4:2005)

Для кодирования данных в WMBus применяется либо манчестерский код (1/2 скорости передачи данных при использовании радиоканала в режиме «S»), либо специальный код «3 из 6» (2/3 скорости передачи при использовании радиоканала в режиме «T»). В режиме «S» полезная скорость передачи данных равна 16384 бит/с, а в режиме «T» — 66667 бит/с.

Пакет физического уровня WM-Bus состоит из четырех частей – преамбулы, слова синхронизации, поля данных и поля окончания пакета.

В рамках протокола WM-Bus возможны следующие режимы формирования и трансляции пакетов:

• режим 0 – кодирование манчестерским кодом, длина преамбулы 279 бит, синхронизирующее поле – 18 бит (значение 0x7696) поддерживается режимами работы S1 и S2;
• режим 1 – кодирование манчестерским кодом, длина преамбулы 15 бит, синхронизирующее поле – 18 бит (значение 0x7696) поддерживается режимами работы S1-m, S2, T2;
• режим 3 – код 3 из 6, длина преамбулы 19 бит, синхронизирующее поле – 10 бит (значение 0x3D) поддерживается режимами работы T1, T2;
• режим 5 – кодирование манчестерским кодом, длина преамбулы 39 бит, синхронизирующее поле – 18 бит (значение 0x7696) поддерживается режимом R2.

Размер поля данных пакета – 0…64 кбайт, в данном поле инкапсулируется пакет канального уровня WM-Bus (или просто пакет WM-Bus). В сети WM-Bus возможны пакеты двух типов – А и B. Каждый тип пакетов включает в себя три информационных блока – первый, второй и опциональный.

Первый блок содержит поля длины пакета, контрольную информацию и адрес отправителя. Он одинаков для пакетов обоих типов.

Второй блок пакета содержит информационные поля, характеризующие тип информации в пакете. В него входят заголовок блока, 15 (тип А) или 115 (тип B) байт описания информации пакета и двухбайтовое поле контрольной суммы. Поле данных второго блока пакета включает в себя данные прикладного уровня WM-Bus.

Опциональный блок содержит поле данных и двухбайтовое поле контрольной суммы.

Протокол WM-Bus является достаточно простым для реализации и не требует от реализующего его контроллера большого объема оперативной и постоянной памяти. Это позволяет применять для реализации WM-Bus беспроводные приемопередатчики в связке с небольшим малопотребляющим контроллером. Интенсивность обмена данными в системах АСКУЭ на данный момент относительно невелика. В связи с этим при выборе аппаратной платформы на первый план выходит энергопотребление приемопередатчика и микроконтроллера в режимах сна, ожидания или подобных им. Например, данные со счетчика воды могут быть востребованы всего лишь несколько раз в сутки, а в ряде случаев – только несколько раз в месяц. Следовательно, большую часть времени и управляющий микроконтроллер, и беспроводной приемопередатчик будут находиться в режиме ожидания.

Для обмена данными целесообразнее использовать диапазон 868.7…869.2 МГц, поскольку радиоволны данного диапазона слабее подвержены влиянию препятствий и затуханию при прохождении сквозь стены и перекрытия по сравнению с волнами диапазона 2.4 ГГц. Кроме этого, в данном диапазоне практически нет помех, связанных с работой пользовательской электроники – пультов управления, сигнализации, беспроводных сетей или интерфейсов. На данный момент такие устройства используют в основном диапазоны 433 МГц или 2.4 ГГц.