第三章 研究方法
3.1 議題分析與討論
3.2.5 ECSNR 輔助選擇中繼點策略
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友節點的興趣相似性相關資料。此部分使用餘弦相似度(cosine similarity metric)。
已知兩個 m-dimensional 向量𝐴⃗與𝐵⃗⃗，其興趣相似度表示為𝐼(𝑖, 𝑗)，公式定義如下，
m 代表 m 個維度，即整個社群網路中，共有 m 種不同的興趣種類，∥ 𝐴⃗ ∥代表向 量 A 的長度，當值愈靠近 1，代表𝐴⃗、𝐵⃗⃗的興趣愈相似。
𝐴⃗ = (𝐴 1 , … , 𝐴 𝑚 ) ， 𝐵⃗⃗ = (𝐵 1 , … , 𝐵 𝑚 )
𝐼(𝑖, 𝑗) = 𝑐𝑜𝑠(∠𝐴𝐵) = 𝐴⃗ · 𝐵⃗⃗
∥ 𝐴⃗ ∥∥ 𝐵⃗⃗ ∥
(3-4)
3.2.5 ECSNR 輔助選擇中繼點策略
根據上述所提出之想法，整理成以下概念：
Ego-Centric Social Network Routing 特性
1. 資料收集以矩陣形式計算。本研究是屬於無向圖分析，所以相鄰矩陣(adjacency matrices)的對角線上半部是下半部的映射。另外文獻[13]也談到在一個無向圖 網路的相鄰矩陣中，全部關係消息都包含在矩陣下半部中。
2. 相鄰矩陣(adjacency matrices)的寫法用 binary 方式表示之。分別以 0 與 1 代表，
若有關係為 1，反之則為 0。
3. 節點之間相互交換相鄰矩陣訊息，若是在相鄰矩陣(adjacency matrices)的清單 中，則直接傳送。若同時發現兩個以上節點可以到達目的地，則以時間戳記較 近者為優先考量。
4. 若目標節點不在通訊範圍內，則利用公式(3-3)計算周遭朋友節點之𝐶𝐷_𝑑𝑖𝑣𝑒𝑟𝑠𝑖𝑡𝑦
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值，以此比較並選擇出較合適之節點，使其成為訊息封包的轉傳節點，即選取 𝐶𝐷_𝑑𝑖𝑣𝑒𝑟𝑠𝑖𝑡𝑦_𝑚𝑎𝑥𝑖𝑚𝑢𝑚(𝑡𝑜𝑝 (𝑛𝑢𝑚𝑏𝑒𝑟))節點傳送。
5. 當所選擇之節點偵測到自己已無法再協助轉傳，如負載過重、電力不足(本論 文不考慮電力僅考慮負載過重)，也就是說當節點偵測到本身的𝐿𝑜𝑎𝑑𝑖𝑛𝑔 ≥ 𝐿𝑜𝑎𝑑𝑖𝑛𝑔𝑡ℎ𝑟𝑒𝑠ℎ𝑜𝑙𝑑時，便以廣播方式發送 notice packet 給周邊鄰居節點，告知周 邊節點其目前狀態已負載過重，無法提供轉傳。周邊節點則可藉由 notice packet 尋找可協助轉傳之節點，意即藉由熟悉鄰居協助轉傳，提高訊息可信度。也可 依照不同情形，選擇適當機制，輔助訊息傳送，使得傳播路徑得到更近一步的 延伸。此部分的程序如下：
step1. 𝐿𝑜𝑎𝑑𝑖𝑛𝑔 ≥ 𝐿𝑜𝑎𝑑𝑖𝑛𝑔𝑡ℎ𝑟𝑒𝑠ℎ𝑜𝑙𝑑時發送 notice packet。
step2. 若 在 其 鄰 居 列 表 中 無 法 發 現 目 標 節 點 資 訊 ， 且 本 身 擁 有
𝐶𝐷_𝑑𝑖𝑣𝑒𝑟𝑠𝑖𝑡𝑦 (𝑐𝑎𝑛𝑑𝑖𝑑𝑎𝑡𝑒 𝑙𝑖𝑠𝑡)時，則選擇清單內下個順位的節點協助轉
傳。
step3. 若 本 身 無 𝐶𝐷_𝑑𝑖𝑣𝑒𝑟𝑠𝑖𝑡𝑦 (𝑐𝑎𝑛𝑑𝑖𝑑𝑎𝑡𝑒 𝑙𝑖𝑠𝑡) ， 搜 尋 𝑁𝑜𝑑𝑒𝑟𝑒𝑐𝑜𝑚𝑚𝑒𝑛𝑑 (recommend list)。
step4. 若上述步驟在𝑇𝑒𝑥𝑝𝑖𝑟𝑒內無法傳送，則啟動興趣相似性(Interest-based) 方法傳送。
整個流程分為兩個主要方式：社會網路導向傳遞方式以及興趣導向傳遞方式。首先，
每個節點廣播hello message封包給附近的鄰居節點，各節點將會紀錄範圍內鄰居節點的 相關資料於節點基本資料表及鄰居朋友節點表內，其中包含：節點編號、位置、範圍內 社群朋友清單和興趣類型。根據上述資訊計算出𝐶𝐷_𝑑𝑖𝑣𝑒𝑟𝑠𝑖𝑡𝑦_𝑚𝑎𝑥𝑖𝑚𝑢𝑚(𝑡𝑜𝑝 (𝑛𝑢𝑚𝑏𝑒𝑟))節點，
