亞東技術學院
資訊與通訊工程研究所
碩士論文
一種新型高效能公車動態資訊系統設計
與分析研究
Design and Analysis Study of a Novel Dynamic Bus
Information System
研 究 生 ： 林
柏
緯
指 導 教 授 ： 蕭
如
宣
I
誌謝
於本人就讀亞東技術學院資訊與通訊工程研究所期間，感謝家中爸 爸、媽媽以及弟弟無盡的支持與付出，使得本人於研究所期間無任何後 顧之憂，可全心全意專注於研究之中。 亦感謝指導教授蕭如宣博士，由大學時期即任本人專題指導老師以 至於後來的研究所論文指導教授，感謝蕭老師讓我於論文研究方向與方 法擁有極高的自由度，讓本人可以研究方面可自由地發展，並於本人遇 到研究難關時得以給予適當的建議，也於心情低落時給予安慰與鼓勵， 使得本人於研究所期間不論學業或生活上皆可堅持不懈的跨越難關，也 於蕭老師指導下擁有更多增廣見聞與磨練的機會，使得本人各方面見解 與處世方式皆有大幅度的提升。 也感謝實驗室眾多的學長與學弟妹們，感謝小哲、波特與士弼當你 們還在實驗室時，每日的實驗室生活從踏進門那一刻起即歡笑聲不斷； 感謝胖胖教與我眾多行政事務的流程與規矩與PCB 專業知識，使得日後 皆有受用；感謝亞生、耿賢、文彥、婉如與毓芬，感謝你們都會關心研 究是否做太久，改出來透透氣了，亦會與我一起瞎起鬨，以及一起去吃 好吃的美食或好玩的地方；感謝昇達、名亨、政嘉聽我傾吐研究難關的 苦水，並有時協助我構思系統架構；感謝元碩、彥廷、子倫、明倫、文 伶、鑑徳、俊嘉於學長畢業後，陪我嬉戲和嬉鬧並協助我進行研究的測 試和提供該改進的地方，最後真的很感謝你們與你們相處的日子每天真 的都很愉快。II
中文摘要
現行公車動態資訊系統已經實行數年，其到站時間之動態資訊預測 不準時有所聞。本系統採用Cyclone II CSEP-SDK與友晶科技─DE2-115 實驗平台搭配RF無線模組分別設計成路側的公車站牌機、公車機、中繼 機與Gateway機，並據此建立一個以串接前述各傳輸基地台的獨立RF無線 網路，以接力傳遞封包方式來傳送由公車機傳送至公車站牌機的資訊， 而公車站牌機具有將公車與站牌之間的距離換算成即將到站的時間能力， 並以圖形顯示介面揭示2D 公車動態資訊。除了圖形化顯示介面，更提供 有語音服務告知功能；本系統在站牌機上設計智慧型免招手公車招車系 統，乘客選擇招車按鈕即可讓公車司機事先得知，下一站有人要搭車， 接近站牌時即可提前靠邊進站，即可避免公車由內車道急切外車道的情 形發生。招車按鈕按下時除了招車也同時啟動等車計時器，公車到站時 完成計時量測。此項數據為公車服務品質，提供另一項科學服務指標。 Gateway 機連接網際網路，可將網路中所有的公車動態資訊即時上傳至 行控中心，再藉由行控中心將公車動態資訊正確地揭示在網頁上，行控 中心分析站牌機網路中所傳回的各項公車動態資訊(如乘客招車後須等待 多久的時間以及公車執勤時其機件狀況是否有異常發生等等)，並即時控 管，提供高效能、高品質公車服務。在研究中，同時也提出站牌機、公 車機、中繼機與Gateway機之間的時槽規劃與傳輸協定，經實驗量測封包 成功接收率可達95%以上，證明本研究為一可實用系統。 關鍵詞：公車動態資訊、資訊應用與分析、RF無線傳輸III
ABSTRACT
The existing bus dynamic information system has been implemented for several years, the bus arrival-time of the dynamic information inaccuracies often heard. This proposed system uses the SOPC development platform with a RF wireless module are designed to Bus-stop Units, On-bus Units, Repeater Units and Gateway Units, and accordingly the establishment of a series of these base stations as an independent RF wireless network, to relay pass the packet transmitted from on-bus unit to road side bus-stop unit. Each Bus-stop Unit can convert the distance between the Bus and the Bus-stop Unit to the arrival-time and reveal this information on 2D graphics terminal with related voice service. The proposed intelligent vehicle system also equipped with smart bus-calling buttons on each road side Bus-stop Unit, passengers can push button to inform bus-driver in advance for safety reason. Bus-calling button is pressed, the timer also starts to count for waiting the bus, and when the bus arrived station stops the timer to complete the measurement. This bus service quality data provides another index of scientific services. Gateway Unit connected to the Internet can real-time uploaded all dynamic information of the bus network to the Control Center, and then the Control Center will reveal the dynamic information on the web correctly. The Control Center analysis the dynamic information collected from the bus network and instant control, providing high performance, high-quality bus service. In study, we also proposed a time-slot planning and communication protocol used among Bus-stop Units, On-bus Units, Repeater Units and Gateway Units. After experimental measured packets successfully received rate can up to 95%, and that proved the system is a practical system.
IV
Keywords: bus dynamic information、information technology and Analysis、
V
目錄
誌謝 ... I 中文摘要 ...II ABSTRACT ... III 目錄 ... V 表目錄 ... IX 圖目錄 ... X 第一章 緒論 ... 1 1.1 前言 ... 1 1.2 研究動機與目的 ... 2 1.2.1 研究動機 ... 2 1.2.2 研究目的 ... 3 1.3 研究方法與步驟 ... 4 1.3.1 研究方法 ... 4 1.3.2 研究步驟 ... 4 1.4 章節介紹 ... 5 第二章 現行公車資訊技術探討 ... 6 2.1 基於 GPRS 或 3G 系統傳遞公車資訊 ... 6 2.1.1 GPRS 及 3G 通訊系統簡介 ... 6 2.1.2 GPRS 或 3G 傳遞公車動態資訊 ... 8VI 2.2 基於 Wi-Fi 無線網路系統傳遞公車資訊 ... 10 2.2.1 Wi-Fi 通訊系統簡介 ... 10 2.2.2 Wi-Fi 傳遞公車動態資訊 ... 12 2.3 基於專用短距無線通訊系統傳遞公車資訊 ... 13 2.3.1 專用短距無線通訊系統簡介 ... 13 2.3.2 專用短距無線通訊傳遞公車動態資訊 ... 15 2.4 現有系統優缺點比較 ... 17 2.5 新動態資訊系統設計 ... 18 第三章 新動態資訊系統與架構設計 ... 20 3.1 公車動態資訊系統設計 ... 20 3.1.1 RF 無線網路公車動態資訊系統 ... 20 3.1.2 站牌機設計 ... 21 3.1.3 中繼機設計 ... 22 3.1.4 Gateway 機設計 ... 22 3.1.5 公車機設計 ... 22 3.1.6 行控中心設計 ... 22 3.2 新系統架構設計 ... 23 3.2.1 RF 無線網路的時槽設計 ... 23 3.2.2 RF 無線網路封包傳遞設計 ... 25 3.2.3 站牌機程序架構設計 ... 26
