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系統識別號 U0002-1707200610333800
中文論文名稱 都市交通管理系統現場設備之無線通訊網路方案評選研究
英文論文名稱 A Study on Evaluation of Wireless Communication Network Alternatives for Urban Traffic Management Devices
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 運輸管理學系碩士班
系所名稱(英) Department of Transportation Management
學年度 94
學期 2
出版年 95
研究生中文姓名 劉文龍
研究生英文姓名 Weng-Long Liu
學號 693540378
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2006-06-15
論文頁數 153頁
口試委員 指導教授-范俊海
共同指導教授-陶治中
委員-林祥生
委員-范俊杰
中文關鍵字 多準則評估  無線通訊  模糊理論  都市交通管理系統現場設備 
英文關鍵字 Multi-attribute Evaluation  wireless communication network  Fuzzy Set Theory  Urban Traffic Management Devices 
學科別分類 學科別社會科學管理學
中文摘要 Thomas S.Kuhn 在1967年所著的「科學革命的結構」中首次提出「典範轉移」(Paradigm Shift)的觀念,其意義係指科學的發展過程並非演化,而是革命。當交通運輸產業的S曲線將達到成熟期時,就必須有「破壞性技術」(Disruptive Technology)的出現。參照以往鐵路運輸科技的演進過程,從蒸汽火車頭到電力火車頭的誕生,即顯示運輸傳輸網路將從有線(限)邁向無線(限)。ITS發展至今,結合無線通訊的成功案例屢見不鮮,從利用GPS和GPRS 的智慧公車動態系統到使用WLAN(Wireless Local Area Network;無線區域網路)和WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access;全球互通的微波存取)的交通區域無線管理和控制,無線交通號誌控制、無線即時交通資訊平台等應用服務已非紙上談兵。然而隨著無線系統日益演進,具有良好移動性、通訊成本較高且通訊頻寬較小的蜂巢式無線通訊系統(2.5G~3G)已不是唯一的選擇,當前WLAN(802.11)雖然不具有移動性,但其以低通訊成本和高頻寬的優點已成為許多交通無線資料傳輸的選擇方案之一。展望未來,具有高移動性和高頻寬傳輸率的WiMAX(802.16)和WiBro(Wireless Broaband)將異軍突起,屆時全世界的相關交通現場設備管理者將會有眾多可行的方案可供選擇。

目前國內外ITS的相關應用在選擇無線通訊網路方案時,尚無較為完善之評選方式,有鑑於此,本研究擬以擁有較成熟ITS現場設備的台北市為例,從不同性質(質化、量化、綜合)的評估方法及不同質量化指標層面中,尋找最適合的無線通訊網路方案,以改善單一指標與單一評估方法的缺點。本研究係以都市交通相關現場設備管理者的立場,利用多準則決策方法尋求最適合的無線通訊網路方案。主要的研究項目如下:1)蒐集並彙整分析目前國內外ITS現場設備之無線通訊發展現況;2)藉由群體決策及灰色統計方法,建立都市交通現場設備無線通訊網路評選方案之評估準則;3)運用折衷權重法獲得各方案評估準則之權重;4)編組五個多準則評估法(FAHP、FTOPSIS、FSD、MEQQD和FGRAY),以比較具有質化和量化特質的準則條件,從眾多無線通訊技術組合方案(GPRS、3G、WiBro、WLAN、WiMAX、Wireless Mesh等)尋求最適合都市交通路側設施無線通訊網路方案及成效較佳的評估方法。

本研究係依據功能、品質、成本和系統4個構面及16個準則進行評估,在考量整體現場設備的情況下,最佳方案為A8方案(2.5G/3G搭配WLAN/WiMAX),評估方法中則以MEQQD表現較佳。本研究最主要的貢獻在於針對都市交通管理現場設備,可評估出最適合的無線通訊網路方案以及較佳的評估方法,並建議規劃時程決策及整體評估流程。若以此為基礎,則日後可針對不同通訊技術的優點搭配各現場設備的需求,建構一完整的無縫式網路系統。
英文摘要 A new concept “Paradigm Shift” was presented in Thomas S. Kuhn’s ”The Structure of Scientific Revolutions” in 1967. ”Paradigm Shift” means the process of the science is the revolution, not the evolution. The evolution of transportation technology fits this concept likewise. Many developed countries have deployed wireless communication technologies to overcome drawbacks of high costs of wired line construction and transmission for traffic information services. It is anticipated that several wireless communication technologies with high mobility and data rate (WiMAX, WiBro) will be soon available for urban traffic control and management.

