第三章 研究方法與系統架構
3.4 混合階層式路由演算法
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可以成功傳送到目的地，且傳送的時間也因沒有固定路徑而大幅增加，因此若有一演算 法能同時提高訊息傳送率和降低延遲傳送時間應為最佳的演算法，而我們提出的演算法 目前只大幅降低延遲傳送時間，因此我們欲修正並提出更完善的演算法。
訊息傳送率為評估 DTN 網路路由演算法效能之最重要的指標，在簡單階層式路由 演算法中，為了避免考量太多複雜情境，造成資料計算量高，因此訊息傳送率沒有明顯 提升，現在我們修正部分條件判斷限制，期許能增加訊息傳送率，我們修改後提出之演 算法命名為混合階層式路由演算法，詳細說明如下節。
3.4 混合階層式路由演算法
上述我們提出之演算法，並未充分利用到公車的最大特性，可以得知行駛路線之各 停靠站站點坐標位置資訊，因為各停靠站站點位置不會移動，此特性為一個非常有用之 資訊，因此我們修正我們提出的公車對公車演算法，更加利用停靠站站點坐標位置資訊 來進行計算與判斷。
其次，在公車相遇行人方面時，因為公車行駛路線長，相遇到的行人節點非常多，
因此我們設計公車可藉由找尋一些特定行人來協助資料的傳送，增加訊息成功傳送率。
同時這特定行人的挑選，我們亦會做一些條件限制，避免將訊息傳送給沒有助益的行人 節點。
我們提出的混合階層式路由演算法，在公車與公車相遇、或是公車與行人間相遇的 訊息傳送判斷做了部份修正改善，說明如下：
3.4.1 公車相遇公車
先前我們設計的簡單階層式路由演算法，其公車相遇公車時訊息傳送與否的判斷規 則為：公車計算本身行駛路線各停靠站站點是否在傳輸距離範圍內可包含該訊息目的地，
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若傳輸距離範圍內可包含目的地則傳送訊息給同路公車，若不包含則需傳送訊息給其他 不同路公車。但此種訊息判斷傳送方式可能會造成過多重複的訊息在網路上傳送，影響 行人跟公車節點可用的緩衝區大小並造成網路負載，因此我們期望更充分利用已知之公 車各停靠站站點坐標位置資訊來避免此情況，同時並提高效能。
我們提出的進階演算法多增加一判斷機制，判斷若原本公車行駛路線各停靠站站點 傳輸距離無法包含目的地，但若 1.5 倍傳輸距離範圍內可以包含目的地，則在那些 1.5 倍傳輸距離範圍內可以到達的停靠站站點附近傳送訊息給不同路公車。如圖 5 所示，A 到 I 為公車行駛路線，公車各停靠站站點 100 公尺傳輸距離範圍內皆無法傳送到目的地，
但 D 跟 F 站點在 150 公尺傳輸距離範圍內卻可以傳送到，因此公車則只會在 D 跟 F 停 靠站站點附近相遇到其他不同路公車時才會傳送訊息。
A
B
C
E
G
H I
D
F
1.5x Tx Range 1x Tx Range
圖 5：公車行駛路線停靠站站點 1 和 1.5 倍傳輸距離示意圖
增加此判斷的原因乃是因為基於公車各停靠站站點坐標位置已知且固定，且判斷公 車 1.5 倍傳輸距離範圍內是否可以包含目的地並不會增加公車計算負荷，而有限制的限
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我們設定的判斷機制依舊為公車本身先判斷是否可以傳送訊息到目的地，若可以則 不傳送訊息給行人；其次我們判斷公車 1.5 倍傳輸距離範圍內是否包含目的地，若包含，
則在公車停靠站附近將資料傳送給行人來協助送達目的地，但行人節點須滿足兩個條件 限制，第一限制為行人行走目的地與訊息欲傳送的目的地夾角須在四十五度角內，第二 限制為行人節點離目的地位置距離須在 150 公尺內，會做此兩限制是因為公車本身雖無 法將傳送訊息到目的地，但若確定在 1.5 倍傳輸距離範圍內的停靠站附近可將訊息傳送 至目的地，代表目的地離公車停靠站站點亦不遠，此時若不作任何判斷而將訊息傳送給 附近行人只會增加網路負載，因此我們增加角度與距離的判斷，除了可以增加訊息正確 傳送到目的地的機會，同時避免將訊息無意義的傳遞給其他節點。
其次，若公車 1.5 倍傳輸距離範圍內並不包含目的地，代表此訊息不在公車行駛路 線附近，此時我們設計公車節點可以找尋另一類特定行人節點來協助資料傳送，我們定 義此特定行人為有較高機會到達不同社群的人，因一般行人其行走距離不會太長，且通 常在小範圍區域內移動，因此相遇到不同族群的人機會較低，但若有部分行人其行走距 離較遠，遇到不同社群的人或是不同路線的公車機會較高，透過這些特定行人來傳送訊 息將有較高機率可以將訊息傳送到不同社群與地區，並增加訊息成功傳送率，因此我們 設定若行人節點其行走距離大於 1000 公尺表示其有較高機會到達不同社群，但依舊必 須加上 45 度角的限制，若符合此兩條件公車節點才傳送訊息給特定行人。演算法判斷 規則如圖 7 說明。
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+離目的地<150m 公車送訊息 給行人去傳送 Y
目的地夾角45度內
+行走長度>500m 公車送訊息 給行人去傳送
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22 起點
目的地
最接 近點
A
B C
D
E
F
I H G
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圖 8：行人行走路線目的地夾角與最接近節點夾角
綜整上述研究過程，提出之混合階層式路由演算法，在行人與公車節點間不同的訊 息傳送判斷規則彙整說明如表 2。
表 2：混合階層式路由演算法規則表
相遇情況 訊息傳送判斷規則
行人→行人
1：四十五度角的限制。計算行人相遇時，其行人行走目的 地位置與訊息傳送目的地位置所形成之夾角是否在四十五 度內。
2：六分之一比例的特定行人節點不作四十五度角的限制，
且由電腦隨機挑選該六分之一行人節點。
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行人→公車 行人相遇公車時，不做任何判斷，立即傳送訊息，之後再由 公車本身來處理正向或逆向訊息。