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選取較適合節點做為轉傳之節點，其餘節點依序排列產生𝐶𝐷_𝑑𝑖𝑣𝑒𝑟𝑠𝑖𝑡𝑦 (candidate list)成為 候選清單成員。在計算鄰居多樣性時，可以得知朋友清單，若目標節點在交換清單的傳 輸範圍內路徑便成立，以single-hop傳輸，不需交由𝐶𝐷_𝑑𝑖𝑣𝑒𝑟𝑠𝑖𝑡𝑦_𝑚𝑎𝑥𝑖𝑚𝑢𝑚(𝑡𝑜𝑝 (𝑛𝑢𝑚𝑏𝑒𝑟))節點 轉傳。若發現超出傳輸範圍無法傳輸時，則透過𝐶𝐷_𝑑𝑖𝑣𝑒𝑟𝑠𝑖𝑡𝑦_𝑚𝑎𝑥𝑖𝑚𝑢𝑚(𝑡𝑜𝑝 (𝑛𝑢𝑚𝑏𝑒𝑟))節點進 行傳輸。當𝐶𝐷_𝑑𝑖𝑣𝑒𝑟𝑠𝑖𝑡𝑦_𝑚𝑎𝑥𝑖𝑚𝑢𝑚(𝑡𝑜𝑝 (𝑛𝑢𝑚𝑏𝑒𝑟))節點負載過重時，則傳送notice packet啟動備 援機制。當節點更新移動時，notice packet須由𝐶𝐷_𝑑𝑖𝑣𝑒𝑟𝑠𝑖𝑡𝑦_𝑚𝑎𝑥𝑖𝑚𝑢𝑚(𝑡𝑜𝑝 (𝑛𝑢𝑚𝑏𝑒𝑟))節點維護，
以上為社會網路導向傳遞方式。當通訊範圍內無社群網路之節點時，則查看鄰近節點的 興趣相似性I(𝑖, 𝑗)值，尋找興趣相似性較高之節點，即可向此節點要求協助轉傳訊息。
本篇的𝐶𝐷_𝑑𝑖𝑣𝑒𝑟𝑠𝑖𝑡𝑦_𝑚𝑎𝑥𝑖𝑚𝑢𝑚(𝑡𝑜𝑝 (𝑛𝑢𝑚𝑏𝑒𝑟))節點像一座橋樑，當負載過重時，藉由notice packet告知如何從鄰居清單尋找可協助的節點，𝐶𝐷_𝑑𝑖𝑣𝑒𝑟𝑠𝑖𝑡𝑦_𝑚𝑎𝑥𝑖𝑚𝑢𝑚(𝑡𝑜𝑝 (𝑛𝑢𝑚𝑏𝑒𝑟))節點要 控管、排序更要幫助其他的節點。相對的非𝐶𝐷_𝑑𝑖𝑣𝑒𝑟𝑠𝑖𝑡𝑦_𝑚𝑎𝑥𝑖𝑚𝑢𝑚(𝑡𝑜𝑝 (𝑛𝑢𝑚𝑏𝑒𝑟))節點較不會 有負載過重的情形發生。因此當𝐿𝑜𝑎𝑑𝑖𝑛𝑔 ≥ 𝐿𝑜𝑎𝑑𝑖𝑛𝑔𝑡ℎ𝑟𝑒𝑠ℎ𝑜𝑙𝑑時，有節點本身排序的 𝐶𝐷_𝑑𝑖𝑣𝑒𝑟𝑠𝑖𝑡𝑦 (𝑐𝑎𝑛𝑑𝑖𝑑𝑎𝑡𝑒 𝑙𝑖𝑠𝑡) 、 𝑁𝑜𝑑𝑒𝑟𝑒𝑐𝑜𝑚𝑚𝑒𝑛𝑑 (recommend list) 及 興 趣 相 似 性 (Interest-based)可幫助所選節點轉傳訊息。因此本文藉由上述概念，希望訊息可以藉由 社會網路導向方式或是以興趣導向方式傳遞，本章節敘述之ECSNR系統架構流程圖，如 圖3.9所示。
資料封包模型
每個節點皆擁有下列基本資料表，內容記載節點的基本相關資訊，表3.1為節點基本 資料表的欄位內容：
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表3.1：節點基本資料表
欄位名稱 欄位內容
Node ID 節點 ID
Node Location 目前節點所在位置
Current Node CD 目前節點的 degree centrality 值 Node_Neighbor_ID 以矩陣表示目前鄰居節點清單
Node_File Pj 節點 j 擁有的興趣類型，以向量表示之
(i, ) 節點 i 和節點 j 的興趣相似性，由公式(3-4)計算出
表3.2：鄰居朋友節點表
欄位名稱 欄位內容
Neighbor ID 在通訊範圍內所有鄰居朋友節點的 ID Neighbor Location 鄰居朋友節點的所在位置資訊
Current Neighbor Node CD 目前鄰居節點之 degree centrality 值
Neighborhood ID 以矩陣表示通訊範圍內鄰居朋友節點的鄰居節點 ID Neighborhood Location 以矩陣表示鄰居節點的鄰居(neighborhood)位置資訊 d(i, ) 節點 i 和節點 j 的朋友多樣性，由公式(3-3)計算出
另一種資料表為鄰居節點表，記載節點與範圍內鄰居成員的互動關係，做為路由傳 送時計算的依據。根據有無朋友關係可以細分成鄰居朋友節點表與鄰居非朋友節點表，
如表3.2與表3.3。當節點收到附近節點所發送的訊息，並得知是由社群朋友所發送之訊
