圖2 BCMAC調(diào)度協(xié)議
2 IM-TDMA方案描述
2.1基本算法
IM-TDMA方案與LEACH協(xié)議和BCMAC協(xié)議在簇形成階段類似，如圖3所示，仍是按輪運行的，每一輪由簇形成階段和簇穩(wěn)定階段組成。簇形成階段，完成成簇。簇頭選舉及時鐘同步的任務；簇穩(wěn)定階段，根據(jù)節(jié)點的流量，分為n個長度不等的幀，即每幀有幾個節(jié)點需要傳輸數(shù)據(jù)就分配幾個時隙。如圖3所示，假設一幀中有3個節(jié)點有數(shù)據(jù)傳輸，則該幀就只由3個時隙組成。該方案將每幀分為時隙申請。調(diào)度和數(shù)據(jù)傳輸三步。
圖3 IM—TDMA調(diào)度方案
2.1.1時隙申請
這一階段主要按照節(jié)點ID順序，給每個節(jié)點分配一個信令小時隙，每個信令小時隙占用1 b用于向簇頭申請時隙。有數(shù)據(jù)需要傳輸?shù)墓?jié)點在自己的信令小時隙內(nèi)發(fā)送申請時隙的信息，觸發(fā)簇頭計數(shù)器，隨著申請節(jié)點數(shù)的增加，計數(shù)器值依次增加，每個節(jié)點觸發(fā)計數(shù)器得到的計數(shù)值即為該節(jié)點在本幀的時隙位置值。由于各節(jié)點在各自不同的信令小時隙內(nèi)向簇頭發(fā)送申請時隙的信息，因此不會發(fā)生碰撞。在此過程中，對上一幀中未傳完的數(shù)據(jù)節(jié)點優(yōu)先分配信令時隙，即在每幀開始時先給在上一幀中未傳完數(shù)據(jù)的節(jié)點申請時隙，以讓續(xù)傳信息優(yōu)先完成數(shù)據(jù)傳輸，然后再給在本幀中有數(shù)據(jù)傳送的節(jié)點申請時隙，且每幀中每個節(jié)點只能進行一次時隙申請。具體的時隙分配過程如圖4所示，每一幀信令時隙S0由兩部分組成，第一部分S0為續(xù)傳申請時隙，其由h個信令小時隙組成，h為前一幀數(shù)據(jù)傳輸所占用的總時隙數(shù)，且在每輪數(shù)據(jù)的第一幀，h值為0.第二部分S02由m個信令小時隙組成，m為該簇內(nèi)的所有節(jié)點數(shù)。由于每幀每個節(jié)點只能發(fā)送一次申請時隙的信令信息，因而在S01中申請時隙的節(jié)點不會在S02中重復申請時隙。如果某個節(jié)點在上一幀中有未傳輸完的數(shù)據(jù)，需要在本幀中傳輸，假定其在上一幀中的第i個時隙傳送，則在本幀中S01時隙的第S01i個信令小時隙發(fā)送申請時隙信息，觸發(fā)簇頭計數(shù)器加1，計數(shù)器的值即為該節(jié)點在本幀中傳送的時隙位；如果某個節(jié)點在本幀中有需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，假定其信令小時隙是第j個，則在S02時隙中的第S02j個信令小時隙中發(fā)送申請時隙信令，觸發(fā)簇頭計數(shù)器加1，計數(shù)器的值即為該信息在本幀中傳送的時隙位。計數(shù)器在每輪開始時，初始化為0，并在每幀時隙申請完成之后立刻置0.
