为在通信介质中传输COSEM对象模型，IEC62056参照OSI参考模型，制定了简化的三层通信模型，包括应用层、数据链路层（或中间协议层）和物理层，如图6所示。COSEM应用层完成对COSEM对象的属性和方法的访问，将信息转换为字节串，通过低层通信协议在对等的应用层之间传送这些信息，实现了对象模型与低层通信协议隔离。对于各种类型的通信介质，只需更换与其配套的低层通信协议，丝毫不会影响COSEM应用层及对象模型。
COSEM应用层是在DLMS的基础上制定的。DLMS原来是指配电线报文规范（Distribution Line Message Specification），它是一个应用层规范，与低层通信协议和信道无关，是为支持配电设备在计算机集成环境中进行发送和接收报文通信而设计的，它由IEC TC 57制定成国际标准IEC 61334-4-41。为了给结构化建模和仪表数据交换提供具有互操作性的环境，这一概念后来发展成为设备语言报文规范，用于支持诸如远方抄表、负荷控制/管理和增值服务等应用，并适用于计量各种能量类型如电、水、气和热等。COSEM的主要目的是为计量设备或系统提供一个面向商业领域的对象模型，同时保持与现存DLMS标准的向前兼容性,为了达到这些目的，COSEM包容并发展了DLMS。除了与原有DLMS标准保持完全兼容外，COSEM还通过使用COSEM对象来更加满足计量的特定需求。
使用COSEM接口类与仪表通信基于客户机/服务器模型，计量仪表在此模型中充当服务器的角色。通常情况下，客户机和服务器的应用进程分别位于不同的设备，它们之间的信息交换借助于通信协议来实现，如图6所示。
由IEC62056-61的介绍可知，对COSEM对象的引用可以使用对象的逻辑名，即OBIS码，但是为了兼容以前的计量仪表，还可以采用短名来引用COSEM对象方法和属性。因此服务器侧COSEM应用层提供两套机制和DLMS服务集来访问对象的方法和属性。短名引用从以前的DLMS标准继承而来，逻辑名引用则是为了支持对象模型对DLMS标准进行了扩展。客户机侧应用层总是使用逻辑名引用。
当使用短名引用时，每个对象的属性和方法首先必须映射到由DLMS命名的变量。通过读取“短名连接”对象的object_list属性可以获得分配给计量设备的基本名。短名引用通过COSEM应用层的READ和WRITE服务实现。
当使用逻辑名引用时，属性和方法可通过对象的逻辑名，即OBIS码，并在确定该属性和方法的索引值之后进行访问。逻辑名引用通过COSEM应用层的GET、SET（对于属性）和ACTION（对于方法）服务实现。