Mô hình truyền vô tuyến được triển khai trong NS được sử dụng để cho biết công suất tín hiệu nhận được của mỗi gói tin. Ở lớp vật lý của một nút mạng không dây, có một ngưỡng nhận. Khi một gói tin được nhận, nếu công suất tín hiệu của nó nhỏ hơn ngưỡng nhận thì gói tin đó sẽ bị đánh dấu là lỗi và bị hủy bỏ tại tầng MAC.
Hiện nay, NS hỗ trợ 3 mô hình truyền vô tuyến, đó là mô hình Free Space, mô hình two-ray ground reflection và mô hình the shadowing. Các mô hình này được triển khai trong NS thông qua các file ~ns/propagation.{cc,h}, ~ns/tworayground.{cc,h} và ~ns/shadowing.{cc,h}.
Mô hình Free Space
Mô hình Free Space giả định điều kiện truyền là lý tưởng tức là chỉ có duy nhất một con đường thẳng (line - of - sight) giữa nút truyền và nút nhận. Công thức (7) tính công suất tín hiệu nhận được với khoảng cách d từ nút gửi là:
Trong đó: Pr, Pt: là công suất tín hiệu được nhận, truyền tương ứng
Gr, Gt: năng lực nhận, truyền của ăng tên λ : bước sóng
d: khoảng cách
L: sự tiêu hao của hệ thống (L >=1)
Thông thường trong các mô phỏng thì Gr, Gt và L được gán giá trị là 1.
Mô hình Free Space biểu diễn phạm vi giao tiếp là trong vòng tròn xung quanh nút gửi. Nếu nút nhận nằm trong vòng tròn này thì nó sẽ nhận được tất cả các gói. Ngược lại, nó sẽ mất tất cả các gói.
Câu lệnh khai báo mô hình truyền vô tuyến Free Space được thực hiện:
$ns_ node-config -propType Propagation/FreeSpace set prop [new Propagation/FreeSpace]
$ns_ node-config -propInstance $prop
Mô hình two-ray ground reflection
Với giải định như trong mô hình Free Space gần như rất hiếm xảy ra. Mô hình Two-ray ground reflection xem xét tất cả các con đường truyền trực tiếp và các con đường truyền có phản xạ từ một số vị trí. Mô hình này đem lại kết quả chính xác hơn mô hình Free Space dựa theo công thức (8) :
Trong đó: Ngoài các tham số giống với công thức (7) thì mô hình Two-ray Ground Reflection cần sử dụng thêm tham số ht và hr để biểu diễn cho chiều cao của các ăng tên truyền và nhận tương ứng.
Câu lệnh khai báo mô hình truyền vô tuyến Two-ray Ground Feflection được thực hiện:
$ns_ node-config -propType Propagation/TwoRayGround set prop [new Propagation/TwoRayGround]
$ns_ node-config -propInstance $prop
Mô hình The shadowing
Mô hình Free Space và Two-ray Ground Reflection cho biết công suất tín hiệu nhận được thông qua một hàm về khoảng cách. Cả 2 mô hình này đều biểu diễn phạm vi giao tiếp lý tưởng là một vòng tròn quanh nút phát. Trong thực tế, công suất tín hiệu nhận được tại một khoảng cách nhất định là một biến ngẫu nhiên do tác động của môi trường truyền đa đường, hay còn được gọi là hiệu ứng mờ dần. Mô hình The Shadowing cung cấp phương thức tính công suất tín hiệu một cách tổng quan và được sử dụng phổ biến hơn như bên dưới.
Mô hình The Shadowing bao gồm 2 phần. Phần đầu tiên được gọi là mô hình suy hao đường truyền (path loss) để dự đoán công suất tín hiệu trung bình tại khoảng cách d, được ký hiệu là Pr(d). Công thức tính Pr(d) như sau:
Trong đó: d0 là giá trị khoảng cách tham chiếu (lân cận trong)
β: số mũ suy hao đường truyền được xác định bằng thực nghiệm và được tra trong bảng 3.2 bên dưới. Giá trị β càng lớn tương ứng là có càng nhiều vật cản và do đó công suất tín hiệu nhận được trung bình càng giảm nhanh khi mà khoảng cách càng lớn.
Bảng 3.2: Một vài giá trị mũ suy hao đường truyền (β)
Môi trường β
Ngoài trời Không gian trống 2
Vùng thành thị 2.7 đến 5
Trong nhà Hướng nhìn 1.6 đến 1.8
Vật cản 4 đến 6
Phần thứ hai trong mô hình Shadowing phản ánh sự thay đổi công suất tín hiệu nhận được tại một khoảng cách nhất định. Đây là một biến ngẫu nhiên, được phân bố Gaussian và được đo bằng dB. Mô hình Shadowing tổng quát được tính bằng công thức (11):
Trong đó: XdB là biến ngẫu nhiên Gausian với độ lệch chuẩn là ϬdB
ϬdB được gọi là độ lệch shadowing và nó cũng có được bằng cách đo lường thực tế. Bảng 3.3 bên dưới cho biết một vài giá trị tiêu biểu của ϬdB.
Bảng 3.3: Một vài giá trị tiêu biểu của độ lệch Shadowing (ϬdB)
Môi trƣờng ϬdB (dB)
Trong nhà 4 đến 12
Trong văn phòng có vách cứng 7
Trong văn phòng có vách mềm 9.6
Trong xưởng sản xuất, có hướng nhìn 3 đến 6 Trong xưởng sản xuất, có nhiều vật cản 6.8
Mô hình Shadowing mở rộng và biểu diễn đa dạng phạm vi truyền hơn so với 2 mô hình trước. Ở đây, các nút chỉ có khả năng truyền khi nó gần biên của phạm vi truyền thông.
Trước sử dụng mô hình này, người mô phỏng phải lựa chọn trước giá trị mũ suy hao đường truyền (β), độ lệch Shadowing (ϬdB) và khoảng cách tham chiếu theo môi trường mô phỏng. Câu lệnh khai báo mô hình truyền vô tuyến Shadowing được thực hiện:
Propagation/Shadowing set pathlossExp_ 2.0 ; # khai báo β nhận giá trị 2
Propagation/Shadowing set std_db_ 4.0 ; # khai báo ϬdB nhận giá trị 4 (dB)
Propagation/Shadowing set dist0_ 1.0 ; # Khoảng cách tham chiếu d0=1 (m)
Propagation/Shadowing set seed_ 0 ; # tạo số ngẫu nhiêu