VII 3.2.4 中繼機程序架構設計 ... 27 3.2.5 Gateway 機程序架構設計 ... 28 3.2.6 車上機程序架構設計 ... 29 3.2.7 行控中心程序架構設計 ... 30 3.3 RF 無線傳輸封包格式 ... 31 第四章 SOPC 系統軟硬體共同設計 ... 41 4.1 開發平台與作業系統簡介 ... 41 4.1.1 開發平台介紹 ... 41 4.1.2 RF 無線模組介紹... 44 4.1.3 作業系統介紹 ... 44 4.2 系統硬體架構設計 ... 45 4.2.1 站牌機硬體架構設計 ... 45 4.2.2 中繼機硬體架構設計 ... 49 4.2.3 Gateway 機硬體架構設計 ... 51 4.2.4 公車機硬體架構設計 ... 53 4.3 系統軟體架構設計 ... 54 4.3.1 RF 網路通訊協定... 54 4.3.2 Ethernet 軟體程序 ... 55 4.3.3 圖形化介面暨智慧型招車系統設計 ... 56 4.3.4 行控中心資訊分析系統設計 ... 56
VIII 第五章 實驗量測結果與設計結果 ... 60 5.1 RF 無線網路的傳輸效能量測與分析 ... 60 5.2 圖形化智慧型站牌介面 ... 65 5.3 行控中心資訊分析介面 ... 67 第六章 結論與未來展望 ... 71 參考文獻 ... 73
IX
表目錄
表 2-1 DSRC 三大系統比較 ... 15 表 2-2 現有系統優缺點比較 ... 17 表 2-3 本系統與現行系統比較表 ... 19 表 3-1 來源端站牌對接收端站牌請求建立連線封包格式 ... 32 表 3-2 接收端站牌對來源端站牌回應允許連線要求封包格式 ... 32 表 3-3 通訊結束資訊封包格式 ... 33 表 3-4 站牌對公車廣播資訊封包格式 ... 33 表 3-5 公車定點傳送資訊封包格式 ... 34 表 3-6 公車傳送 OBD-II 資訊封包格式 ... 35 表 3-7 站牌傳送單一公車動態資訊封包格式 ... 36 表 3-8 站牌傳送 OBD-II 資訊封包格式 ... 37 表 3-9 站牌傳送候車時間資訊封包格式 ... 37 表 3-10 站牌儲存公車動態資訊封包格式 ... 38 表 3-11 站牌儲存 OBD-II 資訊封包格式 ... 39 表 3-12 站牌製作或儲存公車候車時間資訊封包格式 ... 40 表 4-1 CSEP_SDK 實驗平台規格表 ... 41 表 4-2 DE2-115 實驗開發平台規格表 ... 43 表 4-3 RD232 RF 無線模組硬體規格表 ... 44X
圖目錄
圖 1-1 現行公車動態資訊等候時間實測紀錄 ... 2 圖 2-1 GSM 通訊架構 ... 7 圖 2-2 GPRS、3G 通訊架構 ... 8 圖 2-3 基於 GPRS 或 3G 傳遞公車動態資訊系統之資訊鏈路 ... 9 圖 2-3 有基礎架構之無線區域網路 ... 11 圖 2-4 無基礎架構之無線區域網路 ... 12 圖 2-5 基於 Wi-Fi 傳遞公車動態資訊之資訊鏈路 ... 13 圖 2-6 DSRC 通訊架構 ... 14 圖 2-7 基於 DSRC 通訊架構傳遞公車動態資訊之資訊鏈路 ... 16 圖 3-1 新公車動態資訊系統之資訊傳輸路徑示意圖 ... 20 圖 3-2 RF 無線系統的通訊時槽規劃 ... 24 圖 3-3 時槽通訊循環示意圖 ... 25 圖 3-4 RF 無線網路封包傳遞時槽設計 ... 26 圖 3-5 站牌機程序架構規劃 ... 27 圖 3-6 中繼機程序架構規劃 ... 28 圖 3-7 Gateway 機程序架構規劃 ... 28 圖 3-8 車上機程序架構規劃 ... 29 圖 3-9 行控中心程序架構規劃 ... 30 圖 4-1 CSEP_SDK 實驗開發平台實體圖 ... 42XI 圖 4-2 DE2-115 實驗開發平台實體圖 ... 43 圖 4-3 RD232 RF 無線模組實體圖 ... 44 圖 4-4a 站牌機硬體架構圖 ... 46 圖 4-4b 站牌機 Nios II 核心設計 ... 47 圖 4-4c 站牌機 SOPC 硬體實現 ... 48 圖 4-5a 中繼機硬體架構圖 ... 49 圖 4-5b 中繼機 Nios II 核心設計 ... 50 圖 4-5c 中繼機 SOPC 硬體實現 ... 50 圖 4-6a Gateway 機硬體架構圖 ... 51 圖 4-6b Gateway 機 SOPC 硬體實現 ... 52 圖 4-7 公車機硬體架構圖 ... 53 圖 4-8 RF 無線網路協定軟體架構圖 ... 54 圖 4-9 Ethernet 軟體程序 ... 55 圖 4-10 2D 圖形化介面暨智慧型招車系統軟體程序 ... 56 圖 4-11 前台動態資訊網頁系統軟體程序 ... 56 圖 4-12 公車資訊監控系統軟體程序 ... 57 圖 4-13 站牌資訊監控系統軟體程序 ... 58 圖 4-14 公車機械品質監控系統軟體程序 ... 58 圖 4-15 公車乘坐品質監控系統軟體程序 ... 59 圖 5-1 300ms─第八站牌機封包接收率 ... 61
XII 圖 5-2 300ms─Gateway 機封包接收率 ... 61 圖 5-3 350ms─第八站牌機封包接收率 ... 62 圖 5-4 350ms─Gateway 機封包接收率 ... 62 圖 5-5 400ms─第八站牌機封包接收率 ... 63 圖 5-6 400ms─Gaetway 機封包接收率 ... 63 圖 5-7 450ms─第八站牌機封包接收率 ... 64 圖 5-8 450ms─Gateway 機封包接收率 ... 64 圖 5-9 人機介面主頁面 ... 66 圖 5-10 選擇公車編號 ... 66 圖 5-11 公車資訊查詢 ... 66 圖 5-12 智慧型免招手招車系統啟動 ... 67 圖 5-13 已招車主頁面 ... 67 圖 5-14 前台網頁動態資訊揭示 ... 67 圖 5-15 後台動態資訊分析功能選擇主頁面 ... 68 圖 5-16 公車動態資訊監控頁面 ... 68 圖 5-17 站牌動態資訊監控頁面 ... 69 圖 5-18 公車機件品質監控分析頁面 ... 70 圖 5-19 乘客候車品質監控分析頁面 ... 70
1
第一章
緒論
1.1 前言
當今燃料能源價格與環保意識不斷上漲之際，各國紛紛在尋找其他 替代能源或者能更有效率利用能源之際，而現行公車動態資訊系統，因 資訊傳遞成效不彰導致站牌動態資訊揭示多數停擺或播放著不準確的動 態資訊，使得離峰時段的公車空轉率不變與乘車民眾等不到車的窘境。 如能讓公車動態資訊系統精準且確實的運作，必可使公車空轉率下降， 進而降低能源的損耗以達成環保效果。現行的公車動態資訊系統是採用 GPRS 或 3G 行動通訊系統，將動態資訊封包上傳至行控中心，再藉由行 控中心計算各站到站時間，再將各個公車資訊傳遞至終端設備(如智慧型 站牌、網路等等)達成動態訊息揭露目的。然而使用行動電話網路數據封 包傳輸系統，需與普羅大眾的行動裝置分享頻寬，當重大節慶、交通尖 峰時間公車行進至鬧區或行經通訊範圍較差地區時，都將會因頻寬有限 使動態資訊無法即時上傳至行控中心(如圖 1-1 圓圈處所示的傳輸障礙， 即為動態資訊因無通訊頻道導致動態資訊呈現停擺的狀態)。這種傳輸障 礙短則 2~3 分鐘，長則 5~6 分鐘，普遍存在現行系統的公車站牌上。依 據觀察現象(傍晚尖峰時段)說明:某站牌上顯示某路公車 10 分鐘後即將到 站，過了兩分鐘仍然顯示10 分鐘後到站，再過了一分鐘後突然顯示 4 分 鐘後到站，第四分鐘時顯示2 分鐘後到站，隨後持續停在 2 分鐘後到站， 第十分鐘時公車卻是如時到站。但是第四分鐘至第十分鐘皆是揭露 2 分 鐘後到站。這種現象很明顯會讓人枯等，感到煩躁與無奈。 有鑑於此，本文提出一種高效能專用 RF 網路，建構公車動態資訊系 統，能提供更精準的動態資訊以實現高效能公車服務品質。 另外公車服務品質，一直都是靠問卷市調方式來進行了解，長期以 來都沒有人提出一種可靠的量測方法，在本文中也將同時提出一種”乘客2 平均等待時間”量測方法，經由此法量測各路線各時段的乘客等待時間， 作為公車服務品質指標。 圖 1-1 現行公車動態資訊等候時間實測紀錄
1.2 研究動機與目的
1.2.1 研究動機
公車起源於 1827 年的法國，從一開始的馬拉車演進到蒸汽動力，以 至於最新現代化的柴油動力與油電混合的引擎，在這將近兩百年的公車 演進史中，公車的動力裝置、外觀、搭乘舒適度等皆有大幅度的進步， 然而與搭乘民眾息息相關的公車何時抵達與公車招車系統，卻一直維持 著最為原始的方式，直到近十年來才有公車動態資訊系統的出現，但現 行系統揭露公車資訊的品質卻讓搭乘民眾一而再、再而三的失望，導致 搭乘的民眾還是需要站在車道邊上，時時看著公車駛來的方向，使用此 種最為原始且危險的招車方式。 圖1-1 為我們實際觀察繪製數個公車站牌，所預估揭示的到站時間與 實際公車抵達的時間。由圖1-1 可分析得知，站牌所預估揭示的時間與實3 際公車抵達的時間並非一平順下降曲線，而是呈現階梯形的曲線，尤以 傍晚尖峰時段的等候時間最為嚴重，這種曲折線(橢圓虛線處)的現象，究 其原因是公車位置資訊無法傳出(可能是行動通訊之上鏈或下鏈的線路忙 碌)導致資訊揭露空白，本文稱這種現象為傳輸障礙。本文研究為改善現 有公車動態資訊傳輸系統的傳輸障礙現象，以實現更精確且更多元化的 公車動態資訊傳遞，也提出建立智慧型免招手公車招車系統與公車品質 量測方法。
1.2.2 研究目的
