Emre Sami SÜZER  
Operasyonlar Direktörü  
Aktif Mühendislik

DLMS Derneği'nin belirttiği gibi, “yeni bir protokol üzerinde çalışmaya başladılar çünkü akıllı ölçümleme - ve daha genel olarak, akıllı cihazlar - birlikte çalışabilirliği, verimliliği ve güvenliği sağlayan dünya çapında kabul gören standart bir dile ihtiyaç duyuluyordu.” [1]

Enerji piyasası katılımcılarının ihtiyaçlarına, doğal kaynakları verimli bir şekilde yönetimine ve tüketicileri de sisteme dahil etme arzusundan hareketle artık sayaçlar entegre ölçüm, kontrol ve faturalandırma sisteminin bir parçası haline geldi. Sayaç artık basit bir veri kayıt cihazı değil, haberleşme özellikleri kritik önemde bir cihazdır. [5]

Bu hedeflere ulaşmak için gerekli protokol ihtiyacı DLMS / COSEM protokolünü ortaya çıkartmıştır.

I. GİRİŞ

İletişim protokolleri, ekipman ve sistemler arasındaki mesaj iletimini tanımlayan kurallar ve kalıplardır.

Kısaca, protokoller veri, adres, kimlik doğrulama, hata tespiti ve düzeltmeyi içermeli ve mesaj formatını tanımlamalıdır. Farklı gereksinimleri karşılamak için geliştirilen DLMS gibi birçok iletişim protokolleri vardır.

Standartlar tarafından tanımlanan, endüstride ve akıllı ölçüm uygulamalarında kullanılan bazı yaygın haberleşme protokolleri şunlardır:

  • Modbus
  • Profibus
  • CANBus
  • IEC 62056-21 (Özellikle Mod C)
  • DNP3
  • IEC 870-5-101/102/103
  • IEC 61850
  • DLMS

II. PROTOKOL STANDARTLARI

Protokol, bir dernek veya komisyon tarafından yönetilen standarda sahip olmalıdır.

Protokol standartlarına olan gereksinim, IBM tarafından icat edilen BSC protokolüne ne olduğuna bakılarak görülebilir. BSC, iki ayrı noktayı haberleştirmek için kullanılan erken bağlantı düzeyi bir protokoldür. Başlangıçta çok noktalı bir ağda kullanılmak üzere tasarlanmamıştı ancak kullanılması protokolün bazı eksiklerini ortaya çıkarttı. Standardizasyonun yokluğunda, üreticiler ve kuruluşlar, protokollerini 'güçlendirmek' ve ağlarında kendilerine özel sürümler oluşturmakta özgürdüler. Bazı durumlarda, bu durum kullanıcıların diğer üreticilerden ekipman kullanmasını engellemek için kasıtlı olarak yapılmıştır. Orijinal BSC protokolünün 50'den fazla çeşidi vardır. Bir standardın, bu durumun gerçekleşmesini engelleyeceğini düşünülebilir. [2]

III. GENEL HABERLEŞME PROTOKOLÜ GEREKSİNİMLERİ

Ait oldukları protokol standardına göre taşınan mesajlar bitlerin ardışık dizileridir. Bu bit dizilerinde iletilecek verilerin yanı sıra birkaç bölüm daha vardır. Mesajda bulunan bu bölümler:

  • Adres, mesaj sahibini ve hedefini belirler. Tek bir hedef olabileceği gibi yayın (broadcast) mesajı da olabilir ve adrese ek olarak rota da içerebilir.
  • Hata Kontrolü, mesaj verileri üzerinden bir algoritmaya göre oluşturulan verilerdir.
  • Onaylama, bağlantı açma temelli haberleşmelerde veri paketlerinin hedefe ulaştığının onayı için kullanılır.
  • Veri, aslında karşı tarafa iletilmek istenen mesaj paketidir.

IV. DLMS/COSEM

DLMS (Device Language Message Specification), DLMS Kullanıcı Derneği tarafından geliştirilen ve sürdürülen standart paketidir. DLMS Kullanıcı Derneği, sayaç veri alışverişi ve IEC 62056 standart serisinin oluşturulması için uluslararası standartlardan sorumlu IEC TC13 WG14 ile D Tipi anlaşma yapmıştır. [3]

COSEM ise (Companion Specification for Energy Metering), DLMS protokolünün “aktarım ve uygulama katmanlarını” tanımlayan bir dizi özellik içerir. [3]

Birlikte DLMS / COSEM, COSEM arabirim niteliklerine erişmek için xDLMS hizmetleri sağlayan uygulama katmanını ifade eder. Ayrıca DLMS / COSEM Uygulama katmanı ve COSEM veri modelini ifade eder. [4]

V. DLMS/COSEM’İN IEC1107’YE GÖRE AVANTAJLARI

Bazı ülkelerde kimi dağıtım şirketleri 2018'de hala DLMS / COSEM'i yeni bir protokol olarak görse de, DLSM/COSEM 1000'den fazla uyumlu sayaç tipinde mevcuttur ve 150 metreden fazla üretici tarafından desteklenmektedir.

DLMS son teknoloji iletişim protokolü ve akıllı ölçümün geleceğidir.

