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工业无线网络由于具有易安装、易维护、低成本以及部署灵活等优势，成为了工业应用中极具吸引力的通信解决方案。无线HART网络是第一个开放式的工业无线通信标准，用于满足过程工业应用中可靠、稳定和安全的无线通信的关键需求。无线HART网络标准一经推出，艾默生、西门子、ABB等众多工业自动化厂商都纷纷推出了相应的产品。无线HART具有更好的兼容性及更多的厂商支持，网络运行安全可靠，因此无线HART网络具有广泛的应用前景。 无线HART网络具有非常好的网络传输可靠性和网络健壮性，网络的路由技术、通信资源调度算法及安全管理是保证无线HART网络安全可靠运行的关键所在。论文对以上问题做了以下几个方面研究: 在路由算法的研究方面，目前无线HART路由算法主要基于分层算法，依据RSSI值选择层间路由。论文在分层算法的基础上，综合考虑RSSI值和路径稳定度作为层间路由的选择标准，提出了基于RSSI值和路径稳定度的无线HART图路由算法和源路由算法。通过实际组网测试，证明论文基于RSSI和路径稳定度的路由算法，比单独考虑RSSI算法具有更高的端到端数据传输可靠性。 在资源调度算法研究方面，无线HART网络在数据链路层采用TDMA机制，无线HART网络中的通信资源调度成为影响网络通信性能的重要因素。目前无线HART网络的资源调度算法研究主要应用于节点数据传输周期固定的场合。论文中提出了一种针对于节点数据上传周期可变的数据超帧分配算法，同时根据数据超帧上行数据特性，在超帧分配中保证两条路径时隙间隔最大，提高数据传输的抗扰性。实验结果表明，算法解决了无线HART网络节点数据上传周期可变的资源分配问题，并提高了端对端数据传输的抗扰性。 无线HART网络中，节点通信资源添加和删除是实现资源调度算法的关键环节。目前提出的通信资源删除策略仅仅是对通信资源简单的删除，并没有考虑资源删除过程中资源类型不同的影响。论文对无线HART节点的不同资源类型做不同处理，对于与路由无关的管理类型资源，直接删除，对源路由和图路由资源的删除，则采用先添加后删除的策略，减小资源删除对数据通信的影响。 在安全管理的研究方面，无线HART协议定义了安全管理使用的各种密钥，但并没有给出管理方法。论文提出了设备加入过程认证策略，保证加入密钥和设备长地址一一对应，提出了应用安全密钥管理库管理安全密钥，并提出了密钥管理库所需要的密钥相关参数，给出了密钥申请、产生、存储、更新和删除的方法，同时使用设备工作时间为伪随机源，通过哈希函数产生密钥。 论文完成了网络接入点以及网络管理者的相关设计，路由算法，资源调度算法以及安全密钥管理，在网络管理者的设计中得到验证。