3.5 仿真实验与分析
实验1：基于跨层QoS的服务执行路径选择算法LOSPSA仿真分析。
为验证3.3.3提出的QoS驱动的服务执行路径选择算法LOSPSA的有效性及可行性，评价其在VANETs环境下的性能，采用NS-2网络仿真器进行仿真。
（1）仿真场景设置
为比较在不同车辆密度以及车辆移动速度的下LOSPSA的性能，我们设置了两组仿真场景：静态环境和动态环境。在静态环境中除节点是静止不动外，用户感知的QoS属性也固定不变；在动态环境中，车辆运动最大速度为30m/s，最小速度为0m/s。物理层和MAC层均采用802.11标准，符合实际VANETs系统的条件，无线传播模型选取贴近实际道路环境的Shadowing模型，仿真场景的参数设置如表3.5所示：
在本实验中，我们将40个移动节点放置在场景大小为1000×1000（m）的MH移动模型中，传输半径为150m。VANETs车辆节点上承载四种基本服务{s，s，s，s}，对应实现功能为{f，f，f，f}，这些服务资源可随机组成含有k（1≤k≤4）个任务的满足用户需求的组合服务，假定在网络中随机选择客户节点，每隔10s产生一次服务组合请求。
（2）性能评价指标
为了验证QoS驱动的服务执行路径选择算法LOSPSA性能的优劣，本章利用NS-2 simulator对不同的服务组合策略Dis-Comp、Random-Comp以及本书所提出的LOSPSA进行仿真对比。首先简要阐述Dis-Comp和Random-Comp算法，如图3.12a，3.12b所示。
①先发现后组合算法（Discovery-Composition，Dis-Comp）：在服务组合阶段，首先需要依据基本服务的QoS从实现特定功能的服务副本中挑选出最佳基本服务；接下来再考虑网络层QoS属性寻找并确立每两个基本服务间的通信路由。本算法可考虑到基本服务的QoS，但相邻两个基本服务间的路由此时并不确定，组装后的组合服务不一定满足用户QoS需求和资源消耗要求。
②随机组合算法（Random-Composition，Random-Comp）：用户随机选择一个邻居节点，向其发送关于发现第一个基本服务的请求信息，若该邻居节点恰好能提供相应基本服务，则该节点将向它的任意一个邻居节点发起发现关于第二个基本服务的请求信息，这种发现过程一直延续到最后一个基本服务被发现为止。可以看出，尽管Random-Comp产生较少的控制消息，但该策略最多只能生成一条服务路径，且该服务路径的有效性、可行性以及QoS属性均无法保证。
主要针对以下三个性能指标进行评价：
服务组合成功率（Service Composition Success Ratio，SCSR）：反映算法成功建立服务执行路径的能力，可表示为：
服务价格q，q表示该服务组合的费用。其中单跳链路传输价格q（l格0 服务可用性q，q该服务组合客户请求节点使用的概率。理论上等于所有服务可用性及传输可用性之积，50%≤q（s）≤100%随机发生在基本服务之上，q（l）=1。服务可用性q可表达为： （3）仿真结果分析 首先，我们来揭示在不同服务密度下各算法建立服务组合的成功率SCSR。本实验中，服务密度指在VANETs中完成某一功能的服务副本数占移动节点总数的比值，这里设置其以5%的步长从5%增加到30%. 如图3.13所示，可以看出，无论是静态环境还是动态环境中，我们提出的服务执行路径选择算法LOSPSA较其他的服务组合算法Dis-Comp、Random-Comp在服务组合成功率上有明显的优势。例如在动态环境中，服务密度为30%时，Dis-Comp、Random-Comp两种算法对应的服务组合成功率为67%和43%，而LOSPSA的成功率高达91%。在每种算法中，服务组合的成功率随着服务密度的增加而增加，这是主要由于节点的移动性导致更多的服务节点可用，提供了建立并选择更优服务执行路径的机会。比较图3.13（a）和（b）可以发现，动态环境中不同算法实现的服务组合成功率均比静态环境中高，这同样是由于节点移动性带来了更多可用服务资源，提高了建立最优服务路径的概率。 如图3.14所示，可以得出，无论是静态环境还是动态环境中，我们提出的服务执行路径选择算法LOSPSA较其他的服务组合算法Dis-Comp、Random-Comp在服务执行路径建立费用上有明显的优势。在静态环境中，LOSPSA建立服务执行路径的平均费用是38，其余Dis-Comp、Random-Comp建立单条服务执行路径的费用为54和44；动态环境下，LOSPSA，Dis-Comp和Random-Comp三种算法建立的执行路径平均费用分别是33，48和40。图3.14表明各种算法在动态环境中的服务组合费用较静态环境中少，这同样是由于节点的快速移动性带来了更多性能更好的可选服务资源，与动、静态环境下服务组合成功率的分布存在相似的原因。 这章没有结束^.^，请点击下一页继续阅读！