本节使用ns-2网络仿真工具[28]构建的仿真系统对IVC应用进行仿真评估,以验证安全协议的效率。为了正确地评估实际道路环境和车辆流量,考虑了两个不同的道路系统。2004年,ns-2引入了第一个由移动模型生成工具生成的现实世界的环境[29],该环境是专门为车辆生成的实际的城市交通场景。这个工具使用公开可用的来自美国人口普查局的TIGER(拓扑集成地理编码和引用)数据库,该数据库详细地记录了美国每个城市/城镇的街道地图。本章采用的地图是一个真实的德克萨斯州休斯敦的Afton橡树区的城市交通环境,如图2-2所示。每辆车首先随机分散在道路的十字路口,并且不断沿着地图上的路径向另一个随机选择的十字路口移动。每辆车在不同的街道上以从35~75mile/h(1mile/h=1.6km/h)的限速范围内以±5mile/h的随机速度移动。本节考虑的第二种道路系统类型是高速公路上双向六车道的直道的流量场景,其车辆的速度是在(100±10)mile/h范围内。在这两种情况下,在每个道路上每隔500m部署一个RSU,每隔300ms发送消息。其他仿真参数在表2-5中体现。
图2-2 1000m×1000m范围内城市街道场景
表2-5 仿真配置
(续)
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考虑的性能指标是平均消息延迟和平均消息丢失率,指示为avgDMsg和avgLR,分别表示如下:
式中,D是模拟的样本地区;ND是在D地区内的汽车数量;Msentn是由车辆n发送的消息数量;Kn是在车辆n的一跳通信范围内的车辆数量;Tsnigmn是由车辆n签署消息m的时间;nmk代表车辆n发送的并且由车辆k收到的消息m;Lnmk是当收到车辆n发送的消息m时车辆k的队列长度n。因此,
式中,表示在应用层由车辆n处理的消息数量;表示在MAC层车辆n收到的消息数量。在这里只考虑由安全协议引起的消息丢失,不考虑无线传输信道导致的丢包。注意,当消息到达速率大于消息确认速率时导致队列满了时会导致消息丢失。在下面两组实验旨在分析不同的流量负荷和加密算法处理速度的影响。
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