在這快速變遷的時代中，人們對於時間的要求也越來越精準，可是 許多人每日卻仍然要浪費掉許多時間，在等待需搭乘的大眾交通運輸工 具『公車』。為了解決此問題，現行有幾項可行的動態資訊系統陸續出 現，但卻都因動態資訊傳輸效能不彰，導致公車動態資訊系統揭示準確 率與可靠度屢屢遭人詬病。 本文無線傳輸系統(以下簡稱本系統)採用 Cyclone II CSEP_SDK 發展 平台搭配RF 無線通訊模組，分別設計成路側的公車站牌機、公車機、中 繼機與 Gateway 機，並據此建立一個以串接前述各種傳輸基地台的獨立 RF 專屬網路，並以接力傳遞封包方式來傳送由公車機傳送至公車站牌機 的資訊，而公車站牌機具有將公車與站牌之間的距離換算成即將到站時 間的能力，再由圖形顯示介面揭示2D 公車動態資訊。除了圖形化顯示介 面，更提供語音服務告知功能；本系統在站牌機上設計智慧型免招手公 車招車系統，乘客只要按下站牌上的路線招車按鈕，即可讓該路線公車 司機事先得知，下一站有人要搭車，當公車接近站牌時即可提前靠邊進 站，同時可避免公車由內車道急切至外車道的情形發生。當路線招車按 鈕按下時，招車同時亦啟動等車計時器，公車到站時完成計時量測。此 項數據可做為公車服務品質，亦可提供另一項科學服務指標。4 由於本系統是專屬系統，不跟其他用途分享頻寬，因此可以密集傳 送資訊，更多的公車資訊(如到站時間、公車載客率、車速、等車時間…. 等等)即可方便地、精確地揭示出來，讓公車站的乘客提早知道尚未到站 資訊。
1.3 研究方法與步驟
1.3.1 研究方法
本系統以實驗室自製 CSEP_SDK 平台搭配 RF 模組為核心平台，採 用 SOPC 軟硬體共同設計方式，來進行系統的設計與實現，並且逐項驗 證系統RF 無線傳輸效能、網際網路、圖形化揭示介面、語音播放與智慧 型免招手公車招車系統、公車車間通訊之通訊可靠度與穩定度。故實驗 平台除前述核心平台外，尚以友晶科技(Terasic) DE2-115 平台實現 Gateway。首要目標，就是建立一套具有可靠穩定傳輸 RF 無線傳輸網路， 實現公車對站牌數據傳輸、站牌對站牌數據傳輸；建立 Ethernet 連線， 並透過 Ethernet 將 RF 無線網路中的所有資料上傳至行控中心的 MySQL 資料庫；接著建構公車動態資訊圖形化介面，使公車資訊不再呆板單調； 隨後撰寫語音功能，以實現語音告知是哪一部公車抵達之功能；利用C# 撰寫行控中心監測與判斷公車資訊是否異常，以達到行控中心即時監控 之功能。1.3.2 研究步驟
首先為了解現行系統是如何運作，為深入了解其訊息傳遞障礙原 因，於是挑選一條符合最多環境因素之公車路線進行實地量測，以驗證 公車訊息傳遞障礙是否屬實。得到現行公車資訊傳輸數據後，隨即進行 數據分析與研究現行系統其傳輸障礙原因與了解其瓶頸並加以改善。為 此本系統提出一套利用RF 無線傳輸模組，並以此傳輸模組進行資料傳輸 之獨立網路；然後，進行Ethernet 架構研究，了解 TCP/IP 架構與 MySQL5 資料庫運作方式，並加入本系統中使得 RF 無線網路中的資訊，可以上傳 至MySQL 資料庫；在基本傳輸系統建構完成後，開始設想站牌公車資訊 該如何揭露，使大眾使用者可容易理解與使用，我們採用圖形化顯示介 面來實現公車動態資訊揭露，並加入語音播報公車抵達之訊息；當公車 資訊上傳至資料庫，我們搭配後台監控程式來偵測公車目前位置、公車 機件狀態(例如引擎轉速、引擎溫度、CO2 排量)、載客數等等資訊。
1.4 章節介紹
本文章節共有六章，第一章緒論說明問題、研究方法和研究步驟； 第二章介紹現有系統技術探討，探討基於GPRS 或 3G 行動網路系統傳遞 公車動態資訊系統、使用 Wi-Fi 傳遞公車動態資訊系統與基於專用短距 無線通訊系統傳遞公車動態資訊等三種現有技術之優缺點探討。本章最 後，提出我們的解決方案並與現有系統傳輸數據比較；第三章介紹本系 統動態資訊系統設計，說明RF 無線網路系統設計、站牌機設計、中繼機 設計、Gateway 機設計、公車機、行控中心等功能介紹與系統程序架構設 計。最後說明RF 無線網路通訊封包格式；第四章為 SOPC 系統軟硬體設 計，介紹硬體實驗開發平台、硬體架構設計與系統軟體架構設計；第五 章為驗證本系統實驗結果，包含本系統無線傳輸效能、圖形化動態介面 展示與行控中心資訊分析介面等；第六章為本文結論與未來展望。6
第二章
現行公車資訊技術探討
本章將探討現有公車資訊技術系統，包含基於GPRS 或 3G 行動網路 系統傳遞公車動態資訊系統、使用 Wi-Fi 傳遞公車動態資訊系統與基於 專用短距無線通訊系統傳遞公車動態資訊等三種現有技術之優缺點探 討。本章最後，提出我們的解決方案。2.1 基於 GPRS 或 3G 系統傳遞公車資訊
2.1.1 GPRS 與 3G 通訊系統簡介
GSM[5](Global System for Mobile Communications)無線通訊網路為 第二代行動電話網路系統─蜂巢式行動電話網路系統，該通訊標準制訂 於 1982 年 由 歐 洲 CEPT(Conference of European Postal and Telecommunication)所制定，選擇 900MHz，稱為 GSM900 當作 GSM 數 位通訊之頻率，並選定TDMA(Time Division Multiple Access)作為 GSM 的 無 線 數 位 通 訊 傳 輸 技 術 ， 並 於 1990 年 制 定 1800MHz ， 稱 為 GSM1800。GSM 與高通所發展的 CDMA one 同為行動通訊發展中第二 代數位系統代表，屬於分時多工存取 (TDMA )系統，以蜂巢式細胞概念 來建構其通訊系統，提供無線語音與數據服務。蜂巢式細胞概念主要訴 求在於，以多個小功率發射機的基地台，取代一個高功率發射機的基地 台(base station)。GSM 系統中，每一小覆蓋面積的基地台都配置部分頻 譜，且鄰近基地台所配置的頻譜，都不相同以避免同頻干擾，GSM 通訊 架構(如圖 2-1 所示)。
GPRS(General Packet Radio Service )[1]無線通訊網路是將原本 GSM 無 線 通 訊 網 路 中 加 入 SGSN(Serving GPRS Support Node) 與 GGSN(Gateway GPRS Support Node)，使得語音通話之電路交換方式與 網際網路傳遞之封包交換方式，這兩種通訊方式得以相互溝通。GPRS 標準的制定目的，就是為了改變上述兩種網路互相獨立的狀況。而GSM
7 無線網路升級至GPRS 無線網路的方法，是在現有的 GSM 無線網路加上 SGSN 與 GGSN 兩種數據交換節點設備，SGSN 主要是負責傳輸 GPRS 網路內的數據封包，將基地台控制器送出的數據封包路由到其他的 SGSN，或經由 GGSN 將封包傳遞到外部的無線網路；GGSN 是 GPRS 網 路與網際網路中的一個閘道，能將外部網路的封包傳遞進 GPRS 網路或 將GPRS 網路中的封包傳遞出至外部的網際網路中。因有 SGSN 與 GGSN 數據交換功能與處理封包功能，所以使得 GPRS 無線網路能夠和網際網 路相互連接，GPRS 通訊架構圖(如圖 2-2 所示) 圖 2-1 GSM 通訊架構 3G 為 第 三 代 行 動 通 訊 標 準 ， 國 際 上 3G 行 動 通 訊 技 術 分 為 WCDMA[2](Wideband Code Division Multiple Access)與 CDMA2000[2] 兩 種 ， 本 文 以 台 灣 較 多 ISP(Internet Service Provider)業者所使用之 WCDMA 做一簡短介紹；WCDMA 是以原有的 GSM 無線通訊網路為基 礎，加上新的網路設備與寬頻的 CDMA 技術。GSM 無線通訊網路與 WCDMA 差異性為採用不同的調變技術有別於 GSM 之 TDMA 調變技 術，WCDMA 所使用之 CDMA(Code division multiple access)調變技術， 可大幅增加系統容量、克服多重路徑干擾、改善傳輸的訊號、減少因通
8 話交遞(Handover)所造成之斷話現象、頻率規劃簡單與提供更佳的語音與 數據服務品質等等優勢，WCDMA 通訊架構如圖 2-2。 圖 2-2 GPRS、3G 通訊架構
2.1.2 GPRS 或 3G 傳遞公車動態資訊
現行智慧型公車動態資訊系統又稱為先進大眾運輸系統(APTS)[3]， APTS 系統建設目的是為解決交通擁擠問題，讓現代人能多多利用大眾運 輸工具，系統架構如圖2-3 所示。其系統運作原理為：在公車上裝設一公 車機，此公車機擁有 GPS[4]衛星定位信號接收器與 GPRS 或 3G 無線通 訊模組，藉由GPS 接收器得知公車目前的經緯度座標，再透過 GPRS 或 3G 無線通訊模組將公車目前位置經度、緯度座標、時間、速度、方位角、 車機編號等等資訊，以封包的形式透過ISP 業者將資訊傳遞至行控中心， 再配合電子地圖才能顯示車輛目前位置，以及配合勤務表才可得知該車 輛目前執行的勤務，隨後再透過演算法計算出該路公車抵達路線上各個 站牌的預測時間，這些預測時間再經由 GPRS 以通訊格式封包傳遞至各 終端設備(如公車站、捷運站)以及透過 Internet 上傳至 Web，以完成公車 動態資訊之揭示。9 此系統雖採用技術成熟的GPRS 或 3G 無線通訊網路，來傳遞公車動 態資訊，可讓資訊傳遞可靠且迅速。但其資訊更新正確性，卻需要公車 班表是正確的，才能使得預估到站時間得以正確；另一個問題是：不同 時期購買的異質車機，如何整合呢？因不同時期所購買的車機其架構的 設計與傳輸格式皆有可能不同；故系統後期維護難易度與維護成本會逐 年增高。又，因現行行動通訊裝置越來越多樣化，而行動網路基地台的 通訊頻道容許量卻維持不變，卻又不能持續增加基地台數量以維持最佳 通訊品質，因此當公車行經人口較為稠密的地區或上下班尖峰時刻時， 卻因基地台超出其負載容數量而導致民眾的行動通訊裝置與公車車機互 搶通道，造成上述地區或時刻中的公車動態資訊封包時而無法準時送出 的窘境(如前章所述的傳輸障礙)，形成公車動態資訊精確度不足，導致 公車動態資訊揭露品質不穩的問題。 圖 2-3 基於 GPRS 或 3G 傳遞公車動態資訊系統之資訊鏈路
