CHƯƠNG 2 MÔ HÌNH DI ĐỘNG NHÓM

22



b(t+1) = b(t)e



1









1



 2

+ (  1  (e ) )r



(2.1)



với τ điều chỉnh tốc độ thay đổi từ vị trí trước đó đến vị trí mới (nghĩa là τ nhỏ tương

ứng sự thay đổi lớn) và r là biến ngẫu nhiên Gauss có phương sai σ. Nhưng nó không

dễ để tạo nên mẫu chuyển động bằng cách lựa chọn các giá trị thích hợp cho (τ,σ).

Những mô hình sau đây sẽ cải thiện những thiếu sót này.

2.1.2 Mô hình di động theo hàng

Mô hình di động theo hàng chứng tỏ rất hữu ích cho những mục đích tìm kiếm

và quét. Mô hình này biểu diễn một tập các MN tạo thành một hàng và chuyển động

đều lên phía trước theo một hướng cụ thể (ví dụ một hàng các chiến sĩ hành quân tiến

về phía quân thù). Một sự thay đổi nhỏ của mô hình cho phép các MN riêng lẻ theo kịp

lẫn nhau sau một MN khác (ví dụ một nhóm các em nhỏ đi vào/ra lớp theo một hàng

dài có lớp trưởng dẫn đầu).

Để thực hiện mô hình này, một đường kẻ tham khảo (tạo thành một hàng các

MN) được xác định. Mỗi MN được đặt trong mối liên hệ với những điểm chuẩn của nó

trên đường kẻ; sau đó MN được phép di chuyển ngẫu nhiên xung quanh điểm chuẩn

của nó (hình 2.1) [11].

Điểm chuẩn mới cho MN được xác định như sau:

điểm_chuẩn_mới = điểm_chuẩn_cũ + vec-tơ_quay

với điểm_chuẩn_cũ là điểm chuẩn trước đó của MN và vec-tơ_quay là độ dịch được

xác định trước để di chuyển đường kẻ tham khảo. Độ dịch này được tính thông qua

khoảng cách ngẫu nhiên và góc ngẫu nhiên (giữa 0 và π, vì sự di chuyển chỉ có tiến về

phía trước). Vì độ dịch đều dùng cho tất cả các MN, nên đường kẻ là một đường 1-D.



23



Hình 2.1 - Sự di chuyển của 3 MN dùng mô hình di động theo hàng.

2.1.3 Mô hình di động nhóm du cư

Xuất phát từ thực tế của xã hội cổ xưa khi dân du mục di chuyển từ nơi này sang

nơi khác, mô hình di động nhóm du cư biểu diễn nhóm các MN cùng nhau di chuyển từ

điểm này đến điểm khác. Với mỗi nhóm, từng MN duy trì một “không gian” của riêng,

và trong “không gian” đó nó di chuyển ngẫu nhiên. Ngày nay, nhiều ứng dụng tồn tại

theo loại kịch bản này. Ví dụ, một lớp học đi thăm viện bảo tàng. Lớp học sẽ di chuyển

từ nơi này đến nơi khác, nhưng mỗi học sinh trong lớp sẽ đi xung quanh một vị trí

riêng biệt tại đó.

Trong mô hình này, mỗi MN sử dụng một mô hình di động đơn lẻ (chẳng hạn

như mô hình di động bước ngẫu nhiên) để di chuyển xung quanh một điểm chuẩn. Khi

điểm chuẩn thay đổi, tất cả các MN di chuyển tới vùng mới được xác định theo điểm

chuẩn (xem 2.1.2) và lại bắt đầu di chuyển quanh điểm chuẩn mới. Hình 2.2 minh hoạ

một ví dụ cho mô hình này với 7 MN.



24



Hình 2.2 - Sự di chuyển của 7 MN dùng mô hình di động nhóm du cư.

Các MN trong mô hình di động nhóm du cư cùng chia sẻ chung điểm chuẩn,

ngược hẳn với điểm chuẩn đơn lẻ trong mô hình một hàng. Vì vậy, ta mong đợi các

MN ít ràng buộc hơn. Ví dụ, trong mô hình di động theo hàng, các MN có thể chỉ di

chuyển khoảng 2 giây trước khi thay đổi chiều và vận tốc; nhưng trong mô hình di

động nhóm du cư, các MN có thể được phép di chuyển 60 giây trước khi thay đổi chiều

và vận tốc [11].

