Para evaluar el desempeño del esquema propuesto, se crea un entorno de simulación a la luz del modelo del sistema. El rendimiento comparativo se analiza con un algoritmo de coincidencia estable uno a uno y contenidos de solicitud implementados aleatoriamente.
Esta sección se divide en dos subsecciones. La configuración de la simulación y el detalle de los parámetros se describen en la subsección “Parámetros de simulación” y el rendimiento comparativo de los resultados simulados se describe en la subsección “Resultados y análisis”.
Parámetros de simulación
Para comparar el rendimiento del esquema propuesto con los otros dos esquemas, se crea un entorno de simulación en MATLAB. En este escenario de simulación, el número de RSU con nodos de niebla con capacidad de almacenamiento en caché varía de 2 a 5 con un área de cobertura elegida aleatoriamente de 2 a 3 km. La capacidad de almacenamiento en caché de estos nodos de niebla varía de 2 a 4 GB con un incremento de 1. Hay vehículos desplegados aleatoriamente en diferentes ubicaciones del área de cobertura de las RSU que solicitan 60 contenidos.
Los vehículos se mueven con diferentes rangos de velocidad entre 25 y 45 m/s. Los contenidos que no están almacenados en caché en los nodos de niebla se obtienen de los servidores ubicados en la ubicación del TCC y la velocidad de datos para la comunicación directa entre el vehículo y el TCC se toma como 4 MBytes/s. Para la comunicación entre vehículo y RSU, la velocidad de datos se considera de 20 MBytes/s24.
En la Tabla 1 se muestra una lista completa de los parámetros de simulación. Las simulaciones basadas en Monte Carlo se realizan para una evaluación justa del desempeño del esquema propuesto con otros esquemas y los resultados se obtienen como un promedio de (10^5) experimentos.
Tabla 1 Parámetros de simulación.
Resultados y análisis
El rendimiento de nuestro esquema propuesto se evalúa en términos del porcentaje de contenidos almacenados en caché en RSU, tiempo de descarga de contenido promedio y acumulado y datos descargados. Los resultados de la simulación se toman para diferentes números de RSU, así como para sus diferentes capacidades de almacenamiento en caché de contenido y para diferentes números de solicitudes de contenido recibidas.
Popularidad de los contenidos almacenados en caché
La popularidad de los contenidos almacenados en caché en las RSU se calcula encontrando el porcentaje del número total de contenidos almacenados en caché en todos los nodos de niebla frente al número total de contenidos solicitados recibidos por TCC.
figura 3
Porcentaje de contenido solicitado almacenado en caché frente a una cantidad variable de RSU.
Figura 4
Porcentaje de contenido solicitado almacenado en caché frente a la capacidad de almacenamiento en caché variable de las RSU.
Figura 5
Porcentaje de contenidos solicitados almacenados en caché frente a diferentes solicitudes de contenidos.
Los resultados que se muestran en la Fig. 3 representan el porcentaje del contenido total que se almacena en caché en RSU habilitadas para niebla para un número cada vez mayor de RSU. Los resultados muestran que el esquema propuesto almacenó en caché el 25% del contenido solicitado cuando el número de RSU es solo 2 y aumenta a aproximadamente el 38% para 5 RSU con la misma capacidad de almacenamiento en caché. Sin embargo, el contenido almacenado en caché en los otros dos esquemas es mucho menor que el propuesto para todos los números variables de RSU. La misma tendencia se muestra en la Fig. 4 cuando la capacidad de almacenamiento en caché de contenido de 3 RSU habilitadas para niebla aumenta de 2 a 4 GB de datos. De los resultados se desprende claramente que el número de contenidos de la caché aumentó con el aumento de la capacidad de almacenamiento en caché de las RSU del 42 al 67 %. Sin embargo, la capacidad de almacenamiento en caché de contenido uno a uno y FCFS es mucho menor que la del esquema propuesto.
