无线通信在工厂过程自动化、工厂监控以及数据采集系统等领域有着重要的研究价值和巨大的应用潜力。相比消费级应用,工业应用对数据传输性能具有较高的要求,特别是端到端传输的实时性和可靠性。WirelessHART是目前工业应用中使用最广泛的无线网络协议之一,该协议通过传输调度、时隙跳频、图路由等技术来提高数据传输的性能。针对无线通信的实时性优化问题和可靠性优化问题,大多数研究是从路由生成或者网络资源调度的角度考虑,将两者结合起来的研究较少,然而实际的数据传输会同时受到路由和资源调度的影响,且路由和资源调度之间存在耦合关系,因此将两者结合起来研究是很有意义的。本文将路由生成和资源调度相结合,针对工业WirelessHART网络端到端传输的实时性优化和可靠性优化问题进行研究。本文主要工作和创新点如下:1.针对WirelessHART网络端到端传输的可靠性优化问题,分析了数据传输过程中多路径链路的数量和调度顺序对可靠性的影响,设计了多路径链路路由算法和固定顺序逐跳调度算法。算法通过增加多路径链路的数量和改变链路调度顺序的方式提高数据传输的可靠性。2.针对WirelessHART网络端到端传输的时延优化问题,首先定义一种基于数据流和链路的二维元组,通过元组说明网络中的数据流信息和链路信息。在此基础上,将路由选择问题和时隙调度问题转化为元组的时隙分配问题。之后将原问题按数据流的优先级顺序进行分解,根据数据传输过程中的流平衡约束提出了一种基于广度优先搜索的时隙分配路由调度算法。3.针对WirelessHART网络中图路由、事件触发数据流以及异构数据流等复杂情况下的端到端时延优化问题,分析这些应用场景下数据传输的特点。对源路由情况下的二维元组时隙分配问题和路由调度算法进行改进,使其适用于这些复杂场景。