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息時，便更新鄰居朋友節點表，如表3.2。當收到非社群網路內發送的訊息時，則會更新 鄰居非朋友節點表。如表3.3。Interest Packet節點表(非社群朋友)，由來源節點向非鄰居 朋友蒐集相關資訊，如表3.6。而表3.4則是由表3.1與表3.2計算後，產生之表格，作為轉 傳依據。表3.5則是由𝐶𝐷_𝑑𝑖𝑣𝑒𝑟𝑠𝑖𝑡𝑦_𝑚𝑎𝑥𝑖𝑚𝑢𝑚(𝑡𝑜𝑝 (𝑛𝑢𝑚𝑏𝑒𝑟))節點負載過重時所發送出的notice packet。
表3.3：鄰居非朋友節點表
欄位名稱 欄位內容
UF_Neighbor ID 在通訊範圍內所有非朋友節點的 ID UF_Neighbor Location 目前非朋友節點的所在位置資訊 Node_File Pj 節點 j 擁有的興趣類型，以向量表示之
(i, ) 節點 i 和節點 j 的興趣相似性，由公式(3-4)計算出
表 3.4：決定路徑轉傳資訊內容 (由表3.1與表3.2共同計算產生之表格)
欄位名稱 欄位內容
CD_MAX ID CD_diversity_maximum(top (number))節點之 ID，
以array 表示
CD_MAX_Location(x, y)j CD_diversity_maximum(top (number))節點之位置資訊，
以 array 表示之
Candidate ID 在通訊範圍內 candidate 節點的 ID Candidate Location 在通訊範圍內 candidate 節點的位置資訊
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表3.5：Notice Packet (忙碌者發送給週遭鄰居)
欄位名稱 欄位內容
Notice_ID 發送出 notice packet 的節點 ID
Notice_Location(x, y)j 發送出 notice packet 的節點的位置資訊
Recommend ID 負載過重節點之CD_diversity_maximum(top (number))的 ID
Recommend Location 負載過重節點之CD_diversity_maximum(top (number))
的位置
Texpire notice packet 剩餘的有效時間
表3.6：Interest Packet節點表(非社群朋友)
欄位名稱 欄位內容
Node ID 節點 ID
Node Location 目前節點所在位置
Node_File Pj 節點 j 擁有的興趣類型，以向量表示之
(i, ) 節點 i 和節點 j 的檔案相似性，由公式(3-4)計算出
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Is destination node in the SN_neighbor?
Forward packet Check CD_diversity_maximum(top (n))
Loading >Loadingthreshold ?
Send recommend list to source node
No Can it detect recommend list?
Drop packet
Time > Texpire ?
Receive node information from
SN_neighbor
CD_diversity_maximum(top (n)) exist?
No Yes
Select CD_diversity_maximum(top (n))
node to send packet
Execute Interest-based
Yes Yes
Receive message from SN_neighbor?
Yes
No
Yes
Can source node detect other candidate list’snode?
Send notice packet
Yes
No
Calculate CD_diversity
No
Can it detect the similar interest
node?