La Figura 5 muestra el porcentaje de contenidos populares almacenados en caché en RSU para distintos números de solicitudes de contenido. Los resultados muestran que cuando las solicitudes de contenido son inferiores al máximo, el contenido se almacena en caché en RSU habilitadas para niebla. Sin embargo, cuando aumenta el número de solicitudes de contenido, el porcentaje de contenido almacenado en caché en las RSU disminuye gradualmente. De estos resultados se desprende claramente que el esquema propuesto aún logra almacenar en caché un mayor porcentaje de contenido popular en las RSU en comparación con los otros dos esquemas.
Tiempo de descarga de contenidos
El tiempo de descarga de contenido de un vehículo solicitante de contenido se calcula cuando transmitió la solicitud de contenido y el tiempo en que recibe el contenido completo. En este trabajo, hemos considerado tres escenarios posibles en los que los vehículos obtienen el contenido requerido.
1.
Si un vehículo tiene que recuperar su contenido del servidor ubicado remotamente, entonces recupera esta información con una velocidad de datos más baja (DR1) y un tiempo de descarga más alto, como se menciona en la ecuación. (10).
2.
Si el contenido solicitado de un vehículo se coloca en la RSU basada en el nodo de niebla adjunto, entonces el contenido solicitado se descargará en un tiempo significativamente menor ya que tanto el vehículo como la RSU están en la misma red y ofrecen una alta velocidad de datos (DR2). . El tiempo de descarga desde el nodo de niebla adjunto se calcula como se menciona en la ecuación. (11).
3.
Si un vehículo no puede descargar todo su contenido desde el nodo de niebla debido a un tiempo de conectividad más corto con el nodo de niebla, entonces tiene que recuperar algunos de los datos de un servidor ubicado de forma remota. Supongamos que un nodo tiene que recuperar contenido CS y una parte del contenido ((CS_1)) se descarga desde el nodo de niebla conectado y el resto del contenido desde el servidor ubicado de forma remota, entonces el tiempo total de descarga (DT) se calcula como :
$$begin{aligned} DT = frac{CS_1}{DR1} + frac{CS-CS_1}{DR2} end{aligned}$$
Los resultados se muestran en las Figs. 6 y 7 calculan el tiempo medio para descargar un número fijo de contenidos por parte de todos los vehículos solicitantes a lo largo de su recorrido. La Figura 6 muestra que el tiempo de descarga promedio para descargar todos los contenidos solicitados para un número variable de RSU es menor que el de los otros dos esquemas. El tiempo de descarga sigue disminuyendo a medida que aumenta el número de RSU. Esto se debe a la gran cantidad de contenidos almacenados en caché en estas RSU y la mayoría de los contenidos solicitados se descargan con una alta velocidad de datos y se descargan en menos tiempo. La misma tendencia se sigue en la Fig. 7, donde se calcula el tiempo de descarga promedio del mismo número de nodos solicitantes para diferentes tamaños de almacenamiento en caché de RSU habilitadas para niebla. De los resultados se desprende claramente que el esquema propuesto descarga el contenido solicitado en una cantidad de tiempo relativamente menor en comparación con los otros dos esquemas. Además, el tiempo medio de descarga disminuye con el aumento de la capacidad de almacenamiento en caché de los nodos de niebla.
La Figura 8 muestra el tiempo promedio de descarga de contenidos de una cantidad variable de solicitudes de contenido de vehículos cuando la cantidad de RSU junto con su capacidad de almacenamiento en caché permanece sin cambios. Los resultados muestran que el tiempo promedio de descarga para recuperar todo el contenido solicitado aumenta con el aumento de las solicitudes de contenido para los tres esquemas. Sin embargo, en el esquema propuesto, este tiempo de descarga es significativamente menor que en los otros dos esquemas.
Figura 6
Tiempo promedio para descargar contenido en función de una cantidad variable de RSU.
Figura 7
Tiempo promedio para descargar contenido frente a diferentes tamaños de caché de RSU.
