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工业无线技术作为工业控制领域的一个新的热点技术,正以其特有的优势迅速被应用于工业自动化领域。HART基金会的WirelessHART、国际自动化协会(ISA)的ISA100.11a和中国的WIA-PA标准已经成为工业无线技术的三大主流国际标准。
恶劣的工业环境会使无线网络中数据传输出现报文丢失、误传、不确定的延迟等,这些都可能给工业现场带来灾难性的后果,因此,工业无线的确定性通信调度非常重要。
本文在对WIA-PA标准及其通信调度特点深入分析的前提下,设计并实现了WIA-PA协议栈数据链路子层的总体框架,提出了基于状态机的WIA-PA确定性通信调度方法,对通信调度状态机、竞争接入阶段(CAP)支持优先级的免冲突载波监听多路接入技术(CSMA-CA)、非竞争阶段(CFP)保护时隙(GTS)的使用、簇内通信与簇间通信的预配置等进行了设计与实现。
最后,通过搭建实验网络,对WIA-PA网络确定性通信调度进行了测试和验证,测试结果表明,实现的确定性通信调度方法运行稳定,未出现数据丢失和乱序等情况,保证了网络的确定性和可靠性,具有较高的实用价值。