第 二 章 文獻回顧
2.3 ITS 系統架構發展概況與建立方式之探討
2.3.1 ITS 系統架構發展概況回顧
動 態 測 重 與 自 動 扣 款 功 能 同 時 納 入 研 究 範 圍 ， 其 於 ETC&WIM 效益分析中有考慮到 ETC 的特性，並進一 步 就 ETC&WIM 未來可能的整合佈設型式設定相關模 擬 情 境，進 行 商 用 重 車 之 旅 行 時 間 節 省 效 益 分 析 與 衝 突 量 減 量 分 析 。
2. ETC 車 道 佈 設 型 式 的 有 無 ： 文 獻 [2,3]研 究 中 並 無 考 慮 ETC 車道別的問題；文獻[11]研究中則考慮了專有 ETC 車 道 別 的 問 題 。
整 體 而 言 ， 國 內 相 關 研 究 結 果 皆 顯 示 高 速 公 路 應 用 ETC&WIM 或是 AVI&WIM 極具技術整合之可行性，確實可 達 即 時 取 締 違 法 與 嚇 阻 之 目 的 ， 並 可 提 升 商 車 管 理 之 效 率 。 而 ETC 與 WIM 若能有效整合，商用重車即能透過同一套 OBU 與 相 關 路 側 設 施 進 行 快 速 自 動 扣 款 與動 態 測 重 檢 核 ， 發 揮「 共 用 元 件，多 元 功 能 」的 強 大 效 果。故 未 來 推 動 ETC 時 應 將 WIM 納入整體規劃中。
構 發 展 現 況 與 建 立 方 式 外 ， 亦 探 討 美 國 與 歐 洲 相 關 之 應 用 實 例 ， 於 下 分 項 概 述 之 。
1. 美 國 ： 美 國 國 家 級 ITS 系 統 架 構 主 要 由 聯 邦 運 輸 省 (Department of Transportation, DOT)主導，亦有區域型 系 統 架 構 ， 當 國 家 架 構 （National Architecture）於地區 架 構（Regional Architecture）上活用時，各地區可依區 域 需 求 保 有 區 域 之 原 始 內 容，並 保 留 與 國 家 架 構 共 通 之 部 分 ， 以 確 保 系 統 運 作 時 的 相 互 連 網 性 (Interoperability)。
2. 歐洲：歐洲 ITS 系統架構（KAREN）係由歐洲委員會
（EC ： European Commission ） 主 導 ， 從 DRIVE Ⅱ
（Dedicated Road Infrastructure for Vehicle Safety in Europe Ⅱ）開始進行，再與 SATIN（System Architecture and Traffic Control Integration）結合，進行道路交通相 關 之 系 統 架 構 構 築 之 方 法 論 檢 討，其 後 並 針 對 該 活 動 中 之 CONVERGE 系統檢討。最後以 SATIN、CONVERGE 作 成 之 方 法 論 為 基 礎 ， 開 始 建 構 泛 歐 ITS 系統架構。
3. 日本：日本 ITS 關係五省廳於 1999 年 11 月 5 日公開「ITS 相 關 系 統 架 構 」， 日 本 ITS 系統架構係採用因應變化時 易 彈 性 調 整 之「 客 觀 技 術 法 」構 建。首 先 是 進 行 使 用 者 服 務 之 詳 細 定 義 （9 大領域、56 個別使用者服務、172 項 次 服 務 ）， 接 著 進 行 論 理 架 構 （ 功 能 與 資 訊 關 係 之 技 術 ）、物 理 架 構（ 功 能 與 物 理 配 置 實 施 資 訊 之 記 述 ），以 及 標 準 化 候 補 領 域 （ 共 有 關 係 、 通 信 使 用 頻 率 等 記 述 ） 等 各 個 階 段 性 草 案，最 後 由 學 者 民 間 協 力 及 意 見 反 映 後 完 成 。 其 中 ，「 論 理 架 構 」 係 為 實 現 次 服 務 項 目 ， 而 將