Figura 8
Tiempo promedio para descargar contenido frente a un número variable de solicitudes de contenido.
Las Figuras 9 y 10 muestran el tiempo total calculado en la descarga de todos los contenidos solicitados por vehículos para diferentes números de RSU y para diferentes capacidades de almacenamiento en caché, respectivamente, mientras que el número de solicitudes de contenidos es fijo. El tiempo de descarga de contenido sigue disminuyendo con un aumento en el número de RSU, ya que almacena en caché la mayoría de los contenidos solicitados, lo que resulta en una disminución en el tiempo de descarga, como se muestra en la Fig. 9. Se sigue la misma tendencia para variar la capacidad de almacenamiento en caché de contenido de las RSU para el La misma cantidad de contenidos solicitados con una cantidad fija de RSU y su capacidad de almacenamiento en caché, como se muestra en la Fig. 10. Es evidente a partir de estos resultados que el tiempo de descarga de todos los contenidos solicitados en nuestro esquema propuesto es significativamente menor que el de los otros dos esquemas.
Figura 9
Tiempo acumulado para descargar todos los contenidos en un número variable de RSU.
Figura 10
Tiempo acumulado para descargar todo el contenido frente a la capacidad de almacenamiento en caché variable de las RSU.
Figura 11
Tiempo acumulado para descargar todos los contenidos frente a un número variable de solicitudes de contenidos.
Los resultados que se muestran en la Fig. 11 calculan el tiempo total requerido para descargar todos los contenidos solicitados desde un servidor remoto y en caché. De los resultados se desprende claramente que el tiempo total de descarga del esquema propuesto es menor que el de los otros dos esquemas. Sin embargo, este tiempo sigue aumentando a medida que aumenta el número de solicitudes de contenido en un período de tiempo específico.
Datos descargados
En esta sección se calculan los datos descargados de todos los contenidos almacenados en caché en RSU habilitadas para niebla. Resultados en las Figs. 12 y 13 muestran que el total de datos descargados de contenidos almacenados en caché desde las RSU en el esquema propuesto es mayor que en los otros dos esquemas. Esto se debe a que la cantidad máxima de contenidos populares se almacena en caché en las RSU.
La Figura 12 muestra que para aumentar la cantidad de RSU, los datos descargados del contenido almacenado en caché en el esquema propuesto aumentan de 8 GB a 28 GB para 2 a 5 RSU respectivamente. Sin embargo, los otros dos esquemas descargan menos cantidad de datos del contenido almacenado en caché. La misma tendencia se muestra en la Fig. 13, cuando el tamaño de la caché de los nodos de niebla aumenta para un número fijo de RSU, es decir, 3. Los resultados muestran que el esquema propuesto descarga 24 GB de datos cuando la capacidad de caché de cada RSU es 4 GB. Sin embargo, los otros dos esquemas sólo pudieron descargar 16 GB de datos.
Se observan los resultados mostrados en la Fig. 14 para descargar los datos del contenido almacenado en caché para números variables de solicitudes de contenido recibidas de 100 vehículos. De los resultados se desprende claramente que el esquema propuesto descarga más datos del contenido almacenado en caché en comparación con los otros dos esquemas. Los datos descargados de los contenidos almacenados en caché disminuyen con el aumento del número de contenidos. Esto se debe a que el nodo de niebla no puede almacenar en caché todos los contenidos solicitados en una cantidad fija de RSU, lo que genera menos datos descargados de la misma cantidad de vehículos.
Figura 12
Datos descargados de contenidos almacenados en caché en RSU en números variables de RSU.
Figura 13
Datos descargados de contenidos almacenados en caché en RSU frente a diferentes capacidades de almacenamiento en caché de las RSU.
Figura 14
Datos descargados de contenidos almacenados en caché en RSU frente a un número variable de solicitudes de contenido.
2024-02-18 10:22:14
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