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M-BUS
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- ELETTRONICA OGGI 454 - MAGGIO 2016
una piattaforma comune, la soluzione completa - che quindi
include la componente hardware e quella software - deve
essere concepita in modo da risultare flessibile e modulare
per potersi adattare ai requisiti regionali specifici. La sicu-
rezza e le prestazioni radio sono parametri critici nelle appli-
cazioni di rilevazione dei dati di consumo, che si riflette nei
requisiti addizionali specificati su base regionale. Di seguito
si prenderanno in esame i requisiti in vigore in Francia e
Italia e saranno analizzate alcune delle principali caratteri-
stiche.
L’Ente francese GrDF specifica l’uso della modalità “N” a 169
MHz: si tratta di una modalità a banda stretta, caratterizzata
da una bassa velocità di trasferimento dati che garantisce un
uso efficiente dello spettro. GrDF prevede anche una moda-
lità “broadcast” per aggiornare i contatori e requisiti di sicu-
rezza avanzati. In opzione è definita una modalità 4GFSK per
il supporto di velocità di trasferimento dati più elevati su un
canale con ampiezza di banda limitata a 12,5 kHz. Per quan-
to concerne le prestazioni radio, parametri quali sensibilità,
blocco e selettività al di sopra e al di sotto dei requisiti stan-
dard sono specificati con una tolleranza molto stretta per
quanto riguarda la deviazione in frequenza, pari allo 0,2%.
In Italia, il CIG prevede la modalità di funzionamento “N” nella
banda a 169 MHz. L’Ente, inoltre, segue la specifica nazionale
UNI TS 11291-11-4 che richiede alcune modifiche
relativamente all’interfaccia del livello applicati-
vo e ai livelli di trasporto. Il livello applicativo è
basato su DLMS/COSEM (Device Language Mes-
sage Specification / Companion Specification for
Energy Metering) e il metodo di accesso al canale
è basato su ALOHA e LBT. È pure prevista una
finestra di broadcast da utilizzare per il download
del firmware. Anche i requisiti per il livello fisico
sono specifici. Per ottenere un range maggiore,
la potenza massima trasmessa è pari a +27 dBm,
con l’ulteriore requisito di impostare passi di 3
dB (max.) nell’intervallo tra -27 dBm e +27 dBm.
Maggiori dettagli sono reperibili nei documenti
che descrivono la specifica.
La modalità “N” adottata in Francia e Italia richiede un
rilevamento del preambolo estremamente veloce con
un preambolo di soli 2 byte. Transceiver wireless che
operano a frequenze inferiori a 1 GHz, come i dispositi-
vi della linea Si446x EZRadioPRO di Silicon Labs sono
in grado di supportare questi e altri requisiti specifici
di Wireless
M-Bus.Laspecifica OMS (Open Metering
Specificatio) e le raccomandazioni DSMR (Dutch Smart
Meter Recommendations) prevedono anch’essere re-
gole particolari relativi a livello applicativo, utilizzo dei
campi nella struttura dei pacchetti e sicurezza.
Realizzazione di una soluzione
Sono diverse le opzioni disponibili per implementare solu-
zioni di rilevazione dei dati di consumi conformi a Wireless
M-Bus, che spaziano da componenti a semiconduttore a
stack software a moduli. I componenti essenziali richiesti per
lo sviluppo di una soluzione ad alte prestazioni per Wireless
M-Bus sono un microcontrollore (MCU) a basso consumo,
un transceiver operante a frequenze inferiori a 1 GHz in gra-
do di eseguire determinate funzioni al posto del processore
host e un’architettura basata su stack di tipo modulare che
garantisce la flessibilità necessaria per supportare differenti
requisiti di connettività wireless. Per progettare e configu-
rare il sistema di “metering” è anche necessario disporre di
una gamma completa di tool di sviluppo.
La figura 2, dove è riportato un confronto ad alto livello tra
lo stack di Wireless M-Bus e il modello OSI, evidenzia che lo
stack richiede un numero minore di livelli. Viste le dimen-
sioni dello stack, sono richiesti meno di 32 kB di flash, a se-
condo della modalità e del tipo di dispositivo. Ciò permette
di utilizzare una MCU a basso costo, viste le ridotte esigenze
in termini di dimensioni delle memorie flash e RAM. Il livello
applicativo è definito dall’utente e può essere basato sulle
specifiche OMS, DSMR, DLMS/COSEM o su qualsiasi altro
livello applicativo custom. Il livello HAL (Hardware Applica-
Tabella 2 – Modalità wireless a frequenze inferiori a 1 GHz
Modalità
Frequenza
(MHz)
Note
S (Stazionaria)
868
I contatori inviano dati poche volte al giorno
T (Trasmissione
frequente)
868
I contatori inviano dati parecchie volte al
giorno
C (Compatto)
868
Versione a più alta velocità di trasferimento
dati della modalità T
N (Banda stretta)
169
Sistema a lunga portata e banda stretta
R (Ricezione
frequente)
868
I sistemi di raccolta leggono i dati di più con-
tatori su differenti canali di frequenza
F (Tx e Rx
frequenti)
433
Frequenti comunicazioni bidirezionali
Fig. 3 – Esempio di una piattaforma hardware wireless ottimizzata per applicazioni
Wireless M-Bus