《电测量数据交换dlmscosem组件 第51部分：应用层协议gbz 17215.651-2022》详细解读

《电测量数据交换dlms/cosem组件第51部分：应用层协议gb/z17215.651-2022》详细解读contents目录1范围2规范性引用文件3术语、定义和缩略语3.1术语和定义3.2缩略语4综述4.1基本术语4.2子层与协议contents目录4.3规范语言5传输子层5.1Transport+协议5.2通用信息5.3传输协议类型5.4传输服务和服务原语5.5传输协议数据单元(TPDU)的描述5.6传输参数contents目录5.7状态转换5.8错误列表及处理6应用子层6.1Application+协议6.2一般信息6.3交互安全6.4客户机和服务器的认证6.5交互数据的机密性6.6应用环境contents目录6.7DLMS环境6.8应用服务和服务原语6.9应用协议数据单元APDU的描述6.10交换管理6.11应用参数6.12状态转换6.13错误处理与错误列表附录A(规范性)规范语言A.1术语与使用规则contents目录A.2实体和实体调用附录B(规范性)致命错误列表附录C(规范性)认证与随机数C.1随机数生成C.2运算参数C.3随机数变换附录D(规范性)用于数据机密性的掩码算法D.1数据的机密性contents目录D.2最长二进制序列D.3掩码和解掩码函数D.4运算参数附录E(规范性)标识符和掩码模式E.1客户机和服务器标识符E.2掩码方式011范围规定了DLMS/COSEM组件的应用层协议本部分详细阐述了DLMS/COSEM组件在电测量数据交换中的应用层协议，确保数据交换的准确性和高效性。适用于各种电测量设备该协议广泛适用于各种电测量设备，包括但不限于电能表、数据采集器等，实现了设备的互通性和互操作性。与其他部分的关联作为DLMS/COSEM系列标准的一部分，本部分与系列中的其他部分相互关联，共同构成完整的电测量数据交换体系。1范围022规范性引用文件03描述了各层之间的功能划分及通信机制。01提供了开放系统互连的基本参考模型，为数据交换提供了理论支持。02定义了七层协议架构，包括应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层和物理层。2规范性引用文件033术语、定义和缩略语DLMS/COSEM01是指电测量数据交换的一种标准协议，用于在电能表与数据集中器或主站系统之间进行数据交换。应用层协议02是指在OSI七层模型中，最高层即应用层所遵循的通信协议，用于实现具体应用的数据传输和处理。GB/Z17215.651-202203是指本标准的编号，其中GB代表国家标准，Z代表指导性技术文件，17215是电能表系列的代号，651表示本部分是DLMS/COSEM组件的第51部分。3术语、定义和缩略语043.1术语和定义DLMS/COSEM组件指构成DLMS/COSEM标准的各个组成部分，包括应用层、数据链路层和物理层等。在DLMS/COSEM标准中，应用层负责处理测量数据的交换、管理和控制等任务。本协议详细定义了应用层的功能、结构和通信协议等。是本标准的编号和名称，其中GB代表国家标准，Z代表指导性技术文件，17215是电测量数据交换的系列标准编号，651是本标准在系列中的序号，2022是发布年份。该标准为电力行业提供了一种通用的、标准化的电测量数据交换方式。应用层协议GB/Z17215.651-20223.1术语和定义053.2缩略语DLMSDeviceLanguageMessageSpecification，设备语言消息规范。COSEMCompanionSpecificationforEnergyMetering，能源计量伴侣规范。APDUApplicationProtocolDataUnit，应用协议数据单元。3.2缩略语064综述统一电测量数据交换标准随着智能电网的快速发展，电测量数据的交换与共享变得日益重要。DLMS/COSEM作为国际上广泛应用的电测量数据交换标准，对于实现不同厂商、不同地区电能表计的互操作性和数据交换具有重要意义。填补国内应用层协议空白本标准作为DLMS/COSEM系列标准的组成部分，填补了我国在电测量数据交换应用层协议方面的空白，有助于提升国内电能表计的技术水平和市场竞争力。