10
2.2 基於 Wi-Fi 無線網路系統傳遞公車資訊
2.2.1 Wi-Fi 通訊系統簡介
Wi-Fi(Wireless Fidelity)是一套建立在 IEEE802.11[6]標準上的無線區 域網路設備，IEEE802.11 標準係由 IEEE802 委員會於 1997 年所制訂推出 一套針對於無線區域網路的規範。之後，為因應高速傳輸、系統相容或 資料安全等需求陸續增加 IEEE802.11a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、 l、m、n、k、p、ac 等等系列標準，其中 1999 年所提出的 IEEE802.11a 與 IEEE802.11b 更將無線網路的頻帶分別定義於 5.2GHz 與 2.4GHz 的頻 段。802.11 制定的主要目的在於發展出一套適合在無線網路環境下作業 的通訊協定，最主要的工作則是訂制出媒體存取控制層(MAC Layer)和 實 體 層(Physical Layer) 規 格 。 為 了 能 使 無 線 網 路 能 夠 加 以 整 合 ， IEEE802.11 希望能夠做到與其他不同網路之間的共通性，這使得 IEEE802.11 必須在媒體存取控制層(MAC Layer)中，提供裝置移動所需要 的能力(如：通話交遞與網路漫遊)以及資料傳輸可靠性的相關功能，和傳 統有線網路在媒體存取控制層(MAC Layer)中所具備功能是有所不同的。 IEEE802.11 無線網路主要特性如下： (1) 資料傳輸速率高；其中 802.11g 可支援 54Mbps 與 802.11n 可提升到 300Mbps； (2) 傳輸媒介為無線電波； (3) 為因應無線區域網路的特性，採用『載波感測多重存取/衝突避免 (CSMA/CA)』技術； (4) 提供保證傳送服務。使用 CSMA/CA 技術可以避免當兩個無線裝置 傳輸資料時發生碰撞的可能； (5) 頻寬使用不保證公平。
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在IEEE802.11 中也訂制出兩種不同類型的無線區域網路架構： (1) 有基礎架構之無線區域網路
有基礎架構之無線區域網路(Infrastructure Wireless LAN)通常指 無線裝置經過「單一點(single-hop)」聯繫上一個現存的有線網路，此 單一點又稱「擷取點(Access Point)」。擷取點功能就是要將一個或多 個的無線區域網路(WLAN)和現存的有線區域網路互相連結，以提 供無線區域網路中的無線裝置能和另一個無線區域網路中的無線裝 置得以進行溝通，或者連至網際網路(Internet)中。 有基礎架構之無線區域網路的組成元件包含：「分散式系統 (Distributed System；DS)」與擷取點(AP)。分散式系統(DS)主要是利 用有線網路同時連接多個擷取點(AP)，並且可以連結至網際網路。因 此可讓資料封包在所有與分散式系統連結的無線區域網路之間正確 傳送。有基礎架構之無線區域網路通訊架構(如圖 2-3 所示)。 (2) 無基礎架構之無線區域網路
無基礎架構之無線區域網路(Ad Hoc Wireless LAN)主要提供不限 量的裝置，並即時架設無線通訊網路。這類網路架構中通常任兩個 裝置間，都可以直接通訊。這一類的無線網路架構大都應用在會議 室、山區、戰場等沒有架設擷取點或是有線網路，但又需要串連所 有無線裝置的場所。無基礎架構之無線區域網路通訊架構(如圖 2-4 所示)。 圖 2-3 有基礎架構之無線區域網路
12 圖 2-4 無基礎架構之無線區域網路
2.2.2 Wi-Fi 傳遞公車動態資訊
以Wi-Fi 傳遞公車動態資訊[20]其系統運作原理為：在公車上裝設一 公車機，此公車機擁有GPS 衛星定位信號接收器與 Wi-Fi 無線通訊模組， 並藉由接收器得知公車目前的經緯度座標，再透過無線通訊模組將公車 目前位置經度、緯度座標、時間、速度、方位角、車機編號等資訊以網 路資訊封包的形式透過Wi-Fi、網際網路將資訊傳遞至行控中心，再配合 電子地圖才能顯示車輛目前位置，以及配合勤務表才可得知該車輛目前 執行的勤務，並透過演算計算出該路公車抵達各個站牌的預測時間，再 經由網路資訊封包形式將該路公車預測資訊透過Wi-Fi、網際網路傳遞至 各終端設備(如公車站、捷運站、網路)，以完成公車動態資訊揭示目的。 圖2-5 即是此種 Wi-Fi 傳輸公車動態資訊通訊架構。 此系統雖採用 802.11 系列無線通訊協定標準，相較於 GPRS 與 3G 行動通訊無線網路Wi-Fi 系統傳輸速率相對來的快速，但 Wi-Fi 方式傳遞 公車動態資訊方式卻與GPRS 或 3G 行動通訊網路大同小異。其資訊更新 正確性卻需要公車班表是正確的，才能使得預估到站時間得以正確；但 Wi-Fi 系統硬體架設成本，比行動電話網路的通訊方式還要來得高，且可 能會遭遇到IPV4 協議中 IP 容量不足的問題，假如後期因 IP 數量不足而 全面更新至IPV6 協議，勢必得再花費龐大的建設成本。況且，使用 Wi-Fi 還需要龐大的通訊費用。13
圖 2-5 基於 Wi-Fi 傳遞公車動態資訊之資訊鏈路
2.3 基於專用短距無線通訊系統傳遞公車動態資訊
2.3.1 專用短距無線通訊系統簡介
專用短距無線通訊[8][9][10](Dedicates Short-Range Communication , DSRC)，為世界各國推動智慧型運輸系統，並能在先進旅行者資訊系統 (ATIS)、先進交通管理系統(ATMS)、商用車輛營運(CVO)、大眾運輸系 統(APTS)、先進車輛控制及安全系統(AVCSS)及自動公路系統(AHS)等 子系統中根據不同的應用範圍與不同的通訊需求，所使用的單一無線通 訊系統。專用短距無線通訊協定架構是基於 IEEE802.11p 架構下針對車 用通訊所訂定的通訊架構，頻段選擇為 5.8GHz 作為工作頻段，其架構 定義有對固定於車道或路側的路側系統(Road-Side Unit , RSU)，以及裝 備於移動車輛之車上裝置(On-board Equipment , OBE)之間通訊介面的標 準。其主要特徵為主僕式架構，以路側系統為主，車上裝置為僕，經由 路側系統行使通訊主控權，而車上裝置則必須聽從路側系統指揮才能進 行資料的傳輸。DSRC 屬於區域通訊，優點為可提供短距離的通訊，可利 用有限的頻寬以高速傳輸資料，有效定位校正、區域性交通訊息，並可 依不同應用範圍而設計不同的路側系統以做到單方向週期性的廣播、雙
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向的廣播與接收、以及雙向點對點的通訊。其中最廣為人知的應用，即 是電子收費系統(Electronic Toll Collection , ETC)；缺點為通訊範圍相當 有限，通訊無法連續，及系統建構與維護的花費龐大等。然而世界各國 中的各家系統廠商，彼此發展之 DSRC 系統均存在著無線通訊方式不同 (如：光學信號、展頻無線電、紅外線、微波信號等)與系統不相容的情 況，使得 DSRC 系統很難有一個國際共用的通訊標準。DSRC 通訊架構 (如圖 2-6 所示)。 目前世界 DSRC 系統主流標準，分為歐洲標準、日本標準、美國標 準等三類(如表 2-1 所示)，而此三類標準也均有所不同，歐洲標準車上裝 置為被動式、日本標準車上裝置為主動式、美國標準車上裝置為半主動 式，接下來將比較歐洲與日本標準之優缺點，美國標準因後於前面兩者 制定故優缺點則介於兩者之間。日本主動式優點為有較長之通訊距離、 抗干擾能力較佳、可靠度較高、路側系統可發射較低功率的信號、且路 側系統接收信號之靈敏度不需太好、頻率重覆使用距離較短、使用全雙 功運作較簡單。至於歐洲被動式優點為其車上裝置使用之運作功率較 小、車上裝置電路較簡單不需微波振盪器，故價格便宜、其可反射同頻 率之信號，故能夠以一個較低之成本達到較佳的共通性，也較容易將通 訊區域限制在一個小範圍內，可支援某些應用之需求。 圖 2-6 DSRC 通訊架構
15 表 2-1 DSRC 三大系統比較 項目 歐洲標準 日本標準 美國標準 頻帶 5.8GHz 5.8GHz 5.8GHz 通訊系統 被動式 主動式 半主動式 多工 半雙工 半雙工/全雙工 半雙工/全雙工 傳輸率 中速傳輸 下載：500Kbps 上傳：250Kbps 高速傳輸 1024Kbps 中速傳輸 600Kbps 資料長度 (slot length) 變動長度 (最大 512bits) 固定長度 (800bits) 變動長度 (最大 512bits) 存取長度 槽式分時多工 (Slotted ALOHA) 統計分時多工 (Adaptive slotted ALOHA) 統計分時多工 (Adaptive slotted ALOHA) 可同時通 訊車輛 1 輛 8 輛 同步：5 輛 非同步：1 輛
2.3.2 專用短距無線通訊傳遞公車動態資訊
