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第2章
相關研究與文獻探討
文獻探討的部份，依據研究題目之相關領域作一深入之瞭解與學習，以作為我們本身 論文研究之基礎，並以其作為依據，提出本論文策略與架構，並作進一步之分析與比 較。主要分為四個主題做介紹。2.1 小節將介紹機會網路上搜尋行動代理人之挑戰；2.2 小節介紹「山文誌登山資訊系統」；2.3 小節為控制網路之相關研究；2.4 則為控制網路 上控制節點選擇問題之相關研究。
2.1 機會網路上搜尋行動代理人之挑戰
在機會網路上，欲搜尋行動代理人主要有以下幾點困難。
在機會網路中，行動代理人存在於移動式節點上，但由於移動式節點具有「移 動性」的特質，故即使知道欲搜尋的行動代理人位於哪一個移動式節點，也 難以預測此移動式節點目前的位置。
由於機會網路本身長延遲的特性，可能導致行動代理人的位置更新速度慢，
故搜尋代理人所掌握的被搜尋代理人的位置資料可能與實際位置相差甚遠。
2.2 「山文誌登山資訊系統」簡介
中央研究院週報[20]，指出臺灣雖四面環海，卻是全球高山分佈密度最高的島嶼之一，
這也使得登山成為國人熱門的休閒活動。然而，臺灣山區氣象多變，加上地勢複雜，
登山意外時有所聞，如何保障登山客生命財產之安全，已成為重要的討論議題。根據
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內政部消防署所公告的一項委託研究報告指出，登山意外可以區分為十種類型，其中 迷途佔全部山難發生事件的 34%、墜崖佔 32%，其中又以迷途事件發生在積雪時期，
其死亡比例竟高達 86%，由此可知當類似事件不幸發生之時，如何能在黃金救援時間 內，迅速界定山難發生的地點，並成功營救受困的山友，已成為一項十分重要，且性 命相關的課題。
「山文誌登山資訊系統 (CenWits System)」[4,7,21]為一個山區遊客追蹤與環境監 控系統，主要目標為收集遊客行走路徑與山區的氣候資訊，再將所收集到的資料做進 一步的分析、處理與應用，故可追蹤遊客在國家公園內之分佈狀況，及了解國家公園 內之環境變化。此系統由中研院、台灣大學與美國科羅拉多大學所合作研發，目前已 被建置於玉山國家公園，使用於遊客的登山活動中，相關的應用有登山服務、山難搜 救等。
「山文誌登山資訊系統」除了提供玉山國家公園管理處了解遊客在國家公園內之 活動區域，以作為增修各項遊客服務設施之參考外，更可在不幸發生失蹤山難事件時，
快速地調閱出「失蹤者的最後出現時間、地點」，有效地為相關救援單位縮小搜救範圍，
避免被口耳相傳的模糊資訊所誤導，以提升在七十二小時黃金救援時間內，救援成功 的機率，加強保障遊客之生命安全，並節省大範圍搜尋救援工作所耗費之人力、物力 成本。
在國家公園內，各地區地形的差異很大，故無線電訊號的傳送會受到環境狀況與 遮蔽物的影響，而影響無線通訊的能力。這是因為電磁波傳播所經過的路徑，可能被 許多不同的地形或障礙物所影響 (None Line of Sight, NLOS)，而不再只是很簡單的直 線傳播 (Line of Sight, LOS)，無線訊號可能會經過建築物、山丘、或樹葉的反射，而 產生多重路徑效應，造成訊號放大或衰減。因此，將使得國家公園內的許多地區都無 法接收到無線網路的訊號，若要達到每個地點都能收到無線網路的訊號，將會大幅提 升建造成本，困難度也會超乎想像。
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此外，山區的人口少、自然景觀珍貴，建置過多基地台除了浪費成本，也嚴重破 壞自然景觀與生態，故在這種環境下，傳統行動電話系統的覆蓋率通常不高，使得傳 統行動電話系統在山區並不可靠，故可進而假設大多數登山客並無行動電話可用。
又因為目前的網路存在一個很大的缺點，即通信端與接訊端必須要在連線狀態才
能傳遞資料，如此當遊客在通訊的死角則無法被追蹤到，為了解決此問題，「山文誌登
山資訊系統」使用最新的無線微型收發器，搭配全球衛星定位系統，並藉由機會網路 這種「耐延遲網路」技術，讓每位遊客彼此於山徑中相遇時，能彼此交換其所攜行的 路徑與位置等資訊，最後利用架設於各山頭的無線網路中繼站，來收集、儲存遊客的 行走路徑等資料，並傳回控制中心，使控制中心能掌握遊客的動向。
「山文誌登山資訊系統」的運作流程如下︰
每個登山客攜帶一個約 70 克重、火柴盒般大小的無線微型收發器 (內含 CPU、
記憶體、天線，可執行使用者指定的程式)，並搭配全球衛星定位系統 (GPS)。
每個無線微型收發器會自動記錄各別登山客的移動路徑，換句話說，無線微 型收發器會定時由 GPS 感測器取得登山客的位置，並暫存在模組的快閃記憶 體中。
當登山客在山徑中相遇時，彼此的收發器便會自動記錄相遇的時間及經緯度，
並經由 Zigbee 短距無線接取技術，來互相交換對方收發器中所儲存的路徑與 位置資訊。
而當登山客行經預先架設於各山頭登山口、涼亭等處的無線網路中繼站 (基 地台) 時，所有儲存在無線微型收發器中的資料 (包含自己的路徑紀錄，及 所有曾相遇過的登山客所攜之收發器中的紀錄)，就會自動藉由基地台來傳回 到系統內部的控制中心。
在以上的運作流程中，由於考慮到登山客往往是一天或數天的行程，以及山徑並 不如平面道路寬敞，又遊客在山徑中相遇的時間是相當短的，因此，基於無線微型收
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發器的電池耗電量、傳輸距離的限制，以及 Zigbee 基地台數量有限等考量，目前在此 系統使用 Zigbee 短距離無線傳輸技術，並結合接力傳送的方式，來達到訊息傳遞的目 的。此外，由於是使用 Zigbee 短波通訊協定的公共頻道，來傳輸登山客的軌跡資料，
故相較於利用現有的衛星天線、3G，其通訊費用是完全免費的。而雖然 Zigbee 傳輸距 離短，但在正式通訊前建立連線的速度比使用藍芽技術快，也較使用 IEEE 802.11 無 線通訊協定省電，故更適合使用在這種情境中。
在此系統中，基地台的主要功能是接收無線微型收發器中的登山客 GPS 資料，再 透過 3G 網路上傳到系統控制中心。此處的基地台可分為簡易型與太陽能型兩種，簡 易型是架設在電源供應充足的管理站或是排雲山莊，太陽能型則是利用太陽能板與充 電電池，架設在步道旁的涼亭或其他沒有電源供應的地區。此外，基地台也會收集風 速、雨量、風向等氣象資料，並利用網路攝影機來做生態的觀測。
此系統目前所使用的最新無線微型收發器，除了體積小、重量輕 (約 70 克) 以外，
也具有防水、防摔、耐熱等特點，以及緊急呼救的功能，實際使用時，登山客只要在 出發前充飽收發器的電力，在登山口啟動收發器，夜宿時關閉，不需要使用者手動操 作，無線微型收發器就可以自動提供登山客的路徑資訊給系統控制中心。
圖 2-1:山文誌登山系統-登山客黑盒子
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圖 2-2:山文誌登山系統-基地台(簡易型與太陽能型)