2.1.2調(diào)度分配
這一階段簇頭根據(jù)時隙申請及觸發(fā)計數(shù)器生成的計數(shù)結(jié)果，廣播一個調(diào)度結(jié)果。該調(diào)度分配結(jié)果將數(shù)據(jù)時隙分為兩部分。第一部分是在S01申請續(xù)傳的時隙，假設有p個；第二部分是在S02申請新傳的時隙，假設有q個。
這兩部分所占用的時隙數(shù)之和，即為下一幀用于申請續(xù)傳信息的信令小時隙的h（h = p + q）值。
圖4 幀結(jié)構(gòu)圖
下面以一個實例來說明：
假設有m個節(jié)點，如圖5所示，用Ip表示第p個節(jié)點所傳的數(shù)據(jù)信息內(nèi)容，用Sq表示第q個時隙，用S01i表示S01信令時隙中第i個信令小時隙，用S02j表示S02信令時隙中第j個信令小時隙。計數(shù)器的值在系統(tǒng)形成時已初始化為0.假設在第一幀中節(jié)點3.5.8有數(shù)據(jù)傳輸，因為是第一幀，所以不存在續(xù)傳信息，即沒有S01信令時隙，只有S02信令時隙。節(jié)點3在S02時隙中的第S023個信令小時隙中向簇頭發(fā)送申請時隙的信息，觸發(fā)記數(shù)器，因為該幀開始時，計數(shù)器初始化為0，因而觸發(fā)后其值為1，故節(jié)點3的數(shù)據(jù)在第1時隙中傳輸，可表示為I3在S1中傳；同理節(jié)點5在S02時隙中第S025個信令小時隙中向簇頭發(fā)送申請時隙的信息，觸發(fā)記數(shù)器，記數(shù)器值增為2，表明節(jié)點5的數(shù)據(jù)在第2時隙中傳輸，表示為I5在S2中傳；同樣的道理可得節(jié)點8的數(shù)據(jù)在第3個時隙中傳輸，即I8在S3中傳。第一幀時隙申請完之后，將計數(shù)器置為0.這樣在第一幀中，節(jié)點3.5.8的數(shù)據(jù)依次在S1.S2.S3三個時隙中傳輸。第一幀的時隙總數(shù)為3（即下一幀的h值）。在第二幀中，假設節(jié)點3.8的數(shù)據(jù)在第一幀中未傳送完，需要在第二幀中續(xù)傳，同時節(jié)點1.4.9在本幀中有數(shù)據(jù)需要傳輸。由于前一幀的時隙總數(shù)為3，因而本幀的h值為3，即S01時隙中有3個信令小時隙，因為節(jié)點3在前一幀中所占的是第一時隙，因而節(jié)點3在S01時隙中的第S011個信令小時隙中發(fā)送申請時隙信息，觸發(fā)計數(shù)器，故節(jié)點3的續(xù)傳信息在本幀中的第1時隙傳送，可表示為I3在S1中傳；同理節(jié)點8在前一幀的第3時隙傳送數(shù)據(jù)，因而節(jié)點8在該幀中的S01時隙的第S013個信令小時隙發(fā)送申請時隙信息，觸發(fā)計數(shù)器，計數(shù)器值加1，故節(jié)點8在該幀中的續(xù)傳信息在第2時隙傳送，可表示為I8在S2中傳。接著分配本幀中需要傳送信息的節(jié)點的時隙位置，節(jié)點1在本幀中有數(shù)據(jù)需要傳輸，因而節(jié)點1在S02時隙的第S021個信令小時隙發(fā)送申請時隙信息，繼續(xù)觸發(fā)計數(shù)器，計數(shù)器值加1，故節(jié)點1在該幀中的第3時隙傳送，可表示為I1在S3中傳；同理節(jié)點4在本幀中有數(shù)據(jù)需要傳輸，因而在S02時隙的第S024個信令小時隙發(fā)送申請時隙信息，觸發(fā)計數(shù)器，計數(shù)器值加1，故節(jié)點4在該幀中的第4時隙傳送，可表示為I4在S4中傳；同理可得節(jié)點9在該幀中的第5時隙傳送，可表示為I9在S5中傳。由于每幀中每個節(jié)點只能申請一次時隙，因而續(xù)傳信息的節(jié)點不會在S02時隙中重復進行時隙申請。本幀節(jié)點申請完時隙后，計數(shù)器初始化為0.這樣在第二幀中節(jié)點3.8的數(shù)據(jù)分別在第1.2時隙中進行續(xù)傳，而節(jié)點1.4.9的數(shù)據(jù)分別在第3.4.5時隙中進行傳輸?？梢钥闯霰編偟膫鬏敃r隙數(shù)為5（為下一幀的h值）。