推动产业发展与升级通过实施本标准，可推动相关产业的技术创新和产品升级，提高电能计量的准确性和可靠性，为智能电网的建设提供有力支撑。4综述074.1基本术语指通过特定的通信协议，在不同的电测量设备或系统之间进行数据传输与共享的过程。数据交换指构成DLMS/COSEM标准体系的各个部分，共同实现电测量数据的交换与管理功能。DLMS/COSEM组件在OSI参考模型中，应用层位于最高层，负责处理特定的应用程序细节，GB/Z17215.651-2022规定了DLMS/COSEM组件在应用层方面的具体协议要求。应用层协议4.1基本术语084.2子层与协议传输子层负责数据的可靠传输，包括数据的分段、重组和错误控制等功能。链接子层提供设备间的连接管理，包括连接建立、维护和释放等操作。应用子层实现具体的业务功能，包括数据访问、控制执行和事件报告等。4.2子层与协议094.3规范语言规范语言使用准确、无歧义的术语和定义，确保电测量数据交换的一致性和准确性。标准化描述语言表述简洁，避免冗长和复杂的句子结构，便于读者快速理解和应用。简洁明了针对电测量领域的特点，规范语言涵盖了专业术语和行业惯例，满足专业人士的需求。专业性强4.3规范语言105传输子层负责在物理层和应用层之间传输数据，确保数据的可靠传递。数据传输对较大的数据进行分段处理，以便在有限的传输资源中传输，并在接收端进行重组。数据分段与重组提供流量控制、错误检测和恢复机制，保证数据传输的准确性和稳定性。传输控制5传输子层115.1Transport+协议定义与作用Transport+协议是DLMS/COSEM组件中负责数据传输的关键协议，确保数据在不同设备间可靠、高效地交换。与其他协议的关系Transport+协议与底层通信协议相互独立，可适配多种通信介质和协议，提供灵活的数据传输解决方案。5.1Transport+协议125.2通用信息标准化背景介绍DLMS/COSEM标准的发展历程，以及该部分在整个标准体系中的地位和作用。协议应用领域说明本协议适用的电测量数据交换场景，如智能电网、电能表远程抄表等。信息定义与范围本部分规定了DLMS/COSEM组件应用层协议的通用信息，包括术语定义、协议结构、通信方式等。5.2通用信息135.3传输协议类型传输协议是数据通信中用于规定数据传输方式、格式和流程的标准。在DLMS/COSEM组件中，传输协议负责应用层与通信介质之间的数据交互。定义与作用应用范围5.3传输协议类型145.4传输服务和服务原语请求/响应传输服务客户端向服务器发送请求，服务器处理请求后返回响应。发布/订阅传输服务服务器定期发布数据，客户端订阅并接收数据更新。事件通知传输服务当特定事件发生时，服务器主动向客户端发送通知。5.4传输服务和服务原语155.5传输协议数据单元(TPDU)的描述03通过合理的TPDU结构设计，可以高效地实现电测量数据的实时、准确传输。01传输协议数据单元是DLMS/COSEM协议中的核心组件，用于实现应用层数据的可靠传输。02TPDU包含多个关键字段，如传输控制信息、数据单元长度、数据单元等，以确保数据的完整性。5.5传输协议数据单元(TPDU)的描述165.6传输参数传输参数是指在数据交换过程中，用于控制数据传输行为的一系列参数设置。这些参数包括数据传输速率、传输模式、数据块大小等，旨在确保数据的准确、高效传输。合理设置传输参数可以提高数据交换的效率和可靠性，减少传输错误和数据丢失的可能性。5.6传输参数175.7状态转换定义与说明状态转换指的是设备或系统从一种工作状态转变到另一种工作状态的过程。转换类型包括启动、停止、暂停、恢复等状态间的转换。转换条件明确触发状态转换的条件，如时间、事件或指令等。5.7状态转换185.8错误列表及处理错误代码体系建立了一套完整的错误代码体系，便于识别、诊断和定位问题。错误处理机制提供了针对各类错误的处理方法和建议，以确保通信的稳定性和可靠性。定义与分类对在DLMS/COSEM通信过程中可能出现的错误进行了详细定义和分类。5.8错误列表及处理196应用子层应用子层位于应用层与表示层之间，为应用进程提供通信服务，处理应用层协议数据单元的传输。