車隊管理/電子收費引潮流　WAVE/DSRC受矚目

GPS/GIS創造車隊管理系統新價值  

以應用時程區分，車隊管理系統大致可分為三個時期。第一階段以無線電通訊為基礎，管控中心獲得任務後發出車輛徵召訊息給系統中的車輛，由車輛駕駛評估目前的位置距離目標的遠近，再利用無線電向中心回報是否可接下任務。這類系統最為人所熟知的案例是台灣的計程車隊，此類系統的建置成本最低，車主只要支付設備安裝費與車行的車資定額抽佣即可，因此目前仍是台灣無線電計程車隊採用的主流。然而，由於缺乏車輛定位資訊，管控中心無法判斷各車輛離目標的遠近，而只能憑藉回報訊息進行派遣。  

在導入全球衛星定位系統後，上述問題獲得解決。全球衛星定位系統與地理資訊系統(GIS)結合是現代車隊管理利器，管控中心利用GPS掌握旗下車輛位置，就近派遣任務，將可達到資源使用最佳化的目標。但車載設備(On Board Unit, OBU)在市場競爭之下，為追求更高的附加價值，多半會整合多種技術，例如DVR與RFID等技術。前者以保全為主，後者則是記錄車載物品運送資訊，為產品履歷系統中的一環；此外，還有些更先進的車載設備具備行車紀錄器功能，可完整記錄下行車的路線及與該車有關的所有資訊，再透過無線電通訊將資 訊即時回傳，讓管控中心得以隨時掌握車內狀況(圖1)。

資料來源：中華電信研究所 圖1　車隊管理服務系統技術架構

資通訊技術的整合讓車隊管理系統走入新紀元，但車載機設計並非盲目將所有功能整合為一即可。設備製造商必須深入了解企業用戶對車載設備功能的需求，為客戶開發出客製化的產品，而且由於車機的工作環境遠比一般消費產品所面臨的環境更為嚴苛，因此產品必須具備極高的穩定度與可靠度，其要求甚至比工規產品更嚴苛。  

除了車輛配備車載設備之外，車隊管理系統還須建立管控中心，而管控中心的建置成本屬於固定成本，其使用效益與使用者數量成正比，換言之，車隊管理系統須有一定規模的車隊才合乎成本，因此目前會建立此系統者多半為大型企業。中小企業的車隊規模有限，獨力負擔管控中心的成本將導致投資報酬率偏低，目前市場上因而出現託管營運方式，由系統廠商建立控管中心，以收取月費方式，讓中小企業得以對車隊進行管理，這也是目前車隊管理系統主要的營運模式。  

電子化車隊管理系統功能完備  

由於傳統無線電計程車車廂內吵雜的無線電交談聲、司機謊報搶班造成派車不公、乘客枯等及司機加害乘客或司機遭受歹徒威脅等情事屢見不鮮。為了改善上述缺失，減少行車交易的紛爭，交通主管機關遂與業者合作，將車隊營運管理系統與服務概念導入計程車服務系統中，並建構屬於計程車的營運管理系統。  

這類系統包含派遣及管理資訊系統兩大部分功能。在派遣系統方面，其功能包含乘客訂位系統、車輛派遣系統與車輛監控系統三大類。定位系統可提升訂車作業效率，並建立乘客資料庫及確認乘客空間位置，減少等待時間，提升整體服務品質；車輛派遣系統則利用具備衛星定位與無線通訊之車載機系統，依據車輛即時定位資訊與乘客定位資訊，由系統自動派遣最適合車輛前往服務，取代以往的人工回報與指派作業。  

監控系統則可即時監控車輛位置及歷史軌跡，以有效指派與管理車輛，並與警政系統連線，確保乘客與駕駛之人身安全。車隊管理資訊系統則是車隊行政管理的後台系統，提供車隊一般管理作業所需的功能。  