以專用短距無線通訊系統傳遞公車動態資訊系統，其系統通訊架構 (如圖 2-7 所示)為在公車上裝設一車上裝置(OBE)，站牌設置一路側系統 (RSU)，公車機擁有 GPS 衛星定位信號接收器與 DSRC 車上裝置(OBE) 通訊模組，以完成DSRC 系統設置。當公車靠近站牌時會收到 RSU 所發 射出的廣播訊息後將會由 OBE 回傳，接收器所得知的公車目前位置經 度、緯度座標、時間、速度、方位角、車機編號等，經由路側系統連接 閘道器與專線網路將動態資訊傳遞至行控中心，再配合電子地圖才能顯 示車輛目前位置，以及配合勤務表才可得知該車輛目前執行的勤務，並 透過演算該路公車抵達各個站牌的預測時間，再透過專線網路傳至各個16 RSU 以實現各個站牌可以即時揭露目前公車動態資訊，同時也透過 Internet 可將公車動態資訊上傳至 Web，供民眾上網查詢。 以 DSRC 系 統 作 為 公 車 動 態 資 訊 傳 遞 的 系 統 架 構 ， 雖 採 用 IEEE802.11p 標準作為系統通訊架構，也採用 5.8GHz 較少應用較乾淨的 頻段，也擁有可提供短距離的通訊，可利用有限的頻寬以高速傳輸資料， 有效定位校正、區域性交通訊息，並可依設計不同，路側系統可以做單 方向週期性的廣播、雙向的廣播與接收、以及雙向點對點的通訊等眾多 優點，但卻有著通訊範圍相當有限、通訊無法連續、及系統建構與維護 的花費龐大、需要龐大的後端行控中心、和世界各國標準不一，沒有一 個通用的通訊協定標準可循；因此 DSRC 系統雖有著眾多其他通訊系統 所望塵莫及的優勢存在，但也因為沒有一個通用世界標準可依循，所以 各國在建設 DSRC 系統前必須進行各自的 DSRC 系統開發，且不同時期 建設的 DSRC 系統可能因開發團隊不同而造成無線傳輸介面不同與系統 不相容的情況發生，並且所需建置與維護費用高昂(如同高速公路 ETC 收 費系統)，非一市府、縣府即可獨立建設完成的鄉鎮市建設，而是得傾一 國之力的國家建設。 圖 2-7 基於 DSRC 通訊架構傳遞公車動態資訊之資訊鏈路
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2.4
現有系統優缺點比較
現有諸多公車動態資訊傳遞系統，其中各種不同的通訊方式也擁有 各有各的優點與缺點存在，本節將會針對上述三種現有的動態資訊傳輸 系統進行通訊系統、頻段、傳輸速率、存取系統、通訊範圍、建置費用、 維護費用、通訊費用等，來比較系統之間的差異性；如表2-2 所示。 表2-2 現有系統優缺點比較 類別 GPRS/3G Wi-Fi DSRC 通訊系統 行動通訊網路 無線區域網路 歐洲：被動式 日本：主動式 美國：主被動式 頻段 900MHz 1800MHz 2.4GHz 5.2GHz 5.8GHz 傳輸速率 171.2kbps 54Mbps~ 300Mbps 1Mbps 存取系統 TDMA/WCDMA 有基礎架構之 無線區域網路 Slotted ALOHA 通訊範圍 1~27 公里 140 平方公尺 3~100 公尺 建置費用 低 高 昂貴(且大半系統尚在研發 中 ， 目 前 沒 有 實 際 應 用 實 例) 維護費用 低 中 高(RSU 維護費) 通訊費用 中 中高 高(每一個 RSU 都需網路費)18
2.5 新動態資訊系統設計
如前一節所述，我們提出一套低建置費、低維護費、多功能高營運 效能的新動態資訊系統。本系統係利用 RF 無線傳輸模組，建立一個以公 車站牌作為基地台的獨立無線網路，設計有路側的公車站牌機、公車機、 中繼機與 Gateway 機，並據此建立一個以串接前述各種傳輸基地台的獨 立RF 專屬網路，並以接力傳遞封包方式來傳送由公車機傳送至公車站牌 機的資訊系統。通訊系統有別於 GPRS/3G 之行動網路、Wi-Fi 與有線網 際網路，不須與其他使用者分享系統頻寬，而是與 DSRC 系統相同擁有 獨立的網路系統；存取系統則是與DSRC 相同為 Slotted ALOHA 系統設 計；建置費用與前述 GPRS/3G、Wi-Fi 系統比較則為中等支出，若與前 述 DSRC 系統比較則屬低廉支出；至於維護費用與通訊費用方面，與前 述各系統比較則屬相對的低廉。表2-3 列示本系統與現行系統比較表。本 系統的效能說明，將在第五章說明。19 表 2-3 本系統與現行系統比較表 類別 GPRS/3G Wi-Fi DSRC 本系統 通訊系統 行動通訊網路 無線區域網路 歐洲：被動式 日本：主動式 美國：主被動式 RF 獨立網路 頻段 900MHz 1800MHz 2.4GHz 5.2GHz 5.8GHz 依無線模組而定 傳輸速率 171.2kbps 54Mbps~ 300Mbps 1Mbps 依無線模組而定 存取系統 TDMA/WCDMA 有基礎架構之 無線區域網路
Slotted ALOHA Slotted ALOHA
通訊範圍 1~27 公里 140 平方公尺 3~100 公尺 依無線模組而定
建置費用 低 高 昂貴 中
維護費用 低 中 高 低
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第三章
新動態資訊系統與架構設計
本章介紹本系統新動態資訊系統設計，說明RF 無線網路動態資訊系 統、站牌機、中繼機、Gateway 機、公車機、行控中心等系統功能設計， 並介紹 RF 無線網路系統封包傳遞通訊架構設計、站牌機、中繼機、 Gateway 機等時槽與其程序設計，以及公車機、行控中心等程序架構設 計。最後，說明本系統創新之RF 無線網路的通訊封包格式。3.1 公車動態資訊系統設計
3.1.1 RF 無線網路公車動態資訊系統
圖 3-1 新公車動態資訊系統之資訊傳輸路徑示意圖 本系統利用RF 無線模組，建立一個以公車站牌作為基地台的獨立無 線網路(如圖 3-1 所示)，並以接力的封包傳遞方式將來自公車機的資訊封 包一一傳遞至下一公車站牌機。同時公車站牌機具有將公車與站牌之間 的距離換算成即將到站的時間，並有即時圖形化顯示公車目前位置，以 揭示公車動態資訊。本系統屬於專屬網路系統，即可密集傳送資訊，因 而更多的公車資訊(如到站時間、公車載客率、公車機件狀況、車速…. 等等資訊)皆可以方便地、精確地揭示，好讓乘客在公車尚未到站時就提 早知道，以提高公車服務品質。21 如圖3-1 所示，在本公車動態資訊系統的資訊傳輸路徑示意圖中可以 看出，站牌機、中繼機、Gateway 機、公車機及行控中心是構成系統的主 要單元。以下分別說明其功能與用途。
3.1.2 站牌機設計
站牌機功能設計，它具有RF 無線網路訊號的接收與傳送，封包傳送 範圍可涵蓋兩個站牌(或中繼機)；並能以圖形化介面即時顯示公車動態， 可讓欲搭乘公車的民眾，可以清楚且方便地得知公車目前的所在位置而 不只是即將到站時間；顯示介面中搭配選單選項，可提供欲搭乘公車的 民眾可以查詢此路公車所行經的路線會經過哪些站，車上乘客的多寡、 約多久會到此站以及目前公車所行駛的車速等等；公車即將進站前站牌 會以語音播報的方式提醒欲搭乘公車的民眾，欲搭乘的公車即將到站， 可讓距離站牌比較遠的乘客也可以清楚得知那一路公車即將進站了，而 不需要時時眺望公車即將駛來的方向，查看公車是否要抵達了；另外， 乘客可由顯示介面中的智慧型免招手公車招車系統[11]選取公車招車路 線，如此一來公車在即將抵達時，即可提前靠邊準備進站，而不用等到 欲搭車民眾看到公車再急忙揮手，公車司機也可免去將公車龐大的車體 由內車道急切往外車道等危險的駕駛行為。智慧型免招手招車系統的另 一項重要功能，是在乘客選擇招車後開始進行等待時間的計時，公車到 站時停止計時，以完成每一次公車等待時間的計算與統計，並將所得每 一筆計時數據都透過RF 無線網路傳遞，途經 Gateway 機再將此數據封包 透過Internet，上傳至行控中心 SQL 資料庫中，讓行控中心可以統計搭乘 公車的民眾每次候車時間以作為車輛調度的參考數據，進而為公車服務 提供與維持更加良好的公車服務品質之重要數據。22
3.1.3 中繼機設計
中繼機單純具有RF 無線訊號的接收與傳送功能，傳送封包的範圍涵 蓋兩個站牌(或中繼機)；目的在於補強站牌機所發送出來的資訊封包，避 免站牌與站牌之間，因距離太遠、干擾太大或RF 無線通訊死角，造成資 訊封包信號強度衰減，導致資訊封包遺失或訊息編解碼失敗等情況的發 生。3.1.4 Gateway 機設計
Gateway 機除了具有 RF 無線通訊，還具備 Internet 連線能力，能將 RF 獨立網路中的公車動態資訊上傳至 MySQL 資料庫中，並具有讓公車 站牌機可以圖形化公車動態資訊顯示介面與智慧型免招手公車招車系 統，其目的在於讓獨立網路中的動態資訊能上傳至行控中心，並讓動態 資訊往下一站牌機傳遞。3.1.5 公車機設計
公車機具有RF 無線通訊的接收與傳送功能；公車行進時，公車會傳 送目前公車最新的資訊封包給鄰近的站牌，告知公車站牌目前公車的位 置，車上乘客的多寡、時速、汽車診斷系統(On-Board Diagnostic , OBD-II) 所偵測到車輛等等資訊。當公車下站須靠站停車或下個站牌有乘客需要 搭車，此時公車機會以紅色閃爍招車人形顯示，以通知司機下站需要停 靠，請提早靠邊準備停車。3.1.6 行控中心設計
行控中心功能設計，可透過其中一個Gateway 機連上 Internet，將公 車動態資訊、公車 OBDII 資訊封包、民眾等候公車的候車時間資訊封包 等等，上傳至行控中心的MySQL 資料庫中。行控中心可透過這些資訊來 得知並揭露，公車目前的動態資訊、公車機件狀態、民眾於站牌所等候 的時間以及可以推算目前公車周遭的交通狀況等等，進而分析各個路線 公車運轉情形，並建立一套每輛公車專屬的機件值勤運作履歷，如此一23 來即可以提供政府單位及公車業者判斷此輛公車是否需提前汰換或續留 沿用；以及，此班公車路線發車間距和班數是否需做調整。當然民眾可 以上網查詢經由行控中心發布的公車動態資訊，也可以電話語音查詢公 車目前的所在位置。
