DLMS/COSEM协议—（Green-Book）Wi-SUN profile

10.9 Wi-SUN profile（Wireless Smart Utility Network）

10.9.1 概述 (General)

Wi-SUN FAN（Field Area Network，现场区域网络）旨在构建一个无处不在的网络，但它并没有指定特定的应用来在其上运行，因此它是与应用无关的（application agnostic）。同样，DLMS（Device Language Message Specification，设备语言消息规范）也没有指定一套单一的底层来支持应用层，因此它可以被描述为与传输无关的（transport agnostic）。

Wi-SUN FAN规范涵盖了OSI模型的1至4层，并处理UDP数据包，也可能处理TCP数据包。DLMS/COSEM已经在其标准中定义了一种通信配置文件，用于在基于TCP或UDP的IPv4或IPv6网络上操作，因此没有必要为Wi-SUN网络创建特定的适配层（adaptation layer）。

这个配置文件定义了DLMS/COSEM如何在Wi-SUN网络上操作，并提供了创建Wi-SUN网络上通信上下文所需的COSEM设置和诊断接口类（interface classes）。它被设计用于在有损网络上运行，并假定使用6LoWPAN（IPv6 over Low-Power Wireless Personal Area Networks，低功耗无线个人区域网中的IPv6）和RPL（Routing Protocol for Low-Power and Lossy Networks，低功耗和有损网络的路由协议）以提高效率。

解释

Wi-SUN FAN: 是一个为智能计量和智能电网等关键基础设施项目设计的无线网状网络标准。
Application agnostic: 意味着Wi-SUN FAN可以支持多种不同的应用，而不是仅限于特定的应用。
Transport agnostic: 表示DLMS/COSEM可以在不同的传输协议上运行，不依赖于特定的底层通信技术。
OSI模型: 是一个七层的网络通信模型，Wi-SUN FAN规范涵盖了这个模型的底部四层。
UDP/TCP: Wi-SUN FAN能够处理这两种主要的网络传输协议。
6LoWPAN: 是一种网络技术，它允许IPv6数据包在低功耗的无线网络上传输，非常适合于物联网(IoT)设备。
RPL: 是一种为低功耗和有损网络设计的路由协议，常用于物联网环境。

这部分内容强调了Wi-SUN配置文件的灵活性和适应性，以及它在智能电网通信中的潜在应用。同时，它也指出了DLMS/COSEM标准与Wi-SUN网络的兼容性，以及如何利用现有的DLMS/COSEM通信配置文件来实现在Wi-SUN网络上的有效通信。

10.9.2节提供了Wi-SUN配置文件的详细描述，包括它的目标通信环境、如何使用不同的通信层，以及特定的配置文件结构。以下是对这一部分内容的详细翻译和解释：

10.9.2 配置文件描述 (Profile Description)

10.9.2.1 目标通信环境 (Targeted Communication Environments)

如图158所示，该通信配置文件与接口“G”有关。Wi-SUN场域网（FAN）是基于IEEE 802.15.4的IPv6无线网状网络，为关键基础设施项目设计。

每个个人区域网（PAN）被设计为支持数千个路由器设备与一个单一的边界路由器。一个FAN可能由许多PAN组成，允许单个网络扩展到数百万个设备，见图196。

从此配置文件中的应用程序层的角度来看，边界路由器配置超出了作用范围。

图196 Wi-SUN Architecture (Layer 3 routing)

名词释义

Wi-SUN FAN: 是一个专为大规模部署设计的无线网络，适用于需要连接数百万设备的智能电网和智能城市等项目。
IEEE 802.15.4: 是一种定义低功耗无线个人区域网络通信的标准。
IPv6: 是互联网协议的第六版，提供更多的地址空间和改进的安全性。
PAN: 个人区域网络，是Wi-SUN FAN中的一个组成部分，可以支持大量设备。
边界路由器: 在Wi-SUN FAN中，负责连接PAN和更广泛的网络。
DLMS/COSEM: 是一种用于智能电表和智能电网的数据交换和通信的标准。
UDP/IP: 用户数据报协议/互联网协议，一种无连接的网络传输协议。
6LoWPAN: 一种网络技术，允许在低功耗网络中使用IPv6。
RPL: 一种针对低功耗和有损网络设计的路由协议。
MHDS: 多跳传输服务，是Wi-SUN FAN中的一个可选组件，提供另一种路由方式。

10.9.3 通信层的使用

10.9.3.1节和10.9.3.2节的内容是关于Wi-SUN FAN（Field Area Network）的通信环境和通信层的使用。以下是这两节内容的详细翻译：

10.9.3.1 目标通信环境 (Targeted Communication Environments)

正如图158所示，Wi-SUN FAN是一个基于IEEE 802.15.4的IPv6无线网状网络，专为关键基础设施项目设计。每个个人区域网络（PAN）旨在支持数千个路由器设备，并且有一个单一的边界路由器。一个FAN可能包含许多PAN，允许单独的网络扩展到数百万设备，见图196。

