FEBBRAIO 2012
FIELDBUS & NETWORKS
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un’unica entità). La struttura di comunicazione tra i tre soggetti è so-
fisticata: l’intera struttura composta da metering, comunicazione e
gestione dei dati viene chiamata AMI (Advanced Metering Infrastruc-
ture). Attraverso questa infrastruttura il meter è connesso al supplier
e agli altri attori del mercato; inoltre, può comunicare i dati all’utente.
Senza l’infrastruttura di comunicazione lo smart meter può svolgere
funzioni simili a quelle di un meter tradizionale, perché le funzioni di
più alto livello non sono accessibili.
Le varie parti della struttura AMI vengono interconnesse tra di loro
attraverso due livelli di comunicazione, detti AMR (Automatic Meter
Reading) e AMM (Advanced Meter Managment). Nello specifico,
l’AMR permette la lettura dei dati senza accedere fisicamente al
meter: la comunicazione dei dati viene effettuata tipicamente via wi-
reless, permettendo la creazione di reti senza particolari costrizioni.
La comunicazione può avvenire sia da parte del meter verso un di-
splay a beneficio del cliente, sia dal meter verso un concentratore di
dati, ma si può implementare anche attraverso link fissi tra meter e
supplier, utilizzando comunicazioni wired. L’AMM costituisce lo step
successivo ed è quello che conferisce allo smart metering la funzione
di comunicazione bidirezionale sull’intera rete. Questo management
remoto rende possibile comunicare comandi e messaggi ai meter e
scaricare dati. L’AMM rende inoltre disponibili funzioni di alto livello,
per esempio di disconnessione remota dalla rete elettrica o di cambio
da remoto di contratti o schemi di prezzo. Solitamente, viene utilizzata
una rete LAN wireless o basata su PLC per inviare dati dai meter ai
concentratori, che, a loro volta, inoltrano i dati tramite rete WAN,
basata tipicamente su comunicazione ICT o cellulare, a una stazione
centrale.
Lo smart metering è dunque una ‘pedina’ fondamentale per far evol-
vere le reti di distribuzione tradizionali in smart grid. L’affidabilità
della distribuzione di energia può essere infatti aumentata signifi-
cativamente attraverso il miglioramento della gestione del monito-
raggio, dell’automazione e dello scambio di informazioni. Le smart
grid aumentano la possibilità di integrare fonti di energia distribuita
sulla rete (per esempio quelle rinnovabili) e di regolare il carico in
funzione della domanda/richiesta di energia, se questa funzionalità
MBus
(Metering Bus) è uno standard europeo per
la lettura remota degli smart meter, definito nella
specifica EN 13757, che in 5 parti definisce: livello
data exchange (1), wired physical layer e data link
layer (2), application layer (3), versione wireless
di MBus (4), estensione del range nella versione
wireless (5). È un protocollo semplice, orientato al
risparmio energetico, specialmente per la versio-
ne wireless, particolarmente utile per i dispositivi
a batteria. La versione wired ha un baud rate di
9.600, mentre la versione wireless trasmette nelle
bande sub-GHz e ha un data rate di circa 66 kbps
in base alla modalità di trasmissione scelta. La
rete implementata da MBus è una stella, al centro
della quale è situato il concentratore di dati, men-
tre agli estremi vi sono i meter. L’application layer
di questo protocollo può essere sia di tipo MBus
(EN 13757-3), sia Cosem\Dlms e SML. La tipologia
MBus utilizza blocchi di dati con il codice DIF (Data
Information Field) per la descrizione della rappre-
sentazione dei dati e della loro lunghezza e il codi-
ce VIF (Value Information Field) per rappresentare
l’unità di misura del dato.
LETTURA REMOTA DEGLI
SMART METER
Zigbee
è uno dei protocolli più diffusi per la home
e building automation e anche per lo smart mete-
ring attraverso il profilo ‘smart energy’. Tutti i profili
Zigbee per i livelli di comunicazione fisico e MAC si
appoggiano sullo standard Ieee 802.15.4, quindi pos-
sono comunicare sia in banda sub-GHz, sia 2,4 GHz.
Zigbee Energy profile stabilisce una struttura comple-
ta del sistema di comunicazione. Il dispositivo Energy
Service Interface stabilisce la comunicazione tra HAN
(Home Area Network) e AMI server per l’immagazzi-
namento e l’analisi dei dati di fatturazione o altre fina-
lità. Questa comunicazione non è definita nel protocollo Zigbee Smart Energy. La Energy Service Interface raccoglie
i dati e gestisce la HAN, ricevendo le misurazioni dai meter e inviando comandi attraverso una comunicazione di tipo
client-server. Il costumer può accedere alla rete utilizzando il In Home Display, che si interfaccia con l’interfaccia, la
quale comunica anche con il dispositivo Home Energy Management Control, che apre la rete al mondo degli elettro-
domestici intelligenti (smart appliance).
La struttura di Zigbee prevede anche la presenza di altre tipologie di dispositivi, quali: Programmable
Communicationg Thermostat device, Range Extender, Load Control device, Pre-payment Terminal device. I dati e
i comandi vengono scambiati sottoforma di ‘cluster’, nei quali vi sono parametri obbligatori e opzionali. È prevista
anche un’interessante funzione di tunnelling dei protocolli, che permette di inviare attraverso il payload di Zigbee
messaggi formattati secondo altri protocolli, come Cosem, MBus, IEC 61107, Ansi C12, Climate Talk; questa funzione
può garantire la compatibilità con tali standard, in particolare con Dslm\Cosem.
UN PROFILO AD HOC
Architettura di rete in ZigBee Smart Energy profile
