智能计量通信的脉络 - 无线M-Bus协议【无线通信小百科】

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于 2025-03-13 10:41:01 发布

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分类专栏：无线通信小百科文章标签：无线通信技术无线通信无线M-BUS

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在现代商业和住宅管理系统中，智能计量设备可以提供完整便捷的水、电、气、暖等各方面的能源消耗记录和测量。而且通过和智能控制系统的结合，可以有效提高建筑物的能源利用效率。这些智能计量设备的通信方式大多使用的是无线M-Bus标准。

1、什么是无线M-Bus

无线M-Bus（Wireless Meter-Bus）是专为能源计量仪表设计的无线通信协议。欧洲标准化委员会将其定义为欧洲标准 (EN) 13757-4。它的设计目标是低功耗、长传输距离和高通信可靠性，适合安装在一些难以接入电源和网络线缆的位置，如地下或室外的计量设备。EN 13757 是一系列欧洲标准，定义了用于公用事业计量（如水表、电表、气表、热表等）的通信协议。这些标准确保不同制造商的设备可以互操作，同时满足公用事业数据采集系统的需求。

无线M-Bus的频段是基于sub-1GHz技术，也就是低于1G赫兹的频段。通常是使用868M，也有433M和169MHz的频段。为什么要使用1G赫兹以下的这个频段？因为在世界上常用的开放无线频段里（也就是不需要申报批准就可以使用的频段），常用的2.4GHz和5GHz的频率较高。由于给定的功率预算下，更低的频率对应更长的波长，而相对波长更长的电磁波绕过障碍物传播的能力更长。也就是说低频段的无线传输距离要高于2.4G或者5GHz频段，具备覆盖更大的范围。所以无线M-Bus选择的是低于1GHz的频段。它可以穿过混凝土墙，实现远距离通信，从而达到数千米的覆盖范围。

这是一个典型的无线M-Bus的应用架构。建筑中的各种计量设备通过M-bus协议栈连接到数据收集端。在协议中定义互相通信的设备的交互方式为主从机制。从设备一般是仪表端，负责将采集传感器数据进行上报，而数据收集端设备作为主站，负责接收采集到的数据。

2、无线M-Bus的传输模式

无线M-Bus协议采用了不同的传输模式，包括单向传输、双向传输、以及一对多的多点传输。它支持不同的频率和传输速率，可以根据应用场景的需要进行选择。在传输模式上主要分为S、T 、R、C、N、F等几种模式。

这些模式主要是根据不同的应用场景来定义的：

S模式适用于用于固定的安装设备，比如家庭水表和电表，数据定时传输，每天传送几次数据就可以；
T模式适合移动设备，比如手持式数据采集器，仪表可能每天发送数据多次；
C模式是为快速传输设计的模式，它定义了更紧凑的数据格式以达到更高的传输速率；
N模式采用的是频率更低的169MHz，定位于更长距离的窄带数据传输；
和前面几种模式相比来说，R模式F模式应用相对较少。

相比于传统OSI模型对于网络通信功能的七层概念框架，很显然，无线M-Bus协议栈简化了很多，在应用层下面就直接是数据链路层和物理层了。根据工作模式和设备类型的不同，协议栈可以在不到32 KB的Flash中运行。由于对Flash和RAM的要求减少，意味着可以做到更低成本的MCU解决方案。它的硬件抽象层是开放的，支持对芯片的GPIO或UART串行接口进行硬件配置，这样就给产品方案带来了很大的灵活性以及低成本特性。

3、无线M-Bus与其他无线技术的对比

上图是无线M-Bus对比其他无线技术的表格。无线M-Bus的特点主要是在低功耗和中高距离传输。它主要是针对仪表类设备的应用，而水、气和热表这些仪表很多都使用电池供电，要求具备长时间电池使用寿命。为满足这种需求，无线 M-Bus 协议实现了低数据量低速的表间通讯，从而使得电池寿命可以长达 15-20 年。

无线M-Bus具备极佳的物联网应用潜力。它不但适用于消费者端和供应商端的数据收集应用，在智能家居和智慧城市建设中也有广阔的应用场景。例如，如果消费者的水表检测出异常的水流消耗，无线M-Bus可以将信息实时发送到消费者的手机，从而防止水资源的浪费，甚至可以早期预警一些可能的设备故障。

以上给大家简要介绍了无线M-Bus协议是什么，协议的传输模式与传输速率，常用的应用场景，希望对大家有所帮助～