2.1.4 Mô hình di động truy đuổi

Như tên của nó, mô hình di động truy đuổi cố gắng biểu diễn các MN dò theo

một mục tiêu cụ thể. Ví dụ, mô hình này có thể biểu diễn các nhân viên cảnh sát cố

gắng bắt một tù nhân trốn thoát. Mô hình gồm một phương trình cập nhật vị trí mới cho

mỗi MN:

vị trí_mới = vị trí_cũ + gia tốc (đích - vị trí_cũ) + vec-tơ_quay

với gia tốc (đích - vị trí_cũ) là thông tin di chuyển của MN bị truy đuổi và vec-tơ_quay

là độ dịch ngẫu nhiên cho mỗi MN. Giá trị vec-tơ_quay thu được thông qua một mô

hình di động đơn lẻ (ví dụ: mô hình bước ngẫu nhiên RWM). Số bước ngẫu nhiên cho



25



mỗi MN bị giới hạn với yêu cầu duy trì hiệu quả dò theo MN đang bị truy đuổi. Vị trí

hiện tại của một MN, một vec-tơ ngẫu nhiên, và gia tốc được kết hợp để tính vị trí tiếp

theo của MN. Hình 2.3 đưa ra một minh hoạ với 6 MN di chuyển theo mô hình di động

truy đuổi.

Node trắng biểu diễn node đang bị truy đuổi và các node đen biểu diễn các node

đang truy đuổi.



Hình 2.3 - Sự di chuyển của 6 MN dùng mô hình di động truy đuổi.



2.2



Mô hình di động nhóm điểm chuẩn - RPGMM

RPGMM biểu diễn sự chuyển động ngẫu nhiên của một nhóm các MN cũng như



chuyển động ngẫu nhiên của từng MN đơn lẻ trong nhóm. Những sự di chuyển của

nhóm dựa trên một đường đi mà điểm trung tâm hay di chuyển trên đường đi này.

Điểm trung tâm của nhóm có thể được xác định trước hoặc hoàn toàn ngẫu nhiên.

Điểm trung tâm dùng để tính chuyển động của nhóm thông qua vec-tơ chuyển động

nhóm GM . Sự di chuyển của điểm trung tâm hoàn toàn đặc trưng cho sự di chuyển của

nhóm các MN, gồm cả chiều và vận tốc. Các MN đơn lẻ ngẫu nhiên di chuyển quanh



26



điểm chuẩn của chúng (xem 2.1.2), sự di chuyển của các điểm chuẩn này lại phụ thuộc

sự di chuyển nhóm. Khi các điểm chuẩn đơn lẻ di chuyển từ thời điểm t sang thời điểm

(t+1), các vị trí của nó được cập nhật thông qua điểm trung tâm của nhóm. Mỗi khi các

điểm chuẩn được cập nhật, biểu diễn bằng RP(t+1), chúng được kết hợp với một vectơ chuyển động ngẫu nhiên RM để biễu diễn chuyển động ngẫu nhiên của mỗi MN

quanh điểm chuẩn của nó.

Hình 2.4 minh hoạ ba MN di chuyển theo RPGMM. Hình minh hoạ cho ta thấy

ở thời điểm t, ba chấm nhỏ biểu diễn các điểm chuẩn, RP(t), cho ba MN. Mô hình sử

dụng vec-tơ chuyển động nhóm GM để tính điểm chuẩn mới cho mỗi MN ở thời điểm

(t+1) là RP(t+1); GM có thể chọn ngẫu nhiên hoặc xác định trước. Vị trí mới của mỗi

MN sau đó được tính bằng tổng vec-tơ chuyển động ngẫu nhiên RM với điểm chuẩn

mới. Độ lớn của RM là phân bố đều trong hình tròn có bán kính cho trước, tâm tại

RP(t+1) và chiều của nó được phân bố đều giữa 0 và 2π.



Hình 2.4 - Sự di chuyển của 3 MN dùng RGPMM.



27



RPGMM được thiết kế để mô tả những kịch bản như cứu hộ lũ lụt. Trong khi

cứu hộ, đội phản ứng gồm có con người và chó. Những biển chỉ dẫn của con người

định hướng nên một đường đi chung cho những con chó theo sau, vì chúng thường biết

vị trí gần đúng của nạn nhân. Những con chó tạo nên đường đi “ngẫu nhiên” của chúng

xung quanh khu vực chính được chọn bởi con người [11].

Nếu những đường đi nhóm phù hợp được chọn, cùng với những vị trí ban đầu

thích hợp cho các nhóm khác nhau, nhiều ứng dụng di động khác nhau có thể được

biểu diễn với RPGMM, đó là: mô hình di động thay thế, chồng lấn và quy ước.