边界路由器配置在本应用层配置文件的范围之外。

10.9.3.2 通信层的使用 (Use of the Communication Layers for this Communication Profile)

10.9.3.2.1 与指定较低层的标准相关的信息 (Information related to the use of the standard specifying the lower layers)
Wi-SUN FAN由Wi-SUN联盟的[FANSPEC]描述。[FANSPEC]基于IEEE 802.15.4，因此提供了一个可互操作的配置文件或一种通信栈的伴侣规范，该通信栈在IPv6传输层终止。[FANSPEC]支持UDP/IP，因此支持DLMS/COSEM UDP/IPv6配置文件。预计在使用[FANSPEC]传输DLMS/COSEM APDUs时不需要进行任何修改或限制。

10.9.3.2.2 通信配置文件的结构 (Structure of the Communication Profiles)

图197显示了从数据视角的通信配置文件。

[FANSPEC]指定了两种可能发生的路由机制：Wi-SUN规范内的RPL（根据RFC 6550）和MHDS路由是可选的。无论实现哪种路由机制，DLMS/COSEM都没有特别的考虑。

[FANSPEC]指定了在控制平面中使用ICMPv6（根据RFC 4443和RFC 6775）。

[FANSPEC]指定了图197所示的安全机制。这些对DLMS/COSEM提供的安全性没有影响，实施者可以根据项目需求自行决定实施哪些安全套件和安全机制。

[FANSPEC]指定节点还支持MPLS，如RFC 7731所述。

图197 Wi-SUN communication profile diagram

10.9.3.3节详细说明了在Wi-SUN通信配置文件中所涉及的较低层级的协议及其使用方式。以下是该节内容的详细翻译：

10.9.3.3 较低协议层及其使用 (Lower Protocol Layers and their Use)

10.9.3.3.1 概述 (Overview)

本通信配置文件所需的各层级，直到UDP层，都按照[FANSPEC]中的说明进行规定，如图197所示。

10.9.3.3.2 物理层 (Physical Layer)

物理层被定义为IEEE 802.15.4的一个子集，如[FANSPEC]和[PHYSPEC]中所指定的。物理层的参数可能特定于特定的监管领域。[PHYSPEC]表3详细列出了每个区域的监管领域和运营类别。监管领域值和运营类别共同指定了支持的频段，与[PHYSPEC]表3一致。为了支持此功能，Wi-SUN设置IC中包含了同名的属性，并在DLMS UA 1000-1第2部分Ed.15:2021的4.17.1中进行了描述。

10.9.3.3.3 MAC层 (MAC Layer)

MAC层被定义为IEEE 802.15.4的一个子集，如[FANSPEC]的6.3节中所指定。

10.9.3.3.4 网络层IPv6参数 (Network Layer IPv6 Parameters)

[FANSPEC]规定了使用IPv6网络层和UDP传输层。IPv6地址分配应按照[FANSPEC]的6.2.3.1.2节进行。

[FANSPEC]指定了使用带有6LoWPAN适配的IPv6，并自动分配链路本地IPv6地址，以及网络层路由和转发单播和多播IPv6数据包。网络服务由IPv6提供，定义在RFC 2460中，并带有如[FANSPEC]的5.4.1节所述的6LoWPAN适配，即RFC 4944和RFC 6282。ICMPv6，定义在RFC 4443中，用于控制平面信息交换。

由于[FANSPEC]包括了作为强制性的第3层路由（RPL）支持以及可选的第2层多跳传输服务（MHDS），因此不需要6LoWPAN Mesh Headers，并且不使用它们。

10.9.3.3.5 约束 (Constraints)

FAN网络的网络层具有以下特性：

网络层基于带有6LoWPAN的IPv6；
支持网络层路由和转发单播IPv6数据包；
支持网络层路由和转发多播IPv6数据包；
支持自动分配链路本地IPv6地址。

10.9.3.3.6 6LowPAN

FAN节点支持根据RFC 4944并在RFC 6282更新的基础上，通过IEEE 802.15.4网络传输和接收未压缩的IPv6数据包，如[FANSPEC]的6.2.3.2.1节所述。

10.9.3.3.7 传输层参数 (Transport Layer Parameters)

FAN节点必须实现如RFC 768中定义的用户数据报协议，并且也可以实现如RFC 793中定义的TCP。在Wi-SUN网络上使用这些RFC中指定的协议不需要进行任何修改。本配置文件的重点将是UDP传输。

请注意，上述翻译是根据提供的文本内容进行的直译。由于技术文档通常包含专业术语和特定上下文，可能需要结合具体技术背景进一步理解。

10.9.3.4节主要讨论了服务映射和适配层（Service mapping and adaptation layers），在Wi-SUN通信配置文件中是如何实现DLMS/COSEM应用层与Wi-SUN网络层之间的交互的。以下是该节内容的详细翻译和解释：

10.9.3.4 服务映射和适配层 (Service Mapping and Adaptation Layers)

FAN（Field Area Network）节点支持根据RFC 4944以及RFC 6282更新的规定，传输和接收IPv6数据包。更详细的信息可以在[FANSPEC]的6.2.3.1.1节中找到。

