Wireless M-Bus und der OMS Standard
Wegen der Klima- und Energieeffizienz-Problematik wurden Gesetzesänderungen in Deutschland und Europa initiiert. Smart-Metering-Verbrauchszähler sollen demnach künftig ihre Daten weitermelden. Per Funk kann dies z.B. über den Wireless-M-Bus erfolgen. Zielsetzung der neuen Gesetze sind eine monatliche Abrechnung bei Strom und Gas - wie bei der Telefonrechnung - und eine damit einhergehende Sensibilisierung des Verbrauchers zur Reduzierung des Energiebedarfs. Seit 2010 müssen Neubauten mit Smart- Meter-Zählern ausgestattet sein, ab 2018 dann alle Gebäude.
Der Weg zum neuen Funkstandard!
Lange Zeit galt ZigBee als der dafür geeignete Standard. Da sich seine Einführung verzögerte und Feldtests in Bezug auf die Reichweite enttäuschend ausfielen, wurde seitens der Versorger über Alternativen nachgedacht. Unter Leitung der Rheinenergie aus Köln wurde über einen neuen Funk-Standard für die drahtlose Zählerauslesung diskutiert. Diese Gespräche führten zur Gründung der Open-Metering- Gruppe unter dem Dach der Figawa (Bundesvereinigung der Firmen im Gas- und Wasserfach e.V.), KNX und des ZVEI. Die OMS-Gruppe (Open Metering System) teilte sich in zwei Arbeitsgruppen auf, die AG1 und die AG2. Die AG1 sollte die Spezifikation der Mindestanforderungen an die Primärkommunikation Sensor/Aktor zur MUC (Multi Utility Communication) sowie die damit zusammenhängenden Details der Endgeräte definieren. Zielsetzung war die Umsetzung auf Basis bestehender Normen.
In der AG2 „Spezifikation" wurden die Mindestanforderungen an die Tertiär- Kommunikation MUC zu AMM (Automated Meter Management), Back Office und die Details der Funktionseinheit MUC definiert sowie die funktionale Ausstattung der MUC. Die MUC hat in einem OMS die Bedeutung des Datensammlers sowie die Kommunikation zwischen Zählern und „Außenwelt" zu handhaben. Somit wurde in der AG1 die drahtlose Kommunikationsschnittstelle definiert und mit dem Namen „wireless-M-Bus" (wM-Bus) versehen. Als Mitglied der AG1 hat AMBER wireless maßgeblich an der Definition der Funkschnittstelle mitgewirkt. Aufgrund der vorliegenden Erfahrungen sowie durchgeführter Feldtests entschied man sich für das 868-MHz-Band. Die Protokollstruktur wurde angelehnt an die des drahtgebundenen M-Bus. Die technischen Eckdaten für die Funktechnik definierte man in der AG1 wie obige Übersicht zeigt.
Aufbau des Protokolls
Angelehnt an die bestehenden Funk- Standards Bluetooth und ZigBee kann die wM-Norm EN13757-4 verglichen werden mit dem HCI bei Bluetooth oder dem IEEE 802.15.4 bei ZigBee. Darüber kommen dann Spezifika wie z.B. die Netzwerkstruktur bei ZigBee und zum Schluss das Profil. Wie die Erfahrungen bei Bluetooth gezeigt haben, wurde der Standard in dem Moment akzeptiert, in dem die unterschiedlichen Geräte sich „verstanden", was durch die Profile SPP, FTP, DUN etc. erreicht wurde.
Im wM-Bus-Standard unterscheidet man die Modi R, S, T, die in weitere Betriebsarten unterteilt sind. Diese Betriebsarten wurden für die unterschiedlichen Zähleranwendungen konzipiert. Die Unterscheidungen liegen in der Übertragungsrichtung (uni- oder bidirektional), Codierung, Chiprate, Übertragungsfrequenz, Frequenzhub und Präambelaufbau. Für den wM-Bus- Standard wurde das Profil „OMS" verabschiedet. Die OMS-Daten werden AES-verschlüsselt.
Technische Lösungen: Zähler, MUC und OMS-Repeater
Für die Zählerintegration steht nach der o.g. Spezifikation eine uni- oder eine bidirektionale Funkverbindung zur Verfügung. Je nachdem, in welchem Modus (R, S, T) die Zähler betrieben werden sollen, besteht die Möglichkeit eines Rückkanals. So werden Stromzähler meist den T-Mode verwenden, Gas- und Wasserzähler den S-Mode. Die Auswahl der Modi hängt mit der Funktionsvielfalt des Zählers zusammen. Sollen auch Werte in den Zähler geschrieben oder Funktionen abgefragt werden, ist eine bidirektionale Kommunikation notwendig. Auf der Zählerseite kann damit ein Sender-, aber auch ein Transceiver-Modul verwendet werden. Die MUC muss alle Zählertypen und Modi empfangen und Informationen versenden können. Somit wird ein Transceiver notwendig. Die Kombination der verschiedenen Zähler und Modi verlangt ein permanentes Umschalten der Empfangsmodi R, S, T.
Die OMS-Spezifikation definiert auch die Verwendung eines Repeaters; sie geht davon aus, dass es Installationen geben wird, in denen die Distanz zwischen Zähler und MUC zu groß ist. Diese Lücke soll eben durch einen OMS-Transceiver gefüllt werden, der die Daten empfängt und weiterleitet.