「 功 能 」及「 資 訊 」關 係 加 以 明 示 之 一 種 架 構 方 法，亦 即 將 服 務 項 目 模 型 化。在 資 訊 模 式 方 面，日 本 ITS 使用 資 訊 名 稱 一 致 化 ； 控 制 模 式 方 面 ， 則 以 統 一 格 式 整 理 之。而 物 理 架 構 乃 是 將「 功 能 」及「 資 訊 」項 目 組 合 之 ， 並 明 示 配 置 位 置。 該「 配 置 位 置 」屬 於 抽 象 之 位 置(ITS
環 境 下 的「 運 具 」、「 人 」、「 控 制 中 心 」、「 路 」四 大 要 素)，
物 理 架 構 並 以 論 理 架 構 為 基 礎 據 以 檢 討 配 置 位 置，同 時 考 慮 技 術 之 純 熟 度、信 賴 性、處 理 時 間 與 資 訊 更 新 間 隔 等 因 素 加 以 判 定 。
由 此 研 究 結 論 得 知，大 致 上，日 本 ITS-SA 中的「論 理 架 構 」與「 物 理 架 構 」能 清 楚 地 將 欲 表 示 之 功 能、技 術 面 與 配 置 位 置 加 以 區 分，而 得 以 有 效 實 現 使 用 者 服 務 項 目 之 目 標 。
(二)陳一昌等[5]曾經針對幾個主要先進國家之 ITS 系統架構進行 探 討 ， 茲 將 其 所 彙 整 之 國 外 相 關 規 設 經 驗 及 成 果 較 完 全 的 部 分 說 明 之 。
1. 美國：美國之 ITS 系統架構乃是一種廣泛式架構，其為 一 個 由 上 而 下(Top-down)發展的過程，先行定義全國性 目 標 與 使 用 者 服 務，據 以 發 展 邏 輯 架 構 及 實 體 架 構。其 中，採 用 結 構 化 分 析(Structure Analysis)的方式來發展邏 輯 架 構 ， 即 利 用 資 料 流 圖 說 明 功 能 性 單 元 間 的 資 料 流 向。另 外，美 國 國 家 級 ITS 架構小組開發了一套 ITS 系 統 架 構 產 生 器 軟 體 ─ ”Turbo Architecture” 。 ”Turbo Architecture”可 讓 使 用 者 依 據 實 際 的 需 求 (如 區 域 型 規 劃 或 專 案 計 畫 等)利 用 ”Turbo Architecture”進 行 規 劃 設 計，並 能 迅 速 得 到 高 階 的 架 構 內 容。”Turbo Architecture”
亦 可 同 時 支 援 由 上 而 下 與 由 下 而 上(Bottom-up)兩 種 方 法，其 中，在 由 上 而 下 的 方 法 部 分，使 用 者 可 發 展 一 區 域 型 架 構 ， 並 利 用 此 架 構 定 義 單 一 或 多 個 計 畫 型 架 構 ； 由 下 而 上 的 方 法，則 是 提 供 利 用 計 畫 型 架 構 更 新 先 前 所 定 義 之 區 域 型 架 構 的 能 力 ， 當 此 一 區 域 型 架 構 不 存 在 時，更 新 功 能 仍 可 從 資 料 庫 中 定 義 的 相 關 計 畫 產 生 一 個 區 域 型 架 構 。 由 此 可 見 ， 美 國 所 開 發 的 ”Turbo Architecture” 軟體工具，可提昇使用者在設計相關 ITS 系 統 架 構 時 的 效 率 ， 值 得 效 法 開 發 之 。
2. 歐洲：歐盟 KAREN (Keystone Architecture Required for European Network) 計畫亦採用結構化分析設計的發展 方 法。其 ITS 系統架構之整體展開過程如圖 2.14 所示。
資 料 來 源 ：[5]
圖 2.14 歐盟 ITS 系統架構整體展開示意圖
