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工业无线技术是应用于工业现场的无线通信技术,具有数据传输高可靠性、低功耗和抗干扰能力强等特点,是工业物联网领域的研究热点。为了推动工业无线技术的进一步发展,我国制定了WIA-PA(Wireless Networks for Industrial Automation-Process Automation,面向工业过程自动化的工业无线网络)标准。但是,当前市场上WIA-PA产品较少,与之对应的WIA-PA协议栈功能不够完善,制约着WIA-PA标准和WIA-PA解决方案的进一步推广。因此,有必要优化设计和实现工业无线WIA-PA协议栈。本文在实验室现有WIA-PA协议栈的基础上,优化设计和实现簇首冗余功能、链路调度功能、低功耗和干扰识别方法。本文的主要工作如下:1.针对实验室自主研发的工业无线WIA-PA协议栈软件进行分析,重点研究簇首冗余功能、链路调度功能、低功耗和干扰识别等关键技术。2.针对簇首可能发生故障导致网络运行不正常现象,改进Keep-alive命令帧帧格式并设计冗余簇首工作流程,实现簇首冗余功能;针对链路调度需求,设计调度表项结构体,通过调度队列、调度表映射层和调度表寄存器实现链路调度功能;针对WIA-PA节点长期稳定运行的需求,采用主控芯片和射频芯片联合休眠的方式实现低功耗。3.针对WIA-PA通信受到WLAN和MFA的干扰,提出一种适用于WIA-PA网络的干扰识别方法,采用RS编译码的方式计算出损坏数据包中比特位错误密度,根据比特位错误密度识别出干扰的类型。4.搭建测试系统进行验证,测试验证本文优化设计的簇首冗余功能、链路调度功能、低功耗和干扰识别方法,并对测试结果进行分析。测试结果表明:优化设计的WIA-PA协议栈提供簇首冗余功能,若簇首出现故障,冗余簇首立即接替簇首进行工作,保障了网络的正常运行;协议栈通过链路调度,将有限的通信资源进行合理的调度分配,避免了数据传输的竞争冲突;协议栈支持节点低功耗工作,能够有效地延长节点的生命周期和网络的使用寿命;同时在协议栈中设计并实现了一种适用于WIA-PA网络的干扰识别方法,能够清晰地指出影响设备间正常通信的干扰原因。本文的工作对推广WIA-PA协议栈软件和推动WIA-PA工业设备的研发具有一定意义。