图2 BCMAC调度协议
2 IM-TDMA方案描述
2.1基本算法
IM-TDMA方案与LEACH协议和BCMAC协议在簇形成阶段类似，如图3所示，仍是按轮运行的，每一轮由簇形成阶段和簇稳定阶段组成。簇形成阶段，完成成簇。簇头选举及时钟同步的任务；簇稳定阶段，根据节点的流量，分为n个长度不等的帧，即每帧有几个节点需要传输数据就分配几个时隙。如图3所示，假设一帧中有3个节点有数据传输，则该帧就只由3个时隙组成。该方案将每帧分为时隙申请。调度和数据传输三步。
图3 IM—TDMA调度方案
2.1.1时隙申请
这一阶段主要按照节点ID顺序，给每个节点分配一个信令小时隙，每个信令小时隙占用1 b用于向簇头申请时隙。有数据需要传输的节点在自己的信令小时隙内发送申请时隙的信息，触发簇头计数器，随着申请节点数的增加，计数器值依次增加，每个节点触发计数器得到的计数值即为该节点在本帧的时隙位置值。由于各节点在各自不同的信令小时隙内向簇头发送申请时隙的信息，因此不会发生碰撞。在此过程中，对上一帧中未传完的数据节点优先分配信令时隙，即在每帧开始时先给在上一帧中未传完数据的节点申请时隙，以让续传信息优先完成数据传输，然后再给在本帧中有数据传送的节点申请时隙，且每帧中每个节点只能进行一次时隙申请。具体的时隙分配过程如图4所示，每一帧信令时隙S0由两部分组成，第一部分S0为续传申请时隙，其由h个信令小时隙组成，h为前一帧数据传输所占用的总时隙数，且在每轮数据的第一帧，h值为0.第二部分S02由m个信令小时隙组成，m为该簇内的所有节点数。由于每帧每个节点只能发送一次申请时隙的信令信息，因而在S01中申请时隙的节点不会在S02中重复申请时隙。如果某个节点在上一帧中有未传输完的数据，需要在本帧中传输，假定其在上一帧中的第i个时隙传送，则在本帧中S01时隙的第S01i个信令小时隙发送申请时隙信息，触发簇头计数器加1，计数器的值即为该节点在本帧中传送的时隙位；如果某个节点在本帧中有需要传输的数据，假定其信令小时隙是第j个，则在S02时隙中的第S02j个信令小时隙中发送申请时隙信令，触发簇头计数器加1，计数器的值即为该信息在本帧中传送的时隙位。计数器在每轮开始时，初始化为0，并在每帧时隙申请完成之后立刻置0.
2.1.2调度分配
这一阶段簇头根据时隙申请及触发计数器生成的计数结果，广播一个调度结果。该调度分配结果将数据时隙分为两部分。第一部分是在S01申请续传的时隙，假设有p个；第二部分是在S02申请新传的时隙，假设有q个。
这两部分所占用的时隙数之和，即为下一帧用于申请续传信息的信令小时隙的h（h = p + q）值。
图4 帧结构图
下面以一个实例来说明：
假设有m个节点，如图5所示，用Ip表示第p个节点所传的数据信息内容，用Sq表示第q个时隙，用S01i表示S01信令时隙中第i个信令小时隙，用S02j表示S02信令时隙中第j个信令小时隙。计数器的值在系统形成时已初始化为0.假设在第一帧中节点3.5.8有数据传输，因为是第一帧，所以不存在续传信息，即没有S01信令时隙，只有S02信令时隙。节点3在S02时隙中的第S023个信令小时隙中向簇头发送申请时隙的信息，触发记数器，因为该帧开始时，计数器初始化为0，因而触发后其值为1，故节点3的数据在第1时隙中传输，可表示为I3在S1中传；同理节点5在S02时隙中第S025个信令小时隙中向簇头发送申请时隙的信息，触发记数器，记数器值增为2，表明节点5的数据在第2时隙中传输，表示为I5在S2中传；同样的道理可得节点8的数据在第3个时隙中传输，即I8在S3中传。第一帧时隙申请完之后，将计数器置为0.这样在第一帧中，节点3.5.8的数据依次在S1.S2.S3三个时隙中传输。第一帧的时隙总数为3（即下一帧的h值）。在第二帧中，假设节点3.8的数据在第一帧中未传送完，需要在第二帧中续传，同时节点1.4.9在本帧中有数据需要传输。由于前一帧的时隙总数为3，因而本帧的h值为3，即S01时隙中有3个信令小时隙，因为节点3在前一帧中所占的是第一时隙，因而节点3在S01时隙中的第S011个信令小时隙中发送申请时隙信息，触发计数器，故节点3的续传信息在本帧中的第1时隙传送，可表示为I3在S1中传；同理节点8在前一帧的第3时隙传送数据，因而节点8在该帧中的S01时隙的第S013个信令小时隙发送申请时隙信息，触发计数器，计数器值加1，故节点8在该帧中的续传信息在第2时隙传送，可表示为I8在S2中传。接着分配本帧中需要传送信息的节点的时隙位置，节点1在本帧中有数据需要传输，因而节点1在S02时隙的第S021个信令小时隙发送申请时隙信息，继续触发计数器，计数器值加1，故节点1在该帧中的第3时隙传送，可表示为I1在S3中传；同理节点4在本帧中有数据需要传输，因而在S02时隙的第S024个信令小时隙发送申请时隙信息，触发计数器，计数器值加1，故节点4在该帧中的第4时隙传送，可表示为I4在S4中传；同理可得节点9在该帧中的第5时隙传送，可表示为I9在S5中传。由于每帧中每个节点只能申请一次时隙，因而续传信息的节点不会在S02时隙中重复进行时隙申请。本帧节点申请完时隙后，计数器初始化为0.这样在第二帧中节点3.8的数据分别在第1.2时隙中进行续传，而节点1.4.9的数据分别在第3.4.5时隙中进行传输。可以看出本帧总的传输时隙数为5（为下一帧的h值）。