Funk-Wasserzähler mit wM-Bus: Auslesen mit Raspberry Pi und CC1101

Was der Zähler sendet

Ein Wasserzähler mit Funkmodul (z. B. Apator AT-WMBUS-16-2) sendet im T1-Modus auf 868,95 MHz alle paar Dutzend Sekunden bis Viertelstunden ein Telegramm. Darin stehen Zählernummer, Hersteller, Medium, Zählerstand, manchmal Durchfluss, Temperatur und Alarme. Der Inhalt ist meist AES-128-verschlüsselt.

Hardware

Der CC1101 ist ein günstiger Sub-GHz-Funkchip, gesteuert über SPI. Verdrahtung mit dem Raspberry Pi:

GDO0/GDO2 werden nicht gebraucht, wenn das Programm den FIFO des Chips etwa jede Millisekunde über SPI abfragt. Weniger Kabel, weniger Montagefehler – unser erster Prototyp fiel genau deshalb aus, weil die GDO-Leitungen an anderen Pins hingen als im Code.

Von Bits zu Kubikmetern

1. „3 aus 6“-Kodierung (T1-Modus) und CRC jedes Blocks – Störungen werden verworfen.
2. Sicherungsschicht: Hersteller (drei Buchstaben), Nummer, Version, Gerätetyp.
3. AES-128-CBC (Modus 5) – den Schlüssel liefert der Zählerlieferant; manche Zähler nutzen einen Werksschlüssel.
4. DIF/VIF-Datensätze (OMS-Standard): Stand, Stichtagswert, Durchfluss… Manche Hersteller (z. B. Apator 16-2) hängen nach dem Byte 0x0F ein eigenes Format an.

Erkenntnisse aus dem Einsatz

• Empfänger als eigener Prozess. Das FIFO-Lesen muss mithalten. In Python teilt sich alles einen GIL; ein Netzwerkscan verlor Telegramme, darum bekam der Funk einen eigenen Prozess.
• Man hört auch die Nachbarn. In 4 Minuten empfing das Gateway 32 Telegramme von 10 Zählern in der Umgebung. Ein Zähler wird über seine Nummer zugeordnet, der Rest ignoriert.
• Statistik statt nur RSSI. Anzahl OK / CRC-Fehler / Timeout der letzten Minute zeigt die Empfangsqualität besser.
• Kein Raten. Kein Telegramm seit 2 Stunden heißt: Zähler inaktiv – nicht „letzter bekannter Wert“.
• Tests mit echten Telegrammen: AES-Testvektor aus FIPS-197 und mitgeschnittene Frames realer Zähler.