3.2 新系統架構設計
3.2.1 RF 無線網路的時槽設計
本系統利用RF 無線模組，建立一個以公車站牌作為基地台的獨立無 線網路，並以接力的封包傳遞方式將來自公車機的資訊封包傳遞至下一 個公車站牌機，來達成公車動態資訊沿公車路線傳遞。本系統RF 無線通 訊系統之通訊系統架構為主動且主僕式的通訊架構，並採用槽式分時存 取的概念作為系統通訊骨幹，如圖3-2 所示每一個通訊循環為 3 個時槽， 此 3 個時槽分別為傳送封包時槽(Transmit Slot , TS)、接收封包時槽 (Receive Slot , RS)以及系統資訊處理時槽(Process Slot , PS)。當站牌機處於傳送封包時槽TS 時，將其時槽規畫成對下一站牌機傳 送公車動態資訊封包，以及對公車車上機廣播的廣播資訊封包，並接收 公車車上機所送出最新的公車動態資訊封包；當處於接收封包時槽 RS 時，會將其時槽劃分為接收上一站牌所傳遞之動態資訊封包，與判斷其 所收到之資訊封包是否為過期封包；而另一PS 時槽段，則進行其他系統 工作，如圖形化界面顯示、Gateway 機上傳等工作。如圖 3-2 所示，第一 站牌機處於 TS 時，第二、三站牌機分別處於 RS、PS，第一站牌機除可 傳送封包給第二站牌機，也接受公車機封包，而第三站牌機則處理內部 事務；待此時槽段結束後，TS、RS、PS 分別往下遞延一個站牌機，再度 形成TS→RS 及 PS 狀態；隨著時槽的推進，資訊封包也在站牌間推進， 達到資訊傳遞及揭露目的。
24 由於每一站牌機的通訊循環為3 個時槽(如圖 3-3 所示)，故時槽重疊 (兩台站牌機同處於 TS)干擾，將會是在往後的第三個站牌機，因此將可 降低因時槽重疊造成的同頻干擾；由圖 3-3 可看出第一段時槽區間(時槽 區間圖由下而上)是由第 1、4，7 站牌機行使發話權為 TS 時槽段，第 2、 5、8 站牌機則處於 RS 時槽段，第 3、6、9 站牌機則為 PS 時槽段；第二 段時槽區間為第2、5、8 站牌機行使 TS 時槽段，第三段時槽區間則由第 3、6、9 站牌機使用 TS 時槽段，依此類推本通訊系統會依第一時槽區間、 第二時槽區間、第三時槽區間之順序行使發話權，並周而復始以達到持 續通訊且降低時槽干擾之目的。由於本系統公車動態資訊是採用站牌與 站牌接力的方式來傳遞公車動態資訊，故站牌與站牌間通訊方式皆是以 交握式通訊方式來確認資訊封包是否可以向下傳遞。 圖 3-2 RF 無線系統的通訊時槽規劃 本系統無線通訊分為站牌機對站牌機的子通訊系統，與站牌機對公 車機的子通訊系統這兩大部分：站牌機對公車機的子通訊系統係指站牌 機作為通訊主控端，公車車上機為被動受控端。當車上機接收到站牌機 發射出的廣播訊息封包時，會依站牌機所送出之廣播訊息封包順序回傳 公車目前的最新的動態資訊給站牌機，並定時傳遞公車OBD-II 資訊封包 至站牌機；站牌機對站牌機的子通訊系統，係指站牌機對下一站牌機、
25 或對下一中繼機、或對 Gateway 機之間通訊，傳遞公車動態資訊、公車 OBD-II 資訊、公車候車時間資訊等資訊封包。 圖 3-3 通訊時槽循環示意圖
3.2.2 RF 無線網路封包傳遞設計
於前一節所述本系統通訊時槽分為TS 時槽、RS 時槽與 PS 時槽，而 封包種類則分為系統控制封包和資訊封包兩種，本節將介紹RF 無線網路 系統之站牌時槽是如何運作與各時槽間彼此是如何連動的。 以第一站牌機為例(如圖 3-4 所示)，當處於 TS 時槽段時，該時槽段 會劃分為對站牌(TS2s)時段與對公車(TS2b)時段，當處於 TS2s 時段時會 發送 CR(Connect Request)請求連線封包之系統控制封包，待連線建立則 傳送資訊封包，隨後等待TS2s 時段到期即進入 TS2b 時段；當處於 TS2b 時段時，站牌機會發送對周遭公車廣播的系統控制封包，並以廣播封包 內之公車編號排序告知該公車可發送資訊封包順序，待傳送資訊封包時 槽段到期時會發送close 系統控制封包，來告知此次連線結束。 以第二站牌機為例，當處於RS 時槽段時，該時槽會劃分為接收前一 站牌所送出之資訊封包(RSr)時段與判斷所接收之資訊封包(RSp)時段；當 接收到前一站牌所發送出之CR 系統控制封包時，隨即轉換成接收資訊封 包時槽段之RSr 時段並回傳 ACK(Acknowledge)允許連線請求之系統控制 封包，並開始此時段計時與準備接收資訊封包，待 RSr 時段到期則進入26 RSp 時段；在此 RSp 時段時則判斷所收到之資訊封包是否為過期封包， 並等待接收close 系統控制封包結束此次連線，即可進入下一時槽段工作。 以第三站牌機為例，當處於通訊系統PS 時槽段時，則處理系統的其 他作業，以Gateway 機為例，於此時槽段時則上傳 RF 無線網路中的資訊 封包至行控中心；在此時槽段不發送任何系統控制封包與資訊封包，但 處於接收狀態以便於當上一站牌機發送CR 連線封包時，即可迅速切換時 槽狀態。 圖 3-4 RF 無線網路封包傳遞時槽設計
3.2.3 站牌機程序架構設計
本系統站牌機程序架構設計(如圖 3-5 所示)，除第一站牌機作為主要 控制整條RF 無線網路通訊時槽運作，其餘站牌皆是由上一站牌機所送出 的系統控制封包來進行本地站牌機的狀態運作。經由所收到控制封包的 類型來進行系統狀態的控制或建立站牌機與站牌機的通訊連線。 當站牌機程序位於 TS 時槽段時(如圖 3-5 左邊虛線部份)，會開啟批 次公車動態資訊封包傳送控制(批次公車動態資訊封包分別有：公車動態 資訊封包、車載 OBD-II 資訊封包、候車時間資訊封包等)，與對公車廣 播訊息封包傳送控制並開啟公車資訊封包接收控制，當公車資訊封包接 收進來時，確認為給本站牌機封包時則存進系統記憶體中。27 當站牌機程序位於 RS 時槽段時(如圖 3-5 中間虛線部份)，會開啟批 次封包接收控制，待批次封包接收完畢或時槽時間到期時，則判斷所接 收批次封包格式與資訊是否正確與TTL(Time to live)是否已過期，如封包 資訊正確和TTL 無過期則存進系統記憶體中。 當站牌機程序位於PS 時槽段時(如圖 3-5 右邊虛線部份)，則於系統記 憶體中讀取動態資訊資料取得公車目前最新之動態資訊，並啟動畫面更 新控制與讀取 SD Card 圖片檔案，以完成動態資訊畫面顯示；另當得知 公車即將抵達本站並靠站時，將會啟動語音控制告知等待乘客公車即將 進站。 圖 3-5 站牌機程序架構規劃
3.2.4 中繼機程序架構設計
本系統中繼機目的為保持RF 無線通訊的穩定性，其架設在站牌與站 牌間距過大時、或站牌與站牌間干擾過大時；本中繼機程序架構設計(如 圖 3-6 所示)，因不需對公車發送廣播訊息封包和圖形化介面顯示，以及 聲音播放控制，故當中繼機程序處於 TS 時槽段時(如圖 3-6 左邊虛線部 份)，則開啟批次公車動態資訊封包傳送控制，將批次封包傳送至下一站 牌或中繼機；當中繼機程序處於 RS 時槽段時(如圖 3-6 右邊虛線部份)，28 則接收上一站牌所傳遞之批次公車動態資訊封包，並將所收到之資訊封 包存進系統記憶體中。 圖 3-6 中繼機程序架構規劃
3.2.5 Gateway 機程序架構設計
圖 3-7 Gateway 機程序架構規劃 圖 3-7 是本系統 Gateway 機之程序架構設計，它與站牌機並無顯著 的差異，除了擁有站牌機所有的程序設計外，Gateway 機與站牌機最大的 差異點，在於 Gateway 機於 PS 時槽段時(如圖 3-7 右邊虛線部份)，會開29
啟Internet 控制，使得 RF 無線網路中的批次公車動態資訊封包，可以透 過Ethernet 連結至 Internet，依序上傳至 MySQL 資料庫中。
3.2.6 車上機程序架構設計
圖 3-8 車上機程序架構規劃 在本系統所設計的 RF 無線網路中公車車上機與站牌機是採用主動 且主僕式的通訊架構，故公車車上機皆處於接收狀態，當接收到目標站 牌機所發射出來的對公車廣播資訊封包時，依據公車廣播資訊封包中的 訊息判斷目標站牌機是否有乘客招車或公車上是否有乘客要下車，如下 站須停車則控制點矩陣 LED 從待機模式閃爍變換成需靠站停車模式閃 爍，隨即將公車目前的動態資訊傳遞出至目標站牌機，並判斷是否已到 該傳送 OBD-II 資訊封包的時間，如需傳送 OBD-II 資訊封包則讀取 OBD-II 通訊介面並將此資訊打包送至目標站牌機。當公車靠站停車開門 時點矩陣LED 會變換閃爍模式來告知司機已開門，待車門關閉時點矩陣 LED 亦會閃爍類似關門圖樣告知司機已關門，隨後點矩陣 LED 即回歸待 機模式準備接收下一目標站牌機對公車廣播資訊封包。車上機程序架構 設計(如圖 3-8 所示)。30
3.2.7 行控中心程序架構設計
行控中心程序架構設計(如圖 3-9 所示)，行控中心的 MySQL 資料庫 會接收從 Gateway 機上傳至行控中心的批次公車動態資訊封包，確認資 料無誤後存進行控中心資料庫的資料表中。 行控中心分為三大部分，分別為資訊接收(Receive , Recv)(如前段所 述)、前台動態資訊揭示(Web)與後台動態資訊監控分析(Monitoring and Analysis, M&A)。當執行前台動態資訊揭示時，會自資料庫的資料表拿取 公車最新動態資訊資料以更新網頁公車動態資訊，提供欲搭車民眾即時 查詢。 圖 3-9 行控中心程序架構規劃 當執行後台動態資訊監控分析時，起始模式可選擇監控查詢公車最 新資訊、監控查詢站牌最新資訊或分析公車OBD-II 資訊，亦或分析各個 站牌乘車民眾等待時間；當選擇查詢公車最新資訊時，可得知公車目前 位置、車速、搭乘人數等基本資訊；當選擇查詢站牌最新資訊時，可得 知站牌目前有幾輛公車靠近此站牌；當選擇分析公車OBD-II 訊息時，會 依據 OBD-II 故障碼列表進行檢索比對，查看公車機件狀態是否正常運31 作，如檢索比對出故障碼將即時通知監控人員；當選擇分析各路段候車 時間時，會分析站牌中各路公車的候車時間，並將此候車時間資訊即時 於監控頁面呈現。