The main purpose of this study aims at proposing an evaluation process to identify feasible wireless communication network alternatives for urban traffic field devices. First, case studies of wireless communication technologies applying to urban traffic management are reviewed worldwide. Secondly, the criteria of the wireless communication network alternatives are set up with the help of group decision making and gray statistical methods. Thirdly, the weight of compromise is calculated to obtain the weight of evaluation for each alternative. Then, 5 multi-attribute evaluation models (FAHP, FTOPSIS, FSD, MEQQD and FGRAY) are chosen to compare standard conditions with qualitative and quantitative data. Finally, combinations of six types of wireless communication technologies (GPRS, 3G, WiBro, WLAN, WiMAX, Wireless Mesh Network) are made to identify the most appropriate alternative and the most feasible evaluation model of wireless communication networks for urban traffic management field devices.

Taipei is chosen as the empirical case study by using a hierarchy framework including four objectives (function, quality, cost and system) and 16 criteria. It is found that weight of cost is highest and weight of system is lowest for each alternative. The 8th alternative (2.5G/3G+WLAN/WiMAX) is found to be a comprehensive wireless communication network for the long-term choice. Considering standard conditions with quality and quantity criteria the most appropriate evaluation method is MEQQD. An evaluation mechanism similar to BCG model is also provided to depict the roadmap of deploying wireless communication networks for urban traffic management devices.
論文目次 目錄
頁次
中文摘要
英文摘要
致謝
目錄 I
圖目錄 III
表目錄 V

第一章 緒論 I
1.1研究動機 1
1.2研究目的 2
1.3研究範圍 2
1.4研究方法 3
1.5研究流程 4

第二章 文獻回顧 5
2.1無線通訊網路系統概況 5
2.1.1無線通訊網路架構 5
2.1.2無線通訊網路技術 11
2.1.3無線通訊網路資料交換方式 15
2.1.4無線通訊網路系統類別 19
2.2國內外應用無線通訊系統於現場設備概況 23
2.2.1國外概況 23
2.2.2國內概況 33
2.2.3小結 35
2.3北市都市交通現場設備資料傳輸概況 36
2.3.1北市都市交通現場設備通訊協定 36
2.3.2北市都市交通現場設備之通訊量分析 43
2.4通訊網路評選相關文獻 50
2.5多準則評選方法論相關文獻 53

第三章 研究方法 56
3.1指標篩選-灰色統計法 56
3.2權重訂定 58
3.2.1主觀AHP權重 59
3.2.2客觀熵權重 61
3.3.3折衷權重 61
3.3方案評選與比較 62
3.3.1 模糊理論 62
3.3.2質化法-模糊層級分析法(FAHP) 66
3.3.2量化法-模糊理想解類似度偏好順序評估法(FTOPSIS) 68
3.3.3綜合法-質化量化多準則評估法(MEQQD) 70
3.3.4綜合法-模糊綜合評析(FSD) 73
3.3.5綜合法-模糊灰色決策(FGRAY) 74
3.3.6方案評估比較衡量準則 76

第四章 研究設計 78
4.1研究設計及資料處理流程 78
4.2各構面及準則變數之操作定義 80
4.3通訊網路評選指標篩選 85
4.4準則權重之建立 88
4.4.1主觀權重 88
4.4.2客觀權重 90
4.4.3折衷權重 93

第五章 實證分析 95
5.1方案整體評估及分析 95
5.1.1 FAHP之評估分析 95
5.1.2 FTOPSIS之評估分析 99
5.1.3 MEQQD之評估分析 102
5.1.4模糊綜合評析之評估分析 106
5.1.5 FGRAY之評估分析 110
5.2方案結果比較及相關性 114
5.3小結 119