3. 日 本 ： 物 件 導 向 法 具 易 修 改 及 擴 充 的 系 統 架 構 設 計 彈 性，有 鑑 於 此，日 本 採 用 此 法 構 建 ITS 系統架構。在發 展 工 具 方 面 ， 日 本 採 用 統 一 塑 模 語 言(Unified Modeling Language，UML)來描述系統架構。而日本 ITS 系統架 構 的 發 展 程 序 是 經 由 詳 細 定 義 使 用 者 服 務 單 元 後，據 以 建 立 邏 輯 性 架 構 與 實 體 性 架 構，最 後 再 選 擇 標 準 化 候 選
領 域。由 此 可 知，日 本 ITS 系統架構的發展程序亦類似 美 國 之 發 展 程 序 。
4. 澳洲：澳洲國家級 ITS 參考架構(Reference Architecture) 係 由 PPK Environment and Infrastructure 於 1999 年 1 月 起 開 始 制 訂 ， 同 年 完 成 完 整 的 ITS 系統架構。澳洲 ITS 系 統 架 構 採 用 物 件 導 向 方 法 來 描 述 系 統 架 構。同 時，亦 應 用 電 腦 輔 助 軟 體 工 程(CASE Tool)的 模 組 化 工 具 於 將 來 整 體 架 構 的 發 展 上。澳 洲 ITS 系統架構的組成單元包 括 有 32 個使用者服務單元，主要界定使用者型態、服 務 型 態、服 務 提 供 者 的 類 別 和 各 單 元 之 間 的 互 動。此 一 系 統 架 構 可 分 為 參 考 架 構、邏 輯 架 構 和 實 體 架 構 三 大 層 次 。 其 中 ， 邏 輯 架 構 用 以 規 範 各 服 務 單 元 間 的 互 動 關 係；實 體 架 構 則 用 以 規 範 實 際 上 各 單 元 的 運 作 和 工 業 標 準 ， 此 二 者 均 以 參 考 架 構 為 依 歸 和 準 則 。
5. 加拿大：加拿大於 1999 年 8 月公布國家級 ITS 系統架 構。該 系 統 架 構 係 沿 襲 美 國 ITS 系統架構並且加以延伸 和 修 正，共 定 義 了 8 個使用者服務領域，35 項使用者服 務 單 元，90 項使用者服務子單元。此一架構的發展係回 顧 相 關 的 系 統 架 構 成 果 及 標 準 建 議，並 參 酌 加 拿 大 主 要 利 害 相 關 者(stakeholder)的 意 見 ， 初 擬 使 用 者 服 務 與 產 品 組 合 等 系 統 架 構 草 案。再 由 利 害 相 關 者 檢 視 草 案，之 後，依 據 修 正 完 成 的 系 統 架 構 據 以 開 發 實 體 架 構 和 邏 輯 架 構 。 其 發 展 流 程 如 圖 2.15 所示。
資 料 來 源 ：[5]
圖 2.15 加拿大國家級 ITS 系統架構之發展流程圖
起 始 縱 整 目
前 情 況
技 術 評 估
利 益 相 關 者 之 意 見 研 提 I T S 架 構 綱 要 草 稿
高 階 層 實 體 架 構
高 階 層 邏 輯 架 構
接 下 來 的 步 驟
6. 中國大陸：中國大陸之國家級 ITS 系統架構的組成單元 包 括 使 用 者 主 體 、 服 務 主 體 、 使 用 者 服 務 、 系 統 功 能 、 邏 輯 架 構 、 實 體 架 構 、ITS 標準及經濟技術評估。其架 構 之 建 構 流 程 如 圖 2.16 所示。
資 料 來 源 ：[5]
圖 2.16 中國大陸 ITS 系統架構研究流程 二 、 國 內 研 究 回 顧
台 灣 地 區 發 展 國 家 級 ITS 系 統 架 構 計 畫 [4,5]於 2001 年 至 2002 年間分為兩個研究階段進行，此兩個 ITS 系統架構發展計畫 係 由 交 通 部 運 輸 研 究 所 主 導。國 內 ITS 系統架構之規劃係以「台 灣 地 區 發 展 智 慧 型 運 輸 系 統 綱 要 計 畫 」為 上 位 計 畫，規 範 ITS 發 展 之 願 景 及 目 標，採 用 了 結 構 化 分 析，並 以 廣 泛 式 由 上 而 下 的 發
1 . 對 使 用 者 與 服 務 主 體 進 行 分 類
2 . 重 新 對 I S O 服 務 領 域 進 行 劃 分