3.3 RF 無線傳輸封包格式
本節將介紹本系統中RF 無線通訊系統之通訊封包種類、格式、各種 類訊息為何。因本系統通訊協定為自行定義，故在通訊封包的分類上分 為三大類：A 第一類為系統通訊控制指令封包，B 類為資料訊息傳送封 包，C 類為接收到封包後儲存於本機之儲存封包。以下分別介紹 A 類有： PA1：來源端站牌對接收端站牌請求建立連線封包、 PA2：接收端站牌對來源端站牌回應允許連線要求封包、 PA3：通訊結束資訊封包。 B 類有： PB1：站牌對公車廣播資訊封包、 PB2：公車定點傳送資訊封包、 PB3：站牌傳送單一公車動態資訊封包、 PB4：公車定時傳送 OBD-II 資訊封包、 PB5：站牌傳送 OBD-II 資訊封包、 PB6：站牌傳送候車時間資訊封包。 C 類有： PC1：站牌儲存公車動態資訊封包、 PC2：站牌儲存 OBD-II 資訊封包、 PC3：站牌製作或儲存候車時間資訊封包。32
PA1：來源端站牌對接收端站牌請求建立連線封包
此控制指令封包長度為7bytes，其訊息格式由 SCR 與 Local stop name 等要素所組成(如表 3-1 所示)。其中 SCR 的 S 代表此封包是由站牌所發 出，CR [12]代表此封包為連線請求；Local stop name 代表此封包是由哪 一個站牌所發出的請求建立連線封包。
表 3-1 來源端站牌對接收端站牌請求建立連線封包格式 SCR Local stop name
3bytes 4bytes
PA2：接收端站牌對來源端站牌回應允許連線要求封包
此控制指令封包長度為 12bytes，其訊息格式有 SACK、Source stop name、Local stop name 等要素組成(如表 3-2 所示)。其中 SACK 的 S 代表 此封包是由站牌所發出，ACK(Acknowledge)代表此封包為認可連線請 求；Source stop name 代表請求連線要求的來源端站牌機名稱作為來源端 站牌可以憑此確認此封包是回應給哪一個站牌機；Local stop name 代表此 封包是由哪一個站牌所發出的認可建立連線封包。
表 3-2 接收端站牌對來源端站牌回應允許連線要求封包格式 SACK Source stop name Local stop name 4bytes 4bytes 4bytes
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PA3：通訊結束資訊封包
此控制指令封包長度為 10bytes，其訊息格式有 Sclose、Local stop name 等要素組成(如表 3-3 所示)。其中 Sclose 的 S 代表此封包是由站牌 所發出，close 代表此次通訊連線結束；Local stop name 代表此封包是由 哪一個站牌發出的結束通訊連接封包。
表 3-3 通訊結束資訊封包格式
Sclose Local stop name
6bytes 4bytes
PB1：站牌對公車廣播資訊封包
此資料訊息封包基礎長度為25bytes，可以依公車數量而依序增加， 其訊息格式由C、Local stop name、busNum1、callbus1、busNum2、callbus2、 busNum3、callbus3、busNum4、callbus4、busNum5、callbus5 等要素組 成(如表 3-4 所示)。其中 C 代表此封包式是由站牌發出為對公車廣播的資 訊封包；Local stop name 代表此封包是由哪一個站牌發出的對公車廣播訊 息封包；busNum1~busNum5 代表此封包欲朝那些公車發送廣播封包； callbus1~callbus5 代表該公車所對應的招車旗標欄位。
表 3-4 站牌對公車廣播資訊封包格式
C Local stop name busNum1 Callbus1 … busNum5 Callbus5
34
PB2：公車定點傳送資訊封包
此資料訊息封包長度為26bytes，此資訊封包是當公車接收到站牌的 廣播資訊封包時，而回傳的公車動態資訊封包，此訊息封包組成內容與 格式(如圖 3-5 所示)。其中封包內容 bI 代表此封包為 bus Information 封 包；Destination stop name 代表此封包欲送往哪一個站牌機；busNum 代表 此封包是由哪一部公車傳出，busNum 前 3bytes 為公車編號，第 4 個 bytes 則為RF 無線傳輸系統中的公車內部編號； Provider ID 代表此輛公車為 哪家客運業者所擁有的；Station ID 代表此輛公車從哪一個調度站駛出； Duty status 代表此輛公車的工作狀態 0 表示公車目前正常營運中，1 表示 公車目前不提供載客服務；Passenger status 為此輛公車上現有多少乘客； Drive status 代表公車的駕駛狀態 0 為正常狀態、1 為發生車禍、2 為機械 故障、3 為遇到塞車、F 為非營運狀態；Speed 為公車目前的車速；goback 代表此輛公車現在是去程或返程，0 為去程、1 為返程；checkbit 為封包 確認碼；00 為空白欄位；callbus 為此輛公車是否靠站停車旗標。 表 3-5 公車定點傳送資訊封包格式
bI Destination stop name busNum Provider ID 2bytes 4bytes 4bytes 3bytes
Station ID Duty status Passenger status Drive status 2bytes 1byte 2bytes 1byte
Speed goback checkbit 00 Callbus 2bytes 1byte 1byte 2bytes 1byte
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PB3：公車定時傳送 OBD-II 資訊封包
此資料訊息封包長度為 15bytes，此訊息封包組成內容與格式(如表 3-6 所示)。bO 代表此封包為 bus OBD-II 資訊封包；Destination stop name 代表此封包欲送往哪一個站牌機；busNum 代表此封包是由哪一部公車傳 出；OBD-II code 代表公車現在機件狀態。
表 3-6 公車傳送 OBD-II 資訊封包格式
bO Destination stop name busNum OBD-II code 2bytes 4bytes 4bytes 5bytes
PB4：站牌傳送單一公車動態資訊封包
此資料訊息封包長度為 28bytes，此訊息封包組成內容與格式(如表 3-7 所示)。S 代表此封包是由站牌所發出的資訊封包；packet stop name 代表此封包是由哪一站牌所製作；busNum 代表此公車動態資訊封包為哪 一部公車的動態資訊；provider ID 為公車所屬的公車業者代碼；Station ID 為公車所屬哪一個公車調度站；Duty status 為公車勤務狀態；Passenger status 為公車現在的載客狀態；Drive status 為公車現在的行車狀態；Speed 為公車現在的行車速度；goback 為公車現在是去程或是返程；TTL 為 Time To Live 作為此訊息封包的存活時間；Local stop name 為來源端站牌機的 名稱，當此資訊封包傳遞出去時，接收端站牌機可依此判斷是否為來源 端站牌機的資訊封包。
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表 3-7 站牌傳送單一公車動態資訊封包格式
S packet stop name busNum Provider ID 1byte 4bytes 4bytes 3bytes
Station ID Duty status Passenger status Drive status 2bytes 1byte 2bytes 1byte
Speed goback TTL Local stop name 2bytes 1byte 3bytes 4bytes
PB5：站牌傳送 OBD-II 資訊封包
此資料訊息封包長度為 22bytes，此封包為站牌間傳遞公車 OBD-II 資訊的資訊封包其封包內容與格式(如表 3-8 所示)。其中 SO 的 S 為此封 包是由站牌所發出的資訊封包，O 為 OBD-II 資訊封包；packet stop name 代表此封包是由哪一站牌所製作；busNum 代表此 OBD-II 資訊封包為哪 一部公車的OBD-II 資訊；OBD-II code 為該公車所定時傳遞出的 OBD-II code 資訊；TTL 為 Time To Live 作為此訊息封包的存活時間；Local stop name 為來源端站牌機的名稱，作為接收端站牌確認封包是由哪一站牌機 傳出。
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表 3-8 站牌傳送 OBD-II 資訊封包格式
SO packet stop name busNum 2bytes 4bytes 4bytes
OBD-II code TTL Local stop name 5 bytes 3bytes 4bytes
