2.2 Mô hình di chuyển trong quản lý di động
2.2.1 Mô hình di chuyển ngẫu nhiên
Mô hình di chuyển ngẫu nhiên (Random Waypoint) đƣợc đƣa ra lần đầu tiên bởi Johson và Maltz trong đó mỗi ngƣời dùng di chuyển một cách độc lập theo một hƣớng và vận tốc ngẫu nhiên [26] Đây là mô hình di chuyển mô tả một cách tƣơng đối sát với thực tế cách thức di chuyển của ngƣời dùng trong vùng phủ của một trạm cơ sở.
Hình 2.3 Mô hình di chuyển ngẫu nhiên Random Waypoint [21]
Quá trình di chuyển ngẫu nhiên Random Waypoint có thể đƣợc mô tả nhƣ sau:
Khi quá trình mô phỏng bắt đầu, mỗi một ngƣời dùng sẽ lựa chọn một tọa độ ngẫu nhiên nằm trong vùng mô phỏng và xem nó là điểm đến. Sau đó ngƣời dùng sẽ di chuyển tới điểm đến này với một vận tốc không đổi đƣợc lựa chọn
ngẫu nhiên trong khoảng giá trị từ 0 đến Vmax, trong đó Vmax là giá trị tham số vận tốc lớn nhất cho phép của mỗi ngƣời dùng. Vận tốc và hƣớng của mỗi ngƣời dùng đƣợc lựa chọn độc lập với nhau. Khi di chuyển thành công tới điểm đến, ngƣời dùng sẽ dừng lại trong một khoảng thời gian định trƣớc, đƣợc xác định với giá trị tham số Tpause. Khi hết thời gian dừng, ngƣời dùng đó lại tiếp tục quá trình lựa chọn ngẫu nhiên một điểm đến tiếp theo trong vùng mô phỏng, theo một hƣớng và vận tốc ngẫu nhiên.[20] Quá trình sẽ lặp lại cho tới khi kết thúc mô phỏng (hình 2.3)
Trong mô hình di chuyển ngẫu nhiên Random Waypoint, Vmax và Tpause là hai tham số quan trong quyết định cách thức di chuyển của các ngƣời dùng. Nếu nhƣ Vmax nhỏ và Tpause lớn, mô hình mạng sẽ ở trạng thái tƣơng đối ổn định. Nếu những thuê bao di chuyển nhanh (Vmax lớn) kèm theo thời gian dừng Tpause nhỏ, mô hình mạng sẽ ở trạng thái thay đổi liên tục. Với việc thay đổi hai giá trị tham số này, mô hình di chuyển ngẫu nhiên Random Waypoint có thể tạo ra rất nhiều kịch bản mô phỏng khác nhau với những giá trị khác nhau của tốc độ di chuyển của ngƣời dùng. Bởi vậy, việc xác định số lƣợng các điểm và tốc độ của ngƣời dùng tại điểm đó là rất cần thiết
Ta có thể thấy khái niệm giá trị trung bình vận tốc của ngƣời dùng tại các điểm dừng là một tham số cần quan tâm. Nếu nhƣ ta giả định giá trị của thời gian dừng Tpause = 0, xem nhƣ Vmax không đổi và đƣợc lựa chọn ngẫu nhiên trong khoảng giá trị [0, Vmax], chúng ta có thể tính ra vận tốc trung bình của ngƣời dùng tại các điểm dừng là 0,5Vmax. Mặc dù vậy, ta không nên bỏ qua giá trị thời gian dừng khi tiến hành mô phỏng. Hơn nữa, nó chính là giá trịliên quan đến tốc độ giữahai điểm dừng, quyết định trạng thái liên kết giữa chúng đƣợc tiếp tục hay ngắt, chứ không quyết định vận tốc của ngƣời dùng tại các điểm dừng. Theo đó, giá trị vận tốc trung bình không phải là giá trị thích hợp để biểu thị khái niệm “tốc độ của ngƣời dùng tại các điểm dừng”.
Johansson, Larsson và Hedman [23] đã có những nghiên cứu sâu hơn và đƣa ra “Mobility metric”để xác địnhkhái niệm tốc độ của các điểm dừng. Công thức tính quan hệ tốc độ giữa hai điểm i và j tại thời điểm t là:
𝑹𝑺 𝒊, 𝒋, 𝒕 = 𝑽 𝒕 − 𝑽𝒊 𝒕 𝒋
Giá trị Mobility metric 𝑴 đƣợc tính toán bởi tốc độ trung bình của các điểm kết nối trong suốt thời gian mô phỏng với công thức
𝑴 = 𝟏 𝒊, 𝒋 𝟏 𝑻 𝑵 𝒋=𝒋+𝟏 𝑵 𝒊=𝟏 𝑹𝑺 𝒊, 𝒋, 𝒕 𝒅𝒕 𝑻 𝟎
Trong đó 𝒊, 𝒋 là số lƣợng điểm dừng có khả năng kết nối với nhau, n là số điểm dừng trong toàn bộ vùng mô phỏng, và T là thời gian mô phỏng.
Sử dụng Mobility metric, ta có thể đo xấp xỉ giá trị của tốc độ giữa các điểm dừng và chỉ ra sự khác nhau giữa các kịch bản mô phỏng dựa trên các cấp độ di chuyển.