集群系统由物理空间离散分布的网络节点构成,通过集群协同网络实现信息交互和节点协同,具有分布式、高动态、高抗毁等特点。面向多样化动态集群任务,现有的静态分布式网络资源分配方法无法满足多业务融合通信需求。同时,传统网络资源分配算法通常以节点接入公平性为设计准则。而在分布式协同集群应用场景下,面向业务的端到端链路级动态网络时隙资源分配问题值得研究。针对这一问题,本论文研究了集群协同网络动态时隙资源分配关键技术,主要研究内容及创新贡献包括:一、提出了一种基于最远距离调度的时间同步算法（Longest Distance Time Synchronization,LDTS）,该算法的核心思想是利用最远距离调度算法选出一组最少参考节点覆盖全网节点,并且只需在参考节点间进行双向时间同步即可完成全网同步,因此可以最大限度地减少整个网络中用于时间同步数据包的数量来降低同步开销。另外通过加权移动平均的方法预测时钟误差并且进行补偿以提高时钟同步的稳定性。二、提出了一种基于链路质量估计的动态TDMA时隙资源分配算法（Link Quality based Dynamic TDMA,LQ-TDMA）。该协议的核心思想是引入链路质量指标LQI作为时隙资源分配的参考因子,建立一种有助于避免竞争和冲突的调度顺序,保障集群协同网络中高质量链路的传输实时性。另外,根据节点的LQI大小自适应地为有发送需求的节点分配时隙个数,提高了系统整体的传输效率,降低端到端时延。三、在NS-3仿真平台上,实现了时间同步算法LDTS以及动态时隙资源分配算法LQ-TDMA,测试并评估了LDTS算法的同步开销、时钟补偿机制和时间同步精度以及LQ-TDMA算法的丢包率、平均端到端时延和吞吐率等网络性能指标。实验结果表明,在节点数为60的集群网络中,本文所提LDTS算法同步开销是RBS算法的1/8,是TPSN算法的1/2。并且在30s的同步周期的情况下,节点的平均时间误差值保持在0～5us,能够满足集群协同网络动态时隙资源分配的需求。同时,本文对LQ-TDMA、FPRP和DRAND三种算法进行比较,实验结果表明,在三种算法的吞吐量和丢包率相当的情况下,LQ-TDMA的平均端到端时延相比FPRP和DRAND分别降低了14%和8%。本文针对集群多业务融合创新的需求,提出的时间同步算法LDTS和动态时隙资源分配算法LQ-TDMA能有效适配集群系统,对集群协同网络的应用具有重要理论和现实意义。