定义与功能接口与服务协议要求定义与其他子层之间的接口，提供数据传输、分段与重组、连接管理等服务。遵循GB/T17215.651-2022标准，确保与其他符合标准的设备或系统实现互联互通。0302016应用子层206.1Application+协议6.1Application+协议定义与作用Application+协议是DLMS/COSEM组件的应用层协议，用于实现电测量数据的交换与通信。协议结构Application+协议具有清晰的结构，包括数据单元、服务原语以及应用层参数等部分。与其他协议的关联Application+协议与底层通信协议相互配合，共同实现电测量数据的稳定传输。216.2一般信息6.2一般信息01本部分为《电测量数据交换dlms/cosem组件》的第51部分，主要规定应用层协议。02该协议是实现电能表数据采集、控制和管理的重要通信协议。03本标准的制定有助于提高电能表的互操作性和数据交换效率。226.3交互安全加密技术采用先进的加密算法，确保数据传输过程中的保密性，防止未经授权的访问和泄露。认证与授权建立严格的身份认证和授权机制，确保只有合法的用户或系统才能进行数据交互操作。数据完整性保护通过数字签名等技术手段，验证数据的完整性和真实性，防止数据在传输过程中被篡改。6.3交互安全236.4客户机和服务器的认证123客户机在与服务器通信前，必须通过服务器的认证，确保通信双方的身份合法性和数据传输的安全性。安全性要求客户机可通过提供有效的身份证明，如数字证书或预先设定的密钥，来完成认证过程。认证方式一旦客户机通过认证，服务器将授予其相应的访问权限，允许其进行后续的数据交换操作。认证结果6.4客户机和服务器的认证246.5交互数据的机密性对称加密使用公钥和私钥进行加密和解密，提供更高的安全性，常用于身份验证和数字签名。非对称加密混合加密结合对称加密和非对称加密，既保证数据传输的机密性，又确保数据的完整性和身份验证。采用相同的密钥进行加密和解密，确保数据在传输过程中的机密性。6.5交互数据的机密性256.6应用环境模块化设计应用环境应具备模块化设计的特点，便于功能的扩展和维护。交互接口明确各模块之间的交互接口，确保数据传输的准确性和高效性。系统兼容性应用环境应具备良好的系统兼容性，能够支持多种操作系统和平台。6.6应用环境266.7DLMS环境与其他部分的关联阐述了本部分与GB/Z17215中其他部分的联系与区别，确保标准应用的准确性。标准化目标提出了DLMS环境标准化的目标，旨在提高电测量数据交换的互操作性和可靠性。定义与范围明确了DLMS环境的基本概念、组成部分及其相互关系，为后续章节提供基础。6.7DLMS环境276.8应用服务和服务原语应用服务是DLMS/COSEM协议中为实现特定功能而定义的服务，包括信息读取、参数设置、事件处理等。定义与分类应用服务通过客户端与服务端之间的请求与响应进行交互，确保数据传输的准确性和可靠性。服务交互模式应用服务具有明确的状态管理机制，包括服务的启动、执行、挂起和终止等状态。服务状态管理0102036.8应用服务和服务原语286.9应用协议数据单元APDU的描述123应用协议数据单元（APDU）由应用协议控制信息（APCI）和应用服务数据单元（ASDU）组成。APCI包含了APDU的传输控制信息，如启动、响应、确认等。ASDU则承载了具体的应用层数据，包括各种测量数据、参数设置、诊断信息等。6.9应用协议数据单元APDU的描述296.10交换管理在数据交换前，需建立稳定的通信连接，确保数据传输的可靠性。建立连接按照规定的协议格式进行数据的发送和接收，实现数据的准确传递。数据传输数据交换完成后，需断开通信连接，释放资源。断开连接6.10交换管理306.11应用参数应用参数概述对应用参数进行简要说明，阐述其在协议中的作用和意义。参数范围与限制明确各个参数的取值范围、精度以及限制条件。参数分类根据实际应用需求，对参数进行分类，如配置参数、运行参数等。6.11应用参数316.12状态转换6.12状态转换010203描述了不同状态间的转换条件和过程。强调了状态转换在系统运行中的重要性。定义了状态转换的概念和目的。326.13错误处理与错误列表错误检测协议中定义了多种错误检测机制，包括语法检查、值域验证等，确保数据传输的准确性。