  • DLMS / COSEM standardı, kullanıcıların farklı üreticilerin çeşitli sayaç türleriyle iletişim kurmasını sağlayan jenerik sürücüyü kullanmalarına olanak sağlar. [6]
  • Uygulama katmanı isteklerini işlemek için katmanı olması sebebiyle iletişim ortamından bağımsız olarak cevap verebilir. Bu, uygulama katmanının HDLC, IPv4 vb. gibi birçok iletişim ortamını desteklemesini sağlar. [6]
  • “Nesne Modelleme” ve “OSI modeli” temel alınmıştır. Yani iletişim ortamından bağımsızdır.
  • DLMS / COSEM, tüm kamu hizmetleri / enerji türleri, tüm pazar segmentleri, tüm uygulamalar ve hemen hemen tüm iletişim ortamları için kullanılabilir. [1]
  • DLMS / COSEM, elektrik, gaz, su, ısı vb. her tür enerji türü için geçerli bir arayüz modeli tanımlar. [1]
  • Kriptografik algoritma ve gizli kriptografik anahtarları kullanarak veri şifreleme ve dört geçişli kimlik doğrulamasını destekler. [1]
  • Arabirim sınıfı tanımları, demand kaydı, tarife ve etkinlik çizelgelemesi, zaman senkronizasyonu ve güç kesintileri, güç kalitesi gibi yaygın olarak kullanılan bir dizi sayaç işlevini standartlaştırır. [1]

VI. DLMS/COSEM MESAJ TİPLERİ

Tip Açıklama
SNRM Normal Yanıt Modunu Ayarla (Set Normal Response Mode), sunucuyu (sayaç) normal yanıt moduna getirmek için kullanılır. SNRM, her iki tarafça alınabilecek ve iletilebilecek verilerin maksimum uzunluğu gibi parametreler üzerinde anlaşmak için kullanılır.
UA Bir SNRM alımında, sunucu bu parametrenin değerlerini (istemci tarafından gönderilirse) inceler ve hem istemci hem de sunucunun uyumlu olduğu bir değer seçer. Bu bilgi sunucu tarafından bir UA Frame kullanılarak istemciye iletilir.
AARQ AARQ (Application Association Request) mesajı, sunucu tarafından iletişim kurmak için istemci tarafından gönderilir. AARQ PDU (Protokol Veri Birimi), Sunucuya eğer varsa Uygulama Bağlamı ve Kimlik Doğrulama Değerini (İstemci ve / veya Sunucuyu doğrulamak için Gizli Şifre) iletir.
AARE AARE (Application Association Response), sunucu tarafından gönderilen AARQ’ya istinaden gönderilen yanıttır.
GET İstemci tarafından sayaçtan veri almak için bir GET isteği kullanılır.
SET SET İsteği, istemci tarafından sayaçta bir veri ayarlamak için kullanılır.
DISC Bağlantıyı kes komutu, istemcinin mantıksal bağlantı katmanını sunucudan ayırmak için kullanılır. Bir DISC komutunun alınmasında sunucu, SNRM'ye yanıt olarak gönderilene benzer bir UA ile yanıt verir. Sunucunun bu komutun alınmasında NDM'de (Normal Bağlantısız Mod) olduğu söylenir. SNRM ve Mod Ayar Komutu dışında, bu durumda hiçbir veri transferi yapılamaz.

VII. COSEM ARAYÜZ (INTERFACE) SINIFLARI

Sistem entegrasyonu kolaylığı, birlikte çalışabilirlik ve veri güvenliği, bir ölçüm iletişim protokolünün ve dolayısıyla DLMS / COSEM hedefinin önemli gereksinimleridir.

COSEM, bu zorlukları şebeke sayacına kompleks ölçüm ve kontrol cihazı olarak bakıp, adresler.

Bunu, hangi fonksiyonun desteklenmesi gerektiği, bu fonksiyonların nasıl uygulandığı ve verilerin nasıl aktarıldığı konusunda herhangi bir varsayım yapmadan ölçüm cihazının tüm fonksiyonlarını modellemek için “nesne modelleme” tekniklerini kullanarak gerçekleştirir.

DLMS/COSEM Haberleşme Protokolü

Şekil 1: Arayüz (Interface) sınıf ve örnek şeması [5]

DLMS Mavi Kitabında, COSEM'in desteklediği sınıflar aşağıdaki gruplar altında toplanmıştır.

  • Ölçüm Verisi
  • Erişim Kontrolü ve Yönetimi
  • Zaman ve Olay Kontrolü
  • Ödeme Metotları
  • Yerel Port ve Modem üzerinden Veri Transferi
  • M-Bus üzerinden Veri Transferi
  • Internet üzerinden Veri Transferi
  • S-FSK PLC kullanarak Veri Transferi
  • ISO/IEC 8802-2 için LLC Katmanı
  • PRIME için Dar-Bant OFDM PLC Profili
  • G3-PLC için Dar-Bant OFDM PLC Profili
  • HS-PLC ISO/IEC 12139-1 Komşu Ağları
  • Zigbee Kurulumu

KAYNAKLAR

  • [1] https://www.dlms.com/
  • [2] Marsden 1986, Section 6.1 - Why are standards necessary?, p. 64-65, uses BSC as an example to show the need for both standard protocols and a standard framework.
  • [3] ST UM1530 User manual, p. 7, s. 1.3 IEC 62056 (DLMS/COSEM)
  • [4] DLMS Green Book, p. 15, s. 3.1 General DLMS/Cosem definitions.
  • [5] DLMS Blue Book, p. 10, Introduction.
  • [6] AMI System Using DLMS, A White Paper, Kalkitech, p. 3

Anahtar Kelimeler:

DLMS Cosem OSOS Haberleşme Protokolü

Paylaş: