2．3 傳感器節(jié)點

傳感器設備主要由傳感器模塊、CC2530芯片、電源模塊、天線模塊和晶體振蕩電路五部分組成。

ISA100．11a普通節(jié)點具有易使用、易集成等優(yōu)點，可以方便地與傳感器、儀表進行連接，可配置多種類型的傳感器，例如溫濕度傳感器、CO傳感器、瓦斯傳感器、煙霧傳感器、粉塵傳感器、壓力變送器、閥門定位器、電動執(zhí)行器等。

3 關鍵技術

ISA100．11a網(wǎng)絡協(xié)議可解決與其他短距離無線網(wǎng)絡的共存性問題以及線通信的可靠性和確定性問題，其核心技術包括精確時間同步技術、自適應跳信道技術、確定性調度技術、數(shù)據(jù)鏈路層子網(wǎng)路由技術和安全管理方案等，并具有數(shù)據(jù)傳輸可靠、準確、實時、低功耗等特點。

3．1 精確時間同步技術

ISA100．11a網(wǎng)絡拓撲有兩層結構，分別為骨干網(wǎng)和DL子網(wǎng)，因此，本設計根據(jù)網(wǎng)絡層次結構采用了分級同步的思想進行時間同步。

網(wǎng)關在形成網(wǎng)絡時，可向骨干路由器發(fā)送裝載有時間同步信息的廣播幀來進行骨干網(wǎng)的時間同步；當骨干網(wǎng)完成時間同步后，骨干路由器便向其所在的DL子網(wǎng)內的終端設備發(fā)送廣播幀來進行時間同步。這樣，經(jīng)過兩級同步后，就可以達到全網(wǎng)同步的目的。

在ISA100．11a網(wǎng)絡中，廣播幀是時間同步信息的載體，因此，要根據(jù)廣播幀的幀格式來添加時間同步信息。廣播幀時間同步流程如圖5所示。

3．2 自適應跳信道技術

ISA100．11a網(wǎng)絡支持與其他無線短距離網(wǎng)絡的共存，比如IEEE 802．11網(wǎng)絡、基于IEEE 802 15．4標準的無線網(wǎng)絡(ZigBee、Wireless HART、6LoWPANs、藍牙以及RFID系統(tǒng))。ISA100．11a工作在全球免費的2．4 GHz頻段，為了避免信號干擾，設計時要解決在2.4 GHz頻段網(wǎng)絡的共存性問題。

ISA100．11a網(wǎng)絡通過采用跳信道技術來避免信號干擾，跳信道包括時隙跳頻、慢跳頻和混合跳頻三種信道模式，不同的運行模式對應著不同的時隙配置方式。跳信道技術可減少設備在同一條信道上工作的時間，因而減少了對其他無線設備的影響；同時由于可在其他信道重發(fā)數(shù)據(jù)包，進而增加了網(wǎng)絡的抗干擾能力；網(wǎng)絡同時使用自適應跳信道技術，來實時檢測并刪除頻譜中被使用的信道，以提高與其他射頻系統(tǒng)的共存能力，同時也屏蔽了傳輸數(shù)據(jù)差的信道，有效地增加了系統(tǒng)的可靠性。

3．3 確定性調度技術

由于ISA100．11a骨干網(wǎng)一般采用有線技術或Wi-Fi無線技術，所以，ISA100．11a數(shù)據(jù)鏈路層的通信調度技術是面向ISA100．11a DL子網(wǎng)的。其主要功能是在相互競爭的用戶之間分配通信資源，從而避免沖突，提高吞吐量和帶寬利用率，解決現(xiàn)場設備間數(shù)據(jù)通信的確定性、可靠性和實時性等問題。

4 應用案例

本設計的ISA100．11a工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)平臺可配套433 MHz、780 MHz和2.4 GHz等三個頻段的硬件平臺，并在實驗室搭建了基于CC2530芯片的測試系統(tǒng)，并可長期運行。圖6所示系統(tǒng)就是由1個網(wǎng)關、6個路由器、甲烷傳感器、溫濕度傳感器、壓力變送器(四聯(lián)公司)、智能電表等11個終端設備組成的ISA100．11a無線測控系統(tǒng)測試平臺。