无线HART数据链路层设计与实现
3．2 时间同步实现
整个网络的时钟同步对于无线HART的TDMA通信是十分必要的，设备间的时钟偏移是不可避免的，TDMA网络节点实现全网完全同步并不现实，而且精确度越高能量消耗就越大，因此无线HART节点需要在精确度与能耗之间取得平衡，在满足网络TDMA时隙通信要求的基础上尽可能的降低能耗。
无线HART为工业环境的无线通信协议，其对稳定性、可靠性有着比一般通信网络更高的要求；而无线HART作为一个mesh的无线通信网需要实现全局的时间同步，但是由于硬件设备以及能量等问题，使得传统的有线时间同步的算法以及常规的WSN时间同步算法无法在无线HART中实现。为此以最小能耗为设计目标，设计一个多层次、全局、不问断的同步策略应用简易但有效的同步算法实现无线HART-TDMA时间同步。图1为相邻节点通信。本文引用地址：//m.amcfsurvey.com/article/157160.htm
图1中描述了无线HART节点A与节点B间的一次通信，节点A在T1时刻发送一个数据包给节点B，节点B在T2时刻接收到A所发送的数据包，节点B在T3数据包发送一个应答数据包，节点A在T4时刻接收到B所发送的应答数据包。T1、T2、T3，T4为节点时钟，四者存在以下关系：
式中，
表示A到B的时间延迟，
表示B到A的时间延迟。在整个通信过程中，延迟主要发送在层与层间数据传送以及点与点之间数据传输过程中。式(1)中
以及式(2)中
分别表示T1时刻节点A对节点B的时钟漂移和T4时刻节点A对节点B的时钟漂移，尽管由于环境因数(如温度、压力等)的影响，时钟漂移每一个时刻都在发生，二者并不完全相等，但一般情况二者一次通信进行的时间间隔较短，可以认为二者几乎相等。同样假定和相等。
通过式(1)和式(2)可得出延迟时间以及漂移时间：
节点将根据式(3)和式(4)所求出的延迟时间以及漂移时间进行时钟的主动同步与被动同步。
时钟同步由两步骤完成，首先选取时钟源，网络管理节点作为时钟服务器，并选取若干节点作为网络时钟源：然后在同步过程，每一个节点通过与时钟源进行被动或主动的时钟同步。其中，主动同步为当高层节点向低层节点发送数据时，低层节点记录数据包实际到达时间与计算达到时间的偏移调整本地时钟；被动同步为当低层节点向高层节点发送数据时，底层节点等待并接收高层节点的应答数据包，并利用应答数据包中所包含的时钟偏移信息进行时钟调整。
高层节点发送邀请数据包，待加入节点接收邀请数据包并完成一次被动同步过程；高层节点发送侦听数据包，判断临近节点是否处于网络并完成一次被动同步过程；低层节点通过接收一次数据包完成一次被动同步过程；底层节点通过接收高层节点的应答数据包完成一次主动同步过程。整个同步网络低层同步高层，整个网络时钟以根时钟源为基准实现整个网络的时钟同步。根时钟源可根据实际情况采用可行方
法(如GPRS等)与理想时钟同步。
3．3 数据链路调度实现
3．3．1 调度
数据链路层在实现无线HART网络全网时钟同步的基础上，主要负责链路的调度，控制着数据的发送和接收，从而保证网络的正常通信。链路调度通过查询活动超帧表、链接表、数据等表从而决定下一个将要通信的时隙。所有的接收链接将会被允许通信。网络层发出发送数据请求，若待定表中已无空余空间，调用失败，否则数据包进入待定表中的同时查询等待表是否存在相同目的地址的高优先级数据包，若不存在，数据包进入等待表中等待发送，否则保存在待定表中，待发送表根据目的地址的类型进行查询，邻居地址查询邻居表、图地址查询图表的基础上再查询邻居表，最终邻居地址、图地址、广播地址、代理地址的4种都将查询链路表获得相应链路并设置为发送类型(TX=1)，之后进入等待状态。
当ASN到达相应时隙，数据包根据TX＼RX的值进入发送、接收、休眠状态。如图2所示。
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