错误响应当检测到错误时，协议会触发相应的错误响应，包括返回错误码、中断操作等，以便及时处理问题。错误恢复协议提供了错误恢复机制，如重传机制、状态恢复等，以确保在错误发生后能够恢复正常通信。6.13错误处理与错误列表33附录A(规范性)规范语言语言特点语言构成语言使用范围附录A(规范性)规范语言规范语言在DLMS/COSEM组件中用于描述数据结构和交互方式，具备严谨、简洁、易读的特点。规范语言包括数据类型定义、数据结构描述、操作与服务定义等关键元素，共同构建起完整的DLMS/COSEM应用层协议体系。该规范语言适用于电力行业中各类电测量数据的交换与共享，确保不同厂商、不同系统之间的数据互通性。34A.1术语与使用规则DLMS/COSEM本标准中使用的核心术语，代表电测量数据交换的协议标准。应用层协议指的是在DLMS/COSEM架构中，负责实现具体应用功能和数据交换的协议层。本标准的编号，其中GB代表国家标准，Z代表指导性技术文件，17215是电测量数据交换的系列标准编号，651是具体部分的编号，2022是发布年份。GB/Z17215.651-2022A.1术语与使用规则35A.2实体和实体调用A.2实体和实体调用实体定义在DLMS/COSEM组件中，实体指的是具有特定功能或属性的对象，如电表、传感器等。实体分类根据功能及属性差异，实体可被分为不同类型，如物理实体、逻辑实体等，以便于统一管理和调用。36附录B(规范性)致命错误列表未定义错误在协议中未明确指出的错误，可能导致系统无法正常运行。常规错误一般性的错误，虽然不会导致系统崩溃，但会影响系统性能。致命错误严重违反协议规定，导致系统崩溃或无法继续运行的错误。附录B(规范性)致命错误列表37附录C(规范性)认证与随机数挑战响应认证基于随机数生成挑战，要求对方提供相应的响应，验证其身份合法性。数字签名技术利用私钥对消息进行签名，公钥用于验证签名真实性，确保数据完整性和发送方身份。公钥基础设施建立公钥证书的管理、分发、验证体系，为认证提供可信任的第三方支持。附录C(规范性)认证与随机数03020138C.1随机数生成种子值设置详细阐述了如何为随机数生成器设定种子值，种子值的选取直接影响生成随机数的序列。随机数应用介绍了在DLMS/COSEM协议中，随机数生成被广泛应用于哪些场景，如身份验证、数据加密等。伪随机数生成器描述了在DLMS/COSEM协议中使用的伪随机数生成器算法，以确保数据的安全性和不可预测性。C.1随机数生成39C.2运算参数运算类型C.2运算参数指定了要进行何种数学运算或逻辑操作，如加法、减法、乘法等。运算数参与运算的数据，可以是常量、变量或表达式等。经过运算后得出的数值或状态。运算结果40C.3随机数变换C.3随机数变换利用加密算法（如AES、RSA等）生成随机数，其安全性和随机性取决于加密算法和密钥的强度。加密算法生成随机数通过算法生成一系列看似随机的数值，但实际上是可以预测的。这种方法适用于对安全性要求不高的场合。伪随机数生成器基于物理过程（如噪声、放射性衰变等）生成真正的随机数，无法预测。适用于需要高度安全性的应用，如密码学。真随机数生成器41附录D(规范性)用于数据机密性的掩码算法附录D(规范性)用于数据机密性的掩码算法掩码算法应用于电测量数据交换，确保数据在传输和存储过程中的机密性。防止未经授权的访问通过对数据进行掩码处理，防止未经授权的人员获取敏感数据。遵循行业标准该掩码算法遵循DLMS/COSEM组件的相关标准，确保与其他系统的兼容性。保护数据机密性42D.1数据的机密性确保数据在传输和存储过程中不被未经授权的个体获得或利用。数据保护通过身份验证和权限设置，限制对数据的访问和操作。访问控制运用加密算法对数据进行加密，保证即使数据被截获也难以解密。加密技术D.1数据的机密性43D.2最长二进制序列定义最长二进制序列指的是在特定条件下，能够传输或存储的最大长度的二进制数字序列。02作用该参数对于电测量数据交换的效率和准确性具有重要影响，它限制了单次传输或存储的二进制数据量。03单位通常使用“位”（bit）作为计量单位，表示二进制数字序列的长度。D.2最长二进制序列0144D.3掩码和解掩码函数定义与作用掩码函