3 . 確 認 使 用 者 需 求
4 . 定 義 使 用 者 服 務 單 元
5 . 確 認 系 統 功 能
6 . 確 認 邏 輯 架 構 以 及 資 料 流 向 圖
7 . 初 步 規 劃 子 系 統
8 . 確 認 實 體 架 構
9 . I T S 標 準 化 問 題
1 0 . 經 濟 評 估
展 方 式 進 行 設 計，考 慮 了 系 統 間 的 相 容 性(compatibility)以及運作 時 的 相 互 聯 網 性 。 第 一 年 期 研 究[4]的 主 要 成 果 包 括 有 我 國 發 展 ITS 架構平台之研擬、確認使用者服務項目與需求、制定出國家 級 ITS 系統架構(ITSA)之邏輯架構與實體架構以及產品組合、確 認 了 技 術 與 通 訊 標 準 化 之 需 求 等 項 目，並 開 發 出「 系 統 架 構 查 詢 系 統 」，讓 使 用 者 可 以 隨 時 隨 地 透 過 Internet 利用此系統線上查詢 與 維 護 系 統 架 構 的 各 項 內 容。其 中，國 家 級 ITS 系統架構之邏輯 架 構 與 實 體 架 構 的 關 聯 性 如 圖 2.17 所示意。爾後，以既有的研究 成 果 為 基 礎，於 第 二 年 期 研 究[5]完成了系統架構資料庫檢討、系 統 架 構 產 生 器 軟 體 之 開 發 、 通 訊 架 構 與 需 求 之 研 擬 、ITSA 推動 與 檢 討 機 制 等 工 作，制 定 出 我 國 ITS 系統架構之使用者服務單元 為 9 大發展領域、19 個次系統、35 個使用者服務單元、101 個使 用 者 服 務 次 單 元 以 及 133 個設備組合等。
實體架構: 次系統
實體架構 : 設備組合
邏輯架構 : 邏輯架構 :
實體架構 : 架構流 邏輯架構 :
資料流
實體架構 :次系統
實體架構 : 設備組合
功能需求 P-spec 功能需求 P-spec
:
資 料 來 源 ：[5]
圖 2.17 邏輯架構與實體架構關聯圖
我 國 ITS 系統架構發展流程如圖 2.18 所示，係於計畫之第一 年 期 建 構 系 統 架 構 之 需 求 模 式 與 解 決 方 案 模 式(圖 2.18 中虛線部 分)； 而 第 二 年 期 除 了 修 正 與 補 強 第 一 年 期 工 作 成 果 外 ， 亦 進 行 相 關 執 行 策 略 之 分 析 與 檢 討。所 構 建 完 成 之 ITS 系統架構，可作 為 「 國 家 智 慧 型 運 輸 系 統 基 礎 設 施(NITI)推動方案」推動 ITS 基
礎 建 設 的 依 據，或 是 配 合 區 域 使 用 者 需 求 的 檢 討，據 以 發 展 區 域 型 系 統 架 構。其 後 經 由 規 劃 設 計 等 步 驟，進 行 ITS 計畫的建置及 營 運 維 護 。
資 料 來 源 ：[5]
圖 2.18 我國 ITS 系統架構發展流程圖
由 前 述 國 、 內 外 之 ITS 系統架構發展的成果看來，其系統架構的 發 展 過 程 與 架 構 整 體 內 容 易 因 採 取 不 同 的 建 構 方 式 而 有 所 差 異 ， 但 若 是 採 用 相 同 的 建 構 方 式 則 大 體 上 相 差 不 大 。 例 如 在 系 統 架 構 建 置 方 法 的 選 用 上 ， 美 國 與 歐 盟 皆 採 用 結 構 化 分 析 設 計 方 法 ， 從 服 務 功 能 與 資 訊 間 的 傳 送 方 式 切 入 來 發 展 其 ITS 系統架構，其邏輯架構主要係以資 料 流 程 圖(Data Flow Diagram, DFD)來展現之；而澳洲、日本則採用 UML 的物件導向分析方法，站在使用者的角度來發展，其邏輯架構則 是 以 Use Case 與 Class Diagram 來展現。綜觀所回顧國家之 ITS 系統
ITS SA
外部活動 (outreach activities)
邏輯架構 (L.A.)