為商用車輛客製化的車隊電子化管理整體解決方案，則結合衛星定位系統、地理資訊系統、GPRS/虛擬私人網路(VPN)網路、監控派遣車隊勤務、客戶服務、安全監控、帳務報表、司機緊急求救及交通資訊等(圖2)，其系統較一般計程車管理更為複雜，也具備更多智慧型運輸管理系統的特性。

資料來源：中華電信研究所 圖2　電子化物流車隊管理服務系統技術架構

這類系統除了基本的監控與車機功能外，通常還會包含車隊管理功能、電子地圖、與其他客製化的服務功能。其中車隊管理包括車輛勤務即時派遣、車機訊息動態設定回報、車輛行程自動監控、統計報表、車輛/司機等車隊基本資料管理、使用者權限設定管理等；電子地圖則可檢視車輛、司機即時位置、派遣送達位置及地圖資料。  

分散式系統架構提升車輛間通訊效率  

地理資訊系統的應用，除了相對靜態的空間特徵屬性資料外，往往也須因應一些動態的事件，在車隊派遣管理範疇裡，車輛GPS點位數據、方向、車速等，都屬於動態時序資料，一般的車隊派遣管理系統中，此類動態時序資料，皆由車機定時取得後，寫入行控中心資料庫，再由監控功能的GIS應用程式取用。  

採用這種方式將使資料庫的負擔變得非常沉重，因為資料庫必須直接面對每一部車機的遠距資料寫入，同時也要為各種應用系統提供服務；此外，若車機資料發送頻率提高，行控中心資料庫的負荷更重，系統服務無法達成需求；而且若車隊規模數量成長，中心資料庫的通訊工作負荷也會隨之變重，系統容量必須進行對應擴充。  

在這種中央化(Centralized)的系統架構下，各車機僅能與行控中心溝通，無法做到車機對車機的資料交換，因此難以進行更細緻的橫向協同作業。為了解決這個問題，因此有業者提出VPN結合動態事件規畫伺服器的方式(圖3)，不同於以往車載機直接進出資料庫寫入或擷取資料的架構，讓這些動態時序事件資訊可以在車載機之間方便快速的交互流通，而不須進入資料庫存取，降低了資訊擷取與傳遞的時間差，強化了車輛間橫向通訊的能力與效率，同時資料庫僅負擔資料的收集、記錄與顯示，及後級的分析。

資料來源：艾揚科技 圖3　具備車間通訊功能之車輛即時追蹤派遺系統

上述之系統中，由於資料庫伺服器扮演使用者大量即時訊息廣播的平台，加速了資訊傳遞流通的速度，讓現場(車載機)跟遠端(中心)零時差，且伺服器端主動推送(Push)資料給用戶端，用戶端毋須定時主動查詢(Pulling)，因此可避免不必要的頻寬浪費，有效增加頻寬使用效率。  

GIS朝向動態地圖發展  

GIS的發展目的在於將各種地理特徵及河川、行政區、道路等資訊數位化後，彙集成為一數位地圖。由於電腦的運算能力快速增強，使得GIS可以在嵌入式系統(如車載設備)上運作，於是導航系統的門檻與價格越來越低。  

現有GIS系統主要任務多半在收集固定的地圖資訊，但在實際應用環境當中，單純的提供固定地理資訊及行駛路線規畫可能仍不符需求。例如在原有導航路徑規畫中，駕駛將更需要即時交通路況資訊，以確認現有行駛路徑是否可以避開塞車路段，順利到達目的地；此外，在前述車隊管理系統中，車機的位置、速度、行徑路線與時間等資訊也隨著時間變化；上述這些資訊皆屬於動態時序事件資訊，並將會與現有地理資訊資料庫進行有效的結合，形成一個隨時間變化的「時空資訊資料庫」。  