2.2.1 Mô hình di động theo vị trí

Mô hình này chia vùng địa lý thành những vùng nhỏ. Mỗi vùng nhỏ được chỉ

định cho một nhóm riêng và do đó nhóm chỉ hoạt động trong vùng được chỉ định. Mô

hình này có ích cho những tình huống mô phỏng như nhóm những người có mục đích

như nhau được chỉ định để giới hạn lại thành vùng riêng. Ví dụ ứng dụng mô hình này

cho “khắc phục thảm hoạ trên diện rộng, trong đó các nhân viên y tế, cảnh sát và lính

cứu hoả phục vụ cho những người hàng xóm riêng biệt”. Mỗi người hàng xóm được

chỉ định nhân viên y tế, cảnh sát và lính cứu hoả riêng mà không ảnh hưởng đến đội

cứu trợ của hàng xóm gần đó. Hình 2.5 minh hoạ mô hình này.



Hình 2.5 - Nhóm các MN dùng mô hình di động theo vị trí.



28



Trong khu vực mô phỏng, ta thấy năm nhóm MN. Mỗi MN trong một nhóm đơn

có thể tham gia vào một hoạt động không giống với tất cả các MN khác trong nhóm.

Tuy nhiên, các MN hoạt động cùng với nhau trong một khu vực cụ thể.

Vị trí của mỗi MN trong hình 2.5 được tính toán tương tự vị trí của MN trong

hình 2.4. Đặc biệt mỗi nhóm MN di chuyển cùng chung vec-tơ GM .

2.2.2 Mô hình di động đan xen

Sự thay đổi thứ hai của RPGMM là mô hình di động đan xen. Mô hình này mô

phỏng vài nhóm khác nhau, mỗi nhóm có mục đích riêng nhưng hoạt động trong cùng

khu vực địa lý. Mỗi nhóm trong mô hình này có thể có những đặc điểm khác với những

nhóm khác trong cùng khu vực địa lý. Vẫn là ví dụ khắc phục thảm hoạ ở trên, nhưng

là một đội nhân viên cứu hộ, một đội y tế, một đội nhân viên tâm lý, nhưng mỗi đội lại

có đặc điểm riêng về mẫu di chuyển, vận tốc và hoạt động. Trong mô hình này, khu

vực thảm hoạ hoặc thành phố cùng chia sẻ những đội cứu hộ này. Hình 2.6 minh hoạ ví

dụ này.



Hình 2.6 - Mẫu di chuyển của các MN dùng mô hình di động đan xen.



29



Hình thể hiện hai nhóm MN dùng mô hình đan xen. Hình tròn tượng trưng cho

nhóm có GM hướng về góc trên-bên trái trong khi tam giác tượng trưng cho nhóm có

GM hướng thẳng sang biên bên phải. Các RP và RM của mỗi MN được cập nhật như



mô tả trong hình 2.4.

2.2.3 Mô hình di động quy ước

Mô hình này chia khu vực mô phỏng thành những vùng con nhỏ hơn và cho

phép các nhóm di chuyển trong khắp vùng con, các MN trong cùng nhóm có mẫu di

chuyển giống nhau. Thêm nữa, nhóm này có thể di chuyển nhanh hơn nhóm kia trong

cùng một vùng con. Vì vậy, mô hình di động quy ước cho phép một nhóm có thể dành

nhiều thời gian hơn cho một vùng con này khi cần quan tâm trong khi những nhóm

khác có thể dành ít thời gian hơn.



Hình 2.7 - Mẫu di chuyển của các MN dùng mô hình di động quy ước.

Hình 2.7 cho thấy một ví dụ cho mô hình di động quy ước. Trong ví dụ này, khu

vực mô phỏng được chia thành bốn vùng. Các thành viên tham dự sẽ di chuyển từ A tới

B tới C tới D theo các GM tương ứng chỉ rõ. Một vài nhóm có thể mất nhiều thời gian

đáng kể ở vùng B và ít thời gian ở vùng D. Tuy nhiên, tất cả các nhóm sẽ di chuyển

gần như đều đặn quanh khu vực, và tất cả các MN sẽ di chuyển trong mỗi vùng theo

các RP và RM .



30



2.3



Kết luận chƣơng

Các mô hình di động nhóm ngày càng được áp dụng nhiều hơn trong thực tế,



nên việc xem xét khái niệm các mô hình nhóm là cần thiết. Tuy chúng khác so với mô

hình di động riêng lẻ, nhưng chúng lại là tập hợp của các MN đơn. Do đó, tính di động

của mô hình nhóm vẫn phải gắn với sự di động riêng lẻ. Các mô hình di động nhóm

hiện được nghiên cứu ít hơn so với mô hình di động độc lập vì chúng ít được áp dụng

cho mạng tế bào. Vì vậy, ta cần quan tâm nhiều hơn về mô hình di động nhóm với dự

báo sẽ được áp dụng nhiều hơn trong tương lai khi vấn đề toàn cầu hoá được giải

quyết.



