工业有线网络部署的成本与现场安全问题使得工业网络走向“无线化”。然而,工业现场设备有限的硬件资源、有限的能量供给以及对突发事件的实时传输要求对工业无线网络的部署带来挑战。作为众多工业无线网络标准所采用的技术,时隙跳频(TimeSlottedChannelHopping,TSCH)使得工业无线网络具有低功耗与高可靠的传输性能,从而满足了工业现场部署对设备以及网络的要求。采用时隙跳频的网络需要两个支撑机制:时间同步与资源分配。这两个支撑机制是影响低功耗与高可靠传输性能的关键技术,通常研究路线分为集中式与分布式两种。工业无线网络互联趋势以及规模的扩大都倾向于具有低通信开销以及较快响应速度的分布式策略。本文研究时隙跳频网络的分布式时间同步与资源分配机制,主要工作与贡献如下:首先,本文提出了一种基于自适应时间补偿的低开销单跳同步算法,利用同步间隔与同步“保护时间”之间的关系,自适应的调整数据包同步间隔。在室内与室外环境下,相对于无时间补偿的同步方法,自适应时间补偿算法可以分别减少98%与80%的同步数据包的发送次数,与此同时还可以保持节点之间100微秒以内的同步精度。针对温度对节点时钟的影响,该算法利用温度传感器采集的信息实时监测温度变化对时钟漂移的影响,当温度差值变化超过阈值时,节点采取重置同步间隔的方式来重新启动自适应时间补偿同步算法。其次,本文提出了一种抑制时钟偏差传递的跟随式多跳网络时钟协调同步算法。通过时隙跳频信标帧向周围节点广播自身的同步时刻信息,节点在时钟源邻居节点同步(同步精度最高的时刻)之后,立即与时钟源节点进行同步,从而获得100微秒内的时间同步精度。多跳网络协调同步算法解决了在部署时,由于同步时刻随机的原因,导致距离全网时钟源较远的节点的时钟偏差超出“保护时间”,并因此失去同步的问题。再次,本文提出了基于时隙跳频协议的一种链状时隙分配策略来降低端到端时延。该算法使得同一路由路径上的相邻节点选择位于用来接收上一跳节点时隙之后的第一个时隙作为发送给下一跳节点的时隙,从而将每一跳的时延降低为一个时隙的长度。链状时隙分配策略的端到端时延并不会因为时隙帧的延长而增加。因此当采用延长时隙帧长度的方法来降低射频占空比时,该分配策略仍然可以保持较低的端到端时延。实验表明链状时隙分配策略满足了高实时性的工业检测系统中对低功耗与低时延的应用需求。最后,本文提出了时隙跳频协议中的“时隙平等性”,即:时隙跳频网络中所有时隙的通信质量处于同一平均水平;基于该特性提出了一种用于维护跳频时隙表的重分配算法。该算法通过重新分配潜在的冲突时隙来提高时隙跳频网络的链路质量。重分配算法利用时隙平等性,将通信质量低于其他时隙平均水平的时隙标记为冲突时隙,通过对比重分配所带来通信代价来执行时隙重分配的操作。对比无重分配策略的时隙分配方法,该重分配策略可以降低31.8%的时隙分配数量,从而降低了射频占空比带来的能量消耗。论文最后对文中提出的各个算法进行总结,并阐述了本文对IETF 6TiSCH标准制定的贡献。