这个配置文件依赖并符合现有的DLMS/COSEM机制，这些机制用于通过UDP传输在IP网络上传输DLMS/COSEM应用协议数据单元（APDUs），使用7.2.3.3节中描述的包装器（wrapper），以及10.3节中描述的TCP-UDP/IP配置文件。

由于Wi-SUN实现了标准的UDP（或可选的TCP）传输层，因此不需要额外的适配机制来传输DLMS/COSEM APDUs。

图198展示了DLMS/COSEM与Wi-SUN层之间的服务原语映射，这些映射与使用的路由方法（使用RPL的第3层或使用MHDS的第2层）无关。由于网络管理在这个配置文件中不在讨论范围内，除了一些诊断信息外，所有提供的信息都是从较低层获取的，用于填充诊断接口类（ICs）。

图198 Service mapping

解释：

服务映射（Service mapping）是指将DLMS/COSEM应用层的服务和功能映射到Wi-SUN网络层的服务和功能上，确保两者能够协同工作。
适配层（Adaptation layers）是指在DLMS/COSEM应用层和Wi-SUN网络层之间，为确保数据能够正确传输而可能需要的任何额外的转换或适配机制。
RFC 4944和RFC 6282是指定义了如何在IEEE 802.15.4这样的低功耗网络中传输IPv6数据包的标准。
图198可能是指文档中的一张图表，展示了服务原语映射的详细过程，但具体内容需要查看原文档。
**RPL（Routing Protocol for Low-Power and Lossy Networks）**是一种特别为低功耗和不稳定网络设计的路由协议。
**MHDS（MultiHop Delivery Service）**是一种多跳传输服务，允许在网络中通过多个节点传输数据。
诊断信息可能是指用于监控和故障排除的网络状态信息。

请注意，上述翻译和解释是根据提供的文本内容进行的，可能需要结合具体技术背景和文档的其余部分来进一步理解。

10.9.3.5节主要讨论了在Wi-SUN通信配置文件中注册和连接管理的相关事宜。以下是该节内容的详细翻译和解释：

10.9.3.5 注册和连接管理 (Registration and Connection Management)

注册和连接过程在Wi-SUN网络中对应用层透明。对于应用层而言，它看起来就像任何其他IP连接一样。为了提供一些背景信息，并且为了给出在Wi-SUN设置接口类（IC）中描述的属性的上下文，这一小节描述了设置Wi-SUN网络所需的预配置参数。

这一小节描述了加入过程所需的属性，如[FANSPEC]的6.3.4.6.3节所描述。

在部署之前，FAN节点需要通过表121和安全材料进行行政配置，包括：
a) 制造商IDevID（设备标识符）；
b) 对应IDevID的私钥；
c) 从制造商根证书开始的其余制造证书链，该链签发了IDevID，包括[FANSPEC] 6.5.1中定义的制造商根证书；
d) 见[FANSPEC] 6.5.1对于定义和[FANSPEC] 6.5.5对于安全处理证书和私钥的建议。

表121 FANSPEC到Wi-SUN设置IC属性映射

FANSPEC术语	Wi-SUN设置接口类属性
NETNAME-IE	network_name
Routing method	routing_method
Channel Plan	channel_plan
Regulatory Domain	channel_plan.regulatory_domain_identifier
Manufacturer IdevID	无等效DLMS/COSEM属性，与PAN ID不同
Trickle Timer Imin	default_dio_interval_min
Trickle Timer Imax	default_dio_interval_max
Join state	join_state

对于发现Trickle计时器的Imin和Imax值，见DLMS UA 1000-1第2部分Ed.15:2021，Wi-SUN设置（class_id = 95）。

服务器必须随时了解其加入状态。加入状态可以有以下值之一：

表122 加入状态

枚举	含义
0	初始化状态
1	(选择PAN)
2	(认证)
3	(获取PAN配置)
4	(配置路由)
5	(操作)

DLMS/COSEM应用进程在设备处于加入状态5时才应发送流量。更多信息见[FANSPEC]，图6-44。

此状态应在应用层报告，在Wi-SUN设置IC的一个实例的属性14中（class_id = 95）。

解释：

FAN节点（Field Area Network node）指的是加入Wi-SUN网络的设备。
行政配置（Administratively configured）意味着在设备部署到网络之前，需要手动或通过管理过程设置一些参数。
安全材料（Security material）包括用于设备认证和加入网络所需的证书和私钥。
IDevID（Individual Device Identifier）是设备的唯一标识符。
Trickle Timer是一种用于控制网络发现和数据传输速率的机制。
加入状态（Join state）描述了设备在加入网络过程中所处的不同阶段。
DLMS/COSEM应用进程（DLMS/COSEM application process）指的是在设备上运行的，使用DLMS/COSEM协议的应用逻辑。
Wi-SUN设置IC（Wi-SUN setup interface class）是DLMS/COSEM中用于配置Wi-SUN特定设置的接口类。

请注意，上述翻译和解释基于提供的文本内容，可能需要结合具体技术背景和相关标准文档来进一步理解。

解释：