李世兴，王 宏，周桂平

(1.中国科学院沈阳自动化研究所网络化控制系统实验室，辽宁沈阳 110016；2.中国科学院大学，北京 100039；3.国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，辽宁沈阳 110055)



用于WirelessHART网络的高精度时间同步算法

李世兴1,2，王 宏1，周桂平3

(1.中国科学院沈阳自动化研究所网络化控制系统实验室，辽宁沈阳 110016；2.中国科学院大学，北京 100039；3.国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，辽宁沈阳 110055)

为保证WirelessHART网络节点时间严格一致，研究了WirelessHART网络时隙建立过程、主动同步和被动同步时间同步机制，提出了keep-alive数据包周期的计算方法和基于TDMA时隙校正的高精度时间同步算法，该时间同步算法通过单个时隙计数器闭环微调，使网络节点间时钟高度同步。使用WirelessHART通信平台WH-M组网验证了该算法的效果，比使用该算法前降低83%的同步误差。

WirelessHART；时间同步；主动同步；被动同步；高精度同步算法

0 引言

微电子技术的发展和无线传感器网络的研究为过程工业无线化奠定了技术基础。 工业过程环境复杂，有线传输信号的方式有造价成本高、不易于维护，线缆易老化、腐蚀等缺点。正是在此背景下，2007年9月WirelessHART标准由HCF(Hart Communication Foundation)发布,加速了工业无线网络的发展[1]。

WirelessHART是一种专门为过程控制领域而设计的网络通信协议，其典型的网络应用如图1所示。WirelessHART协议的发布，扩展了传统HART总线在工业现场领域的应用。WirelessHART在数据链路层采用基于TDMA(Time Division Multiple Access)时分多路访问媒体接入控制机制，物理层采用IEEE STD802.15.4-2006通信规范[2]。由于MAC层采用TDMA机制，实现安全、可靠、无冲突通信的前提是整个通信网络的时钟必须同步[3]。……