公車→公車
公車計算本身行駛路線各停靠站站點其通訊傳輸距離範圍 內是否包含目的地：
包含：限制相遇到「同路公車」時才傳送訊息；且不 分公車為正向或是逆向公車。
不包含：公車再計算本身行駛路線各停靠站站點在 1.5 倍傳輸距離範圍內是否包含目的地
包含：則限制只有在 1.5 倍傳輸距離範圍內包含 目的地的停靠站站點附近，相遇到「不同路公車」
時才傳送訊息。
不包含：在公車行駛路線上，相遇到「不同路公 車」時才傳送訊息。
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公車→行人
1：公車計算本身行駛路線各停靠站站點在傳輸距離範圍內 是否包含目的地：
包含：公車不傳送訊息給行人。
不包含：做第二判斷。
2：公車計算各各停靠站站點在 1.5 倍傳輸距離範圍內是否 包含目的地
包含：則限制只有在 1.5 倍傳輸距離範圍內包含目的 地的站點附近，相遇到行人時還須做如下判斷才傳送 訊息。
45 度角限制。
離目的地的距離在 150 公尺內。
不包含：做第三判斷。
3：找尋有機會到達不同社群的特定行人。
45 度角限制。
行走距離大於 1 公里。
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第四章
模擬實驗與結果分析
在這一章節中我們將說明模擬實驗的各項設定，並針對實驗結果進行分析解釋。我們利 用 The ONE (Opportunistic Network Environment)模擬軟體來評估我們提出的 Hierarchy Routing Protocol 與 Hybrid Hierarchy Routing Protocol 網路效能。
4.1 效能評估
DTN 路由協定的最主要目的，就是希望能在網路拓樸變動快速的環境下，依舊可 以達到最佳的訊息成功傳送率、最低的延遲傳送時間以及最小的網路負載。因此在效能 評估方面，我們以下面三度量面做為評比項目：
訊息傳送率 (Delivery Ratio)
延遲時間 (Latency Time)
傳送負載 (Transmission Overhead =Relayed packets −Delivered packets Delivered packets )
其次，我們除了評估我們提出的 Hierarchy Routing Protocol 與 Hybrid Hierarchy Routing Protocol 外，同時亦跟 Epidemic 與 Prophet Routing Protocol 進行評比比較。
Epidemic Routing 具有訊息複製與廣播傳送的特性，會將訊息傳送給每一個相遇的節點，
因此通常造成較高的網路負載；而 Prophet Routing 利用統計節點歷史相遇次數與路徑進 行傳送機率計算，遇到較高傳送機率的節點才傳送資料。
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4.2 模擬設定
我們的模擬實驗是使用 The ONE (Opportunistic Network Environment) 模擬軟體，使 用的版本為 Version 1.4.1，不同的版本將會導致實驗結果些微的誤差。
4.2.1 公車路線設定
我們建構一個以地圖為基礎的模擬環境，而模擬使用的城市為 The ONE 軟體內建 的芬蘭首都赫爾辛基 Helsinki，其地圖大小為 4500 公尺* 3400 公尺。因為我們提出的混 合階層式路由(Hybrid Hierarchy Routing)是運作在以公車為基礎的 DTN 網路架構，因此 我們設定七條不同的公車行駛路線，如下圖圖 9 所示，每一個顏色代表一條公車行駛路 線。
圖 9：公車模擬路線圖
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系統整個模擬時間設定為 43200 秒，但因 Prophet Routing 需要準備時間(warm up time) 去計算初始節點傳送機率，為了公平起見，我們設定準備時間為 1000 秒，而在這 1000 秒內的訊息傳送率與延遲時間不列入評比。
此外，我們設定公車的行駛速度為 25~36 km/h，訊息緩衝區大小為 50MB，而行人 行走速度為 1.8~5.4 km/h，訊息緩衝區大小為 5MB，而每個訊息大小為 256KB。詳細的 實驗模擬參數設定如下表表 3 所示：
表 3：實驗模擬參數設定表 Area 4500m x 3400m Simulation Times 43200 Sec Warm Up Time 1000 Sec Bus Lines 7 lines Number of bus in each Line 3~7 Number of Pedestrians 120 Data Rate 1Mbps Radio Range 100m Message Size 256KB Interval of message creation 25-35 Sec Pedestrian Buffer 5MB Bus Buffer 50MB
Pedestrian Velocity 1.8~5.4 km/h Bus Velocity 25~36 km/h Time To Live 18000 sec
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4.2.3 系統畫面
The ONE 模擬軟體，系統操作介面主要分為三個部分，如下圖圖 10 所示。上半部 視窗顯示所有節點的移動軌跡與路線；下半部視窗可設定針對節點不同的事件進行顯示 與分析；右邊則可設定要針對哪一個單一節點進行更詳細分析。
圖 10：The ONE 模擬軟體系統畫面
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4.3 實驗結果
我們除了利用上述參數設定評估我們提出的方法而得到初始模擬結果外，同時亦針
我們除了利用上述參數設定評估我們提出的方法而得到初始模擬結果外，同時亦針