31



CHƯƠNG 3



SỰ QUAN TRỌNG CỦA LỰA CHỌN MÔ HÌNH

DI ĐỘNG. CHẾ ĐỘ DỪNG CỦA MỘT SỐ MÔ

HÌNH DI ĐỘNG THEO PHƢƠNG PHÁP PALM.

MÔ PHỎNG HOÀN HẢO.



3.1



Sự quan trọng của lựa chọn mô hình di động [11]

Trong phần này, ta minh hoạ việc lựa chọn mô hình di động ảnh hưởng đến sự



thực hiện giao thức mạng ad-hoc. Ta sử dụng phần mềm mô phỏng ns-2 (đề cập trong

chương 5) để so sánh sự thực hiện của mô hình bước ngẫu nhiên RWM, mô hình di

động điểm định hướng ngẫu nhiên RWPMM, mô hình di động chiều chuyển động ngẫu

nhiên RDMM và mô hình di động nhóm điểm chuẩn RPGMM thông qua mô phỏng

với 50 node (Bảng 1 trình bày chi tiết chia 50 node thành các nhóm cho RPGMM).

Số thành viên



Số nhóm



Tổng số MN



của nhóm



Phần trăm

theo tổng số MN



2



7



14



28%



3



4



12



24%



4



2



8



16%



5



2



10



20%



6



1



6



12%



Tổng số



16



40



100%



Bảng 1 - Các nhóm trong RPGMM.

Hai tập hợp các kết quả được biểu diễn cho RPGMM: một tập hợp các kết quả

gồm chỉ truyền thông giữa các nhóm, và một tập hợp các kết quả khác gồm 50% truyền

thông giữa các nhóm và 50% truyền thông trong nhóm. Mỗi MN trong mô phỏng có



32



vùng phủ sóng là 100m, định tuyến các gói tin được thực hiện với giao thức định tuyến

nguồn động DSR. Các tham số cho bốn mô hình di động này được chọn sao cho mô

phỏng gần giống với nhau nhất. Ví dụ, trong RWM, MN thay đổi chiều sau khi di

chuyển được một khoảng 100m sẽ đưa ra các mẫu di chuyển tương tự RWPMM khi

cho thời gian tạm dừng bằng 0.

DSR là giao thức định tuyến nguồn động, xác định đường đi theo yêu cầu.

Trong giao thức định tuyến nguồn động, mỗi gói tin mang số thứ tự của node mà nó đi

qua trong tiêu đề. Trong giao thức định tuyến theo yêu cầu (còn gọi là giao thức

reactive) như DSR, một tuyến đến đích được đòi hỏi chỉ khi có dữ liệu để gửi đến đích

đó. Ta chọn giao thức DSR vì nó thực hiện tốt những ước lượng hoạt động của các giao

thức định tuyến phát đơn hướng.

Mô phỏng được thực hiện trong 2010 giây; tuy nhiên, kết quả chỉ được thu thập

từ 1010 giây trở đi và dữ liệu chỉ được gửi đi trong 1000-2000 giây. Cho mô hình di

động đơn lẻ và RPGMM với tất cả truyền thông giữa các nhóm, ta có 20 nguồn CBR

(Constant Bit Rate - CBR: nguồn có tốc độ bit không đổi) gửi tin với tốc độ 1 gói

tin/giây tới 20 bộ nhận khác nhau. Nói một cách khác, 20000 gói tin được truyền giữa

20 node ngang hàng. Cho kết quả RPGMM với cả truyền thông trong nhóm và giữa

các nhóm, 10000 gói tin được truyền giữa 20 node ngang hàng trong những nhóm khác

nhau (với tốc độ 0,5 gói tin/giây) và 10000 gói tin được truyền trong nhóm (cứ sau 5

giây lại gửi 1 gói tin). Tất cả các gói tin có kích thước là 64 byte. Ta tránh sự tranh

chấp không cần thiết trong khi truyền các gói tin bằng cách dịch sự truyền một gói dữ

liệu bằng 0,0001 giây.

Tất cả các kết quả thực hiện đã biểu diễn là trung bình của 10 lần thử mô phỏng

khác nhau. Vị trí khởi đầu của các MN trong mỗi lần thử là ngẫu nhiên (nghĩa là thông

qua phân bố đều). Ta tính khoảng tin cậy 95% cho giá trị trung bình và vẽ chúng. Phần