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工业无线技术将现场设备以无线形式互联起来,为工业生产提供低成本、高灵活性的信息系统和环境。随着无线技术研究的不断深入,逐渐形成针对不同应用场景的无线通信技术规范,IETF(Internet Engineering Task Force Internet,国际互联网工程任务组)结合802.15.4e TSCH(Timeslotted Channel Hopping,时隙和信道跳频)接入模式对链路可靠性的支持以及IPv6技术对海量工业设备通信的承载能力制定了6Ti SCH(IPv6 over the TSCH mode of IEEE 802.15.4e,基于IEEE 802.15.4e TSCH模式的IPv6网络)标准。通过采用时间同步和信道跳频技术方案,6Ti SCH标准能够很好地满足工业无线通信对可靠性、低功耗的需求,但这些解决方案均需要完整的6Ti SCH协议栈软件作为支撑。同时,针对工业无线通信对可靠性、确定性等性能需求,高性能的射频芯片不断涌现,CY2420芯片将时间同步、超帧管理等时间紧急性任务集成到硬件中,有效提升无线通信链路的数据传输性能,所以有必要将CY2420与工业无线通信标准进行结合。本文设计和实现了工业无线6Ti SCH协议栈,对6Ti SCH标准中操作子层规范以及IEEE 802.15.4e标准TSCH接入模式进行专门研究。本文的主要工作如下:1.针对6Ti SCH标准规范进行分析,对6Ti SCH标准框架中6Ti SCH操作子层、TSCH接入模式等关键技术规范进行研究。2.对6Ti SCH协议栈进行方案设计与功能实现,重点在6Ti SCH操作子层构建时隙调度管理实体对TSCH通信进行管理维护,并基于6Lo WSN状态机平台对6Ti SCH协议栈数据服务、调度管理、网络管理等功能进行实现。3.针对IEEE 802.15.4e TSCH接入模式功能特点,提出基于CY2420芯片的TSCH解决方案,为6Ti SCH协议栈数据链路层提供通信保障,通过对CY2420芯片时间同步以及硬件调度表操作管理,实现TSCH模式中时间同步、信道跳频、调度管理等功能。4.搭建测试系统对设计实现的工业无线6Ti SCH协议栈进行测试验证,并对测试结果进行分析。测试结果表明:本文设计并实现了工业无线6Ti SCH协议栈,该协议栈在6Ti SCH操作子层实现时隙调度管理,并提供数据服务、网络管理等功能,能有效提高链路通信的可靠性,同时基于CY2420芯片对IEEE802.15.4e标准TSCH接入模式进行设计实现,提高了时间同步精度并且降低了软件复杂度。本文的研究工作对推动6Ti SCH网络在工业无线通信中部署具有一定参考价值。