歐盟對於智慧型運輸系統技術的研究向來不遺餘力，為了研究並解決數位地理資訊整合動態時序事件的問題，在歐盟科研計畫架構第六期(Framework Programme 6th, FP6)中，SAFESPOT計畫建構一個為了交通效率化與提升駕駛安全應用的道路與車輛協同式系統(Co-operative System)，其中在資訊處理層面的一項重要工作即為將先進旅行資訊、交通管理與控制系統等資訊進行數位化及彙整，以提供車輛精確的相對與絕對位置資訊，並將上述資訊進行階層式規畫設計，與地圖資訊結合，形成所謂的「動態地圖」(Dynamic Local Map)(圖4)。

資料來源：歐盟FP6: SAVESPOT Project 圖4　動態地圖系統架構

此一動態地圖資訊，遵循電子地圖套疊之概念，將動態時序事件資訊依照時效性、影響範圍、區域性及資訊種類進行分類，例如顯著地標、即時交通路況資訊、交通事故、紅綠燈、路側通訊設備等交通控制資訊及道路管制資訊等，因此在電子地圖最上層便可將上述資訊加以整合，形成有意義的安全警示訊息，以利於駕駛判別現在所行駛路線或區域的安全指數。  

上述地理資訊的發展，由於加入了大量的動態事件資訊，並進行資訊融合，形成一「在地化」的地圖資訊，因此所有動態資訊將隨著車輛位置的移動路線而持續更新。此外，由於採取開放式資料結構，對於車隊營運管理者來說，可於地圖上加入各種車隊的資訊，並可使遠端(中心端)與多個終端(車機端)彼此相互傳遞即時資訊，對於任務派遣的管理也更有效率。  

WAVE/DSRC技術不斷革新  

綜觀全球，結合通訊科技與車輛產業似乎已經成為汽車電子產業發展的必要戰略手段，然而經過幾年的發展，無線通訊在車輛上的應用普及似乎並未如想像中的快速。國內外業者在學習的過程中體認到，要開發出一套成功的車用無線產品與服務並非這麼容易，產品穩定性須達到車規標準，商業服務模式的建立、跨產業及跨領域的整合、市場需求與經濟規模是否足夠等，必須花費大量資源及時間才能建構完成。  

此外，由於各國國情不同，要解決的交通問題也有所差異，因此使用的各種資通訊技術、以及車廠因市場需求不同所運用的汽車電子元件與技術也造成了區域性的差異，但是以無線通訊技術提升汽車駕駛安全，卻是全球共同的首要目標。為解決上述問題，車載資通訊技術的標準化程序是其中非常重要的一環。以通訊技術而言，全球微波存取互通介面(WiMAX)及車用環境無線存取(WAVE)/專用短程通訊(DSRC)未來將扮演汽車對外通訊的重要角色，其中WAVE/DSRC因可同時進行車輛與路側通訊設備、及車輛間的通訊，其後續發展最受到全球各界的矚目。  

歐、美、日等先進國家發展智慧型運輸系統(ITS)的起步時間較早，且同樣皆以公部門的力量進行主導，分別開啟國家級研究計畫，以研究開發下世代的協同式資訊與安全輔助系統，並陸續與車廠、電信業者及相關的資通訊廠商有步驟地密切配合，例如日本的SmartWay與配套之SmartCar計畫、歐盟的e-Safety車載資通訊應用整合計畫、美國的車輛基礎建設整合(Vehicle Infrastructure Integration, VII)計畫等，對於具備高動態之車間通訊功能的DSRC技術發展，目前已獲得初步的研究成果。  

IEEE力挺DSRC技術  

VII計畫使用5.9GHz WAVE/DSRC車輛專用短距離通訊技術為全球矚目，其實體層技術更在國際電子電機工程師協會(IEEE)的努力推動下成為IEEE技術標準規範之一，亦即IEEE 802.11p。該案預計於2010年後呈交國會，在2011～2012年在全國布建。預估美國主要路段將布建二十三萬九千個路側設備(RSU)，且所有銷往美國之車輛皆須加裝DSRC 5.9GHz車載設備。  