實體架構 (P.A)
產品組合 (M.P.) 使用者
需求 (USR)
(Market Survey)市場調查
●
供需調查
●ITS效益評估與 ITS發展演進與相關 技術之探討
ITS系統 營運與維護
ITS綱要 計畫
ITS 計畫 規劃設計
ITS 計畫 建置執行
第一年期計畫
本年期計畫
國家智慧型 運輸基礎建設
(NITI)
地區性 使用者需求 (Regional USR)
地區性 系統架構 (Regional SA)
●台北智慧化計畫 ITS實驗城計畫
●
●經濟基礎建設 體制基礎建設
●
執行策略
ITS SA
外部活動 (outreach activities)
外部活動 (outreach activities)
邏輯架構 (L.A.)
實體架構 (P.A)
產品組合 (M.P.) 使用者
需求 (USR)
(Market Survey)市場調查
●
供需調查
●ITS效益評估與 ITS發展演進與相關 技術之探討
●
供需調查
●ITS效益評估與 ITS發展演進與相關 技術之探討
供需調查
●ITS效益評估與 ITS發展演進與相關 技術之探討
ITS系統 營運與維護
ITS綱要 計畫
ITS 計畫 規劃設計 ITS 計畫 規劃設計
ITS 計畫 建置執行 ITS 計畫 建置執行
第一年期計畫
第二年期計畫
國家智慧型 運輸基礎建設
(NITI) 國家智慧型 運輸基礎建設
(NITI)
地區性 使用者需求 (Regional USR)
地區性 使用者需求 (Regional USR)
地區性 系統架構 (Regional SA)
●台北智慧化計畫 ITS實驗城計畫
●
地區性 系統架構 (Regional SA)
●台北智慧化計畫 ITS實驗城計畫
●
●經濟基礎建設 體制基礎建設
●
執行策略
ITS SA
外部活動 (outreach activities)
外部活動 (outreach activities)
邏輯架構 (L.A.)
實體架構 (P.A)
產品組合 (M.P.) 使用者
需求 (USR)
(Market Survey)市場調查
●
供需調查
●ITS效益評估與 ITS發展演進與相關 技術之探討
●
供需調查
●ITS效益評估與 ITS發展演進與相關 技術之探討
供需調查
●ITS效益評估與 ITS發展演進與相關 技術之探討
ITS系統 營運與維護
ITS綱要 計畫
ITS 計畫 規劃設計 ITS 計畫 規劃設計
ITS 計畫 建置執行 ITS 計畫 建置執行
第一年期計畫
本年期計畫
國家智慧型 運輸基礎建設
(NITI) 國家智慧型 運輸基礎建設
(NITI)
地區性 使用者需求 (Regional USR)
地區性 使用者需求 (Regional USR)
地區性 系統架構 (Regional SA)
●台北智慧化計畫 ITS實驗城計畫
●
地區性 系統架構 (Regional SA)
●台北智慧化計畫 ITS實驗城計畫
●
●經濟基礎建設 體制基礎建設
●
執行策略
ITS SA
外部活動 (outreach activities)
外部活動 (outreach activities)
邏輯架構 (L.A.)
實體架構 (P.A)
產品組合 (M.P.) 使用者
需求 (USR)
(Market Survey)市場調查
●
供需調查
●ITS效益評估與 ITS發展演進與相關 技術之探討
供需調查
●ITS效益評估與 ITS發展演進與相關 技術之探討
●
供需調查
●ITS效益評估與 ITS發展演進與相關 技術之探討
供需調查
●ITS效益評估與 ITS發展演進與相關 技術之探討
ITS系統 營運與維護
ITS綱要 計畫
ITS 計畫 規劃設計 ITS 計畫 規劃設計
ITS 計畫 建置執行 ITS 計畫 建置執行
第一年期計畫
第二年期計畫
國家智慧型 運輸基礎建設
(NITI) 國家智慧型 運輸基礎建設
(NITI)
地區性 使用者需求 (Regional USR)
地區性 使用者需求 (Regional USR)
地區性 系統架構 (Regional SA)
●台北智慧化計畫 ITS實驗城計畫
●
地區性 系統架構 (Regional SA)
●台北智慧化計畫 ITS實驗城計畫
●
●經濟基礎建設 體制基礎建設
●
執行策略 地區性
系統架構 (Regional SA)
●台北智慧化計畫 ITS實驗城計畫
●
地區性 系統架構 (Regional SA)
●台北智慧化計畫 ITS實驗城計畫
●
●經濟基礎建設 體制基礎建設
●
執行策略