第六章 結論建議 122
6.1結論 122
6.2建議 123

參考文獻 124
附錄一 第一階段-指標問卷 128
附錄二 第二階段-權重問卷 139
圖目錄
頁次
圖1.4-1 方法流程圖 3
圖1.5-1 研究流程圖 4
圖2.1-1 蜂巢式系統概觀 6
圖2.1-2 Infrastructure Model示意圖 7
圖2.1-3 Ad-hoc Model示意圖 7
圖2.1-4 中央式架構示意圖 8
圖2.1-5 階層式架構示意圖 9
圖2.1-6 網路式架構示意圖 10
圖2.1-7 DSSS示意圖 11
圖2.1-8 FHSS示意圖 12
圖2.1-9 OFDM示意圖 13
圖2.1-10 FDMA示意圖 13
圖2.1-11 TDMA示意圖 14
圖2.1-12 CDMA示意圖 14
圖2.1-13 電路交換示意圖 15
圖2.1-14 電路交換流程 16
圖2.1-15 訊息交換示意圖 16
圖2.1-16 訊息交換流程 17
圖2.1-17 分封交換示意圖 18
圖2.1-18 封包格式示意圖 18
圖2.1-19 無線寬頻技術之比較 19
圖2.2-1 KDDI服務項目 23
圖2.2-2 各種通訊技術於行動辦公室之應用方式 24
圖2.2-3 MTA地區ATMS計畫 26
圖2.2-4 運輸無線通訊系統之示意 26
圖2.2-5 公車資料廣播系統之傳輸方式 27
圖2.2-6 NYCWireles無線交通控制系統 28
圖2.2-7 WiTec Alberta無線資訊可變標誌制系統 29
圖2.2-8 WCAM實例說明 30
圖2.2-9 Smartlink 整體架構 31
圖2.2-10 路口即時監控管理整體架構圖 31
圖2.2-11 Traffic light commucation systems示意圖 32
圖2.2-12 無線墾丁智慧城 33
圖2.2-13 網路新都續階計畫架構 34
圖2.2-14 94年北市無線網路涵蓋範圍 34
圖2.3-1 傳輸正常程序圖 38
圖2.3-2 傳輸錯誤程序圖 38
圖2.3-3 系統異常或通訊故障程序圖 39
圖2.3-4 目前交通控制各現場設備主要工作流程 43
圖2.3-5 公車動態架構圖 46
圖2.3-6 智慧型站台封包格式示意圖 47
圖2.5-2 多屬性決策分類圖 54
圖3.2-1 屬性權重求算法 58
圖3-2-2 指標權重的三角函數 60
圖3.3-1 三角模糊數 62
圖3.3-2 三角模糊數 的隸屬函數 63
圖3.3-3 11個等級語意變數的隸屬函數 65
圖3.3-4 質化量化準則評估流程圖 70
圖4.1-1 研究架構 78
圖4.1-2 資料流程處理 79
圖5.1-2 FTOPSIS方案績效比率 101
圖5.1-3 MEQQD方案績效值 105
圖5.1-4 模糊綜合評析方案績效比率 109
圖5.1-5 FGRAY方案績效比率 113
圖5.2-1 方案排序結果之MSE示意圖 114
圖5.2-2 方案排序結果之MAE圖 114
圖5.2-3 各評估方法之方案順序走勢圖 115
圖5.2-4 最佳方案一致性TOP示意圖 115
圖5.2-5 排序結果相同之方案數MATCH(%)示意圖 116
圖5.2-6 評估方法綜合比較項目優劣圖 118
圖5.3-1 評估流程示意圖 119
圖5.3-2 都市交通現場設備無線網路通訊系統BCG矩陣 120

表目錄
頁次
表2.1-1 蜂巢式網路系統架構表 5
表2.1-2 各類WLAN子規格比較 21
表2.2-1 運輸廣播系統傳輸方式 27
表2.2-2 各國現場設備與通訊結合之範例 35
表2.3-1 通訊協定內容格式示意圖 37
表2.3-2 碼框控制碼定義及用途 40
表2.3-3 「現場設備共用訊息」範例表 42
表2.3-4 號誌控制器訊息碼說明 44
表2.3-5 車輛偵測器種類 45
表2.3-6 車輛偵測器指令碼 45
表2.3-7 資訊可變標誌指令碼 45
表2.3-8 車機傳輸格式 47
表2.3-9 各類交通資訊傳輸量概述 48
表2.4-1 通訊系統評選文獻比較表 52
表2.5-1 多準則評選方法論文獻比較表 55
表4.2-1 各方案準則特性總彙整表 83
表4.2-1 各方案準則特性總彙整表(續) 84
表4.4-1 各產官學主觀權重值 88
表4.4-1 客觀權重排序表 92
表5.1-2 FAHP準則構面比重值 96
表5.1-3 FAHP各方案優劣比重值 97
表5.1-4 FAHP方案績效排序表 98
表5.1-5 FTOPSIS準則模糊正規化列 99
表5.1-6 FTOPSIS正理想解與距離 100
表5.1-7 FTOPSIS負理想解與距離 100
表5.1-8 FTOPSIS方案績效排序表 101
表5.1-9 MEQQD方案準則原序列表 102
表5.1-10 MEQQD準則標準化 102
表5.1-11 MEQQD質化量化準則優越程度 103
表5.1-12 MEQQD質化量化準則優越程度標準化列表 104
表5.1-13 MEQQD方案績效排序表 105
表5.1-14 模糊綜合評析之方案準則(Mean)模糊評判 106
表5.1-15 模糊綜合評析之方案準則(Low)模糊評判 107
表5.1-16 模糊綜合評析之方案準則(Upper)模糊評判 108
表5.1-17 模糊綜合評析方案績效排序表 109
表5.1-18 FGRAY方案準則原序列表 110
表5.1-19 FGRAY方案準則(Mean)標準暨模糊化表 110
表5.1-20 FGRAY方案準則(Low)標準暨模糊化表 111
表5.1-21 FGRAY方案準則(Upper)標準暨模糊化表 111
表5.1-22 FGRAY方案準則灰關聯及灰關聯度 112
表5.1-22 FGRAY方案績效排序表 113
表5.2-1 各評估方法之方案排序 116
表5.2-2 排序結果相同之方案數MATCH(%)列表 117
表5.2-3 不同評估方法之Spearman等級相關係數 117
表5.2-4 不同評估方法和比較結果優劣表 118

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論文使用權限
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