PB6：站牌傳送候車時間資訊封包 此資料訊息封包長度為23bytes，此封包為站牌間傳遞公車候車時間 資訊的資訊封包其封包內容與格式(如表 3-9 所示)。其中 SW 的 S 為此封 包是由站牌所發出的，W 為此資訊封包為候車時間資訊封包；packet stop name 代表此封包是由哪一站牌所製作；busNum 代表此候車時間資訊封 包為哪一部公車的等候時間資訊；Wait time 為該次的等待時間；TTL 為 Time To Live 作為此訊息封包的存活時間；Local stop name 為來源端站牌 機的名稱，作為接收端站牌確認封包從哪一站牌機傳出。
表 3-9 站牌傳送候車時間資訊封包格式
SW packet stop name busNum 2bytes 4bytes 4bytes
Wait time TTL Local stop name 6bytes 3bytes 4bytes
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PC1：站牌儲存公車動態資訊封包
此儲存封包長度為27bytes，此封包為公車傳遞出的公車動態資訊封 包或站牌間接力傳遞至本地站牌機時，儲存於本地站牌機的封包其格式 與內容(如表 3-10 所示)。第一個 byte 為 S，作為之後站牌間接力傳遞公 車動態資訊時訊息封包的識別；packet stop name 代表此封包是由哪一站 牌所製作；busNum 代表此封包為哪一部公車的公車動態資訊；Provider ID 為公車所屬的公車業者代碼；Station ID 為公車所屬哪一個公車調度站； Duty status 為公車勤務狀態；Passenger status 為公車現在的載客狀態； Drive status 為公車現在的行車狀態；Speed 為公車現在的行車速度； goback 為公車現在是去程或是返程；TTL 為 Time To Live 作為此訊息封 包的存活時間；callbus 為站牌與公車間的招車控制旗標；checkbit 為系統 判斷此資訊封包所在的記憶體位置是否有資料；VGA checkbit 為顯示公 車動態資訊用；
表 3-10 站牌儲存公車動態資訊封包格式
S packet stop name busNum Provider ID 1byte 4bytes 4bytes 3bytes
Station ID Duty status Passenger status Drive status 2bytes 1byte 2bytes 1byte
Speed goback TTL Callbus ckeckbit VGA checkbit 2bytes 1byte 3bytes 1byte 1byte 1byte
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PC2：站牌儲存 OBD-II 資訊封包
此儲存封包長度為 19bytes，此封包為由公車傳遞出的 OBD-II 資訊 封包或站牌間接力傳遞至本地站牌機時，儲存於本地站牌機的封包其格 式與內容(如表 3-11 所示)。SO 為站牌所發出的 OBD-II 資訊封包；packet stop name 代表此封包是由哪一站牌所製作；busNum 代表此 OBD-II 資訊 封包為哪一部公車的OBD-II 資訊；OBD-II code 為該公車所定時傳遞出 的OBD-II code 資訊；TTL 為 Time To Live 作為此訊息封包的存活時間； checkbit 為系統判斷下次傳送 OBD-II 資訊封包時，須不須傳送此資訊封 包。
表 3-11 站牌儲存 OBD-II 資訊封包格式
SO packet stop name busNum 2bytes 4bytes 4bytes
OBD-II code TTL checkbit 5bytes 3bytes 1byte
PC3：站牌製作或儲存公車候車時間資訊封包 此儲存封包長度為20bytes，當乘車民眾由站牌機選取招車選項即開 始計時，當公車抵達時即製作此資訊封包，或經由站牌間接力傳遞至本 地站牌時所儲存的資訊封包(如表 3-12 所示)。SW 為站牌所發出的候車時 間，作為之後站牌間接力傳遞公車候車時間訊息封包的識別；packet stop name 代表此封包是由哪一站牌所製作；busNum 代表此候車時間資訊封 包為哪一部公車的等候時間資訊；Wait time 為該次的等待時間；TTL 為
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Time To Live 作為此訊息封包的存活時間；checkbit 為系統判斷下次傳送 候車資訊封包時，須不須傳送此資訊封包。
表 3-12 站牌製作或儲存公車候車時間資訊封包格式
SW packet stop name busNum 2bytes 4bytes 4bytes
Wait time TTL checkbit 6bytes 3bytes 1byte
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第四章
SOPC 系統軟硬體共同設計
本文新公車動態資訊系統，以 SOPC 平台為實現基礎。本章將介紹 SOPC 系統的軟硬體共同設計，分別介紹本系統所使用的實驗開發平台與 嵌入式作業系統，以及本系統所使用的硬體架構、RF 無線網路通訊協定、 Ethernet 網路設計與站牌機人機介面的軟體設計等架構。4.1 開發平台與作業系統簡介
4.1.1 開發平台介紹
本系統所採用的 SOPC 系統開發平台為 CSEP_SDK 實驗平台(註:亞 東技術學院電子工程系實驗室自製平台)與 Terasic 友晶科技所發售之 DE2-115 實驗平台 [17]，以下將分別介紹這兩種開發平台。 CSEP_SDK 開發平台 CSEP_SDK 開發平台為一可依使用者用途，可多重組合的多用途開 發平台，其優點為平台體積較同等系列開發平台嬌小，使用者也可依其 開發系統需求進行各自不同的組合，也擁有諸多擴接槽，讓使用者可以 非常輕易地擴接自行設計之電路或通訊模組等。本系統由CSEP 之 FPGA 核心板加上擁有基本顯示、操作功能與通訊的附屬擴充板 IOA 來完成本 系統實驗與測試，其硬體規格如表4-1 所示，實體如圖 4-1 所示。 表 4-1 CSEP_SDK 實驗平台規格表 品項 規格FPGA Cyclone II EP2C35F672C8 Input Clock 50MHz
Memory 1. 32M Bytes SDRAM 2. 8M Bytes Flash 3. SD card socket Input 1. 4 bits Push Button
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2. 16 bits Switch Basic Output 1. 8X8 Dot matrix
2. 4 bits Red LED 3. 4 bits Green LED 4. Six 7-Segment 5. Buzzer
6. Voice output port Port RS232 serial port
圖 4-1 CSEP_SDK 實驗開發平台實體圖 DE2-115 實驗開發平台 DE2-115[21]為友晶科技所開發，使用於教育的實驗開發平台，使用 Cyclone IV 系列 FPGA 不僅能滿足使用者移動視訊、語音、資料存取與 高階影像處裡的應用與需求外，亦可依據使用者的特殊需求進行外部電 路的擴接與應用，其硬體規格如表4-2 所示，實體如圖 4-2 所示。
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表 4-2 DE2-115 實驗開發平台規格表
品項 規格
FPGA Cyclone IV EP4CE115 Input Clock 50MHz
Memory 1. 128 M Bytes SDRAM 2. 2 M Bytes SRAM 3. 8M Bytes Flash 4. SD card socket Input 1. 4 bits Push Button
2. 18 bits Switch Basic Output 1. 9 bits Green LED
2. 18 bits Red LED 3. 16X2 LCD
4. Eight 7-Segment
VGA Output VGA Digital to Analog Converter GPIO 1. Standard：40 PINs
2. HSMC：172PINs Port 1. RS232 serial port
2. Two Gigabit Ethernet ports
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![圖 4-1 CSEP_SDK 實驗開發平台實體圖 DE2-115 實驗開發平台 DE2-115[21]為友晶科技所開發，使用於教育的實驗開發平台，使用 Cyclone IV 系列 FPGA 不僅能滿足使用者移動視訊、語音、資料存取與 高階影像處裡的應用與需求外，亦可依據使用者的特殊需求進行外部電 路的擴接與應用，其硬體規格如表 4-2 所示，實體如圖 4-2 所示。](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/9libinfo/7091847.27131/58.892.107.771.71.949/能滿用者移動視訊語音資料存取高階影像處裡應用與需求外依據所示.webp)