在行車環境中，個別車輛多半處於快速移動狀態，彼此間相對位置與速度變化，使得通訊品質與可靠度難以掌控；此外，若車輛行進間要實現安全可靠的車間通訊服務，便不能只靠單純的實體層技術完成。大體而言，WAVE/DSRC車間通訊是由通訊實體層、通訊網路層技術及車輛網路層等幾項技術建構而成。  

VII採用IEEE 802.11p標準之DSRC技術為其主要平台，透過V2V與V2I之資訊交換，來達到安全、效率、節能的目標。由於美國是全球最大的汽車消費市場，其標準會左右一部分歐日標準的制定，尤其日本的標準有可能向美國靠攏。  

多樣化功能整合為大勢所趨  

當多數車輛皆安裝具備車間通訊功能之車載機行駛於道路時，每輛車所提供的通訊電波無形中形成了一個高動態、高變化且極為複雜的通訊網路，此時任何一輛車皆有可能發送自身資訊給其他車輛，或是接收來自於周遭數量可觀的「鄰車」所發出的資訊。這些資訊種類又非常多樣化，有些資料屬駕駛安全與碰撞警示性質，有些則屬加值訊息。  

此一複雜的車輛間形成的隨意網路可說參雜了位置、時間(時效)、資訊種類、交通環境等眾多變因，讓汽車通訊環境中的干擾問題變得更為詭譎多變。此一現象將不為用路人與車廠、甚至交通管理機關所樂見。因此眾多專家學者將研究方向轉移至解決上述問題，企圖在複雜多變的車輛隨意形成的通訊網路中，找尋可靠且合理的運作模式。近年來，隨著車用隨意網路(Vehicular Ad-Hoc Networks, VANet)在研究上的前瞻性與高應用價值，各國產官學界無不競相投入先期研發的行列；IEEE的DSRC研究團隊則針對「行車間車輛通訊」與「行車對路側通訊設備的通訊」定義約四十餘種相關應用，顯示國際上已普遍肯定VANet的重要性，並對相關研發投以高度重視。  

最後，由於車輛對外通訊以擷取各種外部訊息的需求日益殷切，舉凡RDS-TMC、GPS、蜂巢網路(Cellular)、廣播、WiMAX甚至WAVE/DSRC等不同頻段的通訊模組，將逐漸依使用者的不同需求漸次整合進入車載機架構，因而使車載機具備多模通訊介面(圖5)將成為日後必然趨勢。

資料來源：WAVE/DSRC Tutorial，工研院資通所整理(2008) 圖5　車載機多模式通訊架構

智慧型交通系統應用商機勃勃  

任職於Javits Convention Center的Jacob J.在參觀完今年11月中於紐約舉辦的第十五屆World Congress on ITS後表示，以美國VII計畫目前的發展狀況，前期階段最有可能率先商業化營運的應用，當屬高速公路電子收費(ETC)及車隊(Fleet)維運管理系統服務，其後才是與駕駛安全相關應用。  

由此觀之，以商業車隊為主的管理應用服務短期內將具有市場發展的潛力，尤其是幅員廣大、汽車工業發達的之地區，例如北美、歐洲大陸與中國大陸等地；此外，由於GIS朝向動態電子地圖架構的方向發展，與WAVE/DSRC車輛通訊技術的革新，將促使車隊營運與管理平台朝向多樣化功能的高度整合，這表示短期的車隊管理功能之車載設備系統結構將更趨複雜，行車電腦的運算能力也將大幅提升，才有能力處理並面對車隊從接受任務指派、任務出勤，到完成指派任務過程中繁複出現的各種狀況；此外由於WAVE/DSRC路側通訊設備單元的建置及涵蓋率將隨著ITS的發展而逐漸擴大，車輛在行經過程中將可隨時接收各種交通路況訊息，並進行反應，同時也可與行控中心保持連線，更有效維護車隊的服務品質。  

(本文作者任職於工研院資通所)