智慧型運輸系統(Intelligent Transportation System, ITS)是運用電子、資訊、通訊與控制等科技，促使有限之運輸資源發揮其最大 效用的系統，而電子收費(Electronic Toll Collection, ETC or Electronic Fee Collection, EFC)系統更是ITS中重要的一環，因為它不僅降低收費管理的營運成本，更可提升車流的順暢，以減少交通瓶頸、汽車排放之空氣污染，將有助於用路環境之優質化。
IEEE 1609系列標準為電機電子工程師學會(IEEE)針對車用環境無線存取(Wireless Access in Vehicular Environments, WAVE)所提出的一種以802.11p為通訊協定基礎的車載專用短距離通訊(Dedicated Short Range Communication, DSRC)機制，以符合ITS的相關應用，包括車間(Vehicle to Vehicle, V2V)、車路(Vehicle to Roadside, V2R)等。整個IEEE 1609系列標準架構如圖1所示。
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資料來源：IEEE 1609.11(2010)
圖1 IEEE 1609系列標準架構圖 |
其中，1609.11是屬於WAVE上層(Higher Layer)的一種標準，其目的在於規範WAVE環境中ITS應用的資料交換，最主要是針對車載單元(Onboard Unit, OBU)及路側單元(Roadside Unit, RSU)間的電子付費服務(Electronic Payment Service, EPS)，包括ETC/EFC。
1609.11僅規範技術互通性
ETC/EFC已經行之有年，稱得上是一種成熟的DSRC技術應用，並獲得國際標準化組織(ISO)的支持，制定相關的標準來確認其互通性，如ISO 14906及ISO 15628等。對WAVE系統而言，只是將傳輸媒介換為5.9GHz的DRSC，並修改必要之內容。因此，1609.11的任務便非常明確，僅規範技術互通性的基礎，但並不提供互通性的解決方案，亦不重新定義EPS的行為。
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資料來源：IEEE 1609.11(2010)
圖2 以WAVE為基礎的付費裝置 |
在1609.11的規格中，只描述如何利用WAVE通訊機制於付費裝置間交換資訊，如帳戶資料、身分資料、發票及付費證明如收據。為此，對於一個以WAVE為基礎的付費裝置，其架構將如圖2所示。
其中，對於電子付費應用而言，其將包含一個應用核心(Application Core)及一個WAVE介面應用層(WAVE Interface Application Layer, WIAL)。前者專司與應用相關的處理，而後者則負責應用核心與WAVE協定堆疊(Stack)間的資料處理與傳遞。WAVE介面應用層與部分系統中的付費服務(Payment Service)可透過1609.3 WAVE管理實體(WAVE Management Entity, WME)的服務存取點(Service Access Point, SAP)、傳輸服務存取點(Transfer Service Access Point, TSAP)或WAVE短訊息(WAVE Short Message, WSM)SAP，與WAVE協定堆疊交換資料；而付費服務也可直接提供服務給應用核心或WAVE介面應用層。
整體而言，電子付費應用可藉由1609.3所規範的WSM或使用者資料流協定(User Datagram Protocol, UDP)來收送付費資料，而其所需之資料安全機制也可以由Payment Service透過1609.2所提供的機能來完成。
以不同處理流程因應各種付費系統
取決於付費系統的不同類型，電子付費的資訊可能需要不同的處理流程。就EPS資料的交換模式，1609.11允許直接模式(Direct Mode)或間接模式(Indirect Mode)，分別如圖3及圖4所示。前者的EPS資料是在收送兩端的付款服務(Payment Services)間直接透過對應之WAVE協定堆疊來交換；而後者的EPS資料則是在收送兩端的付費服務間透過對應之應用程式來交換。
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資料來源：IEEE 1609.11(2010)
圖3 Direct EPS Communication Mode |
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資料來源：IEEE 1609.11(2010)
圖4 Indirect EPS Communication Mode |
此外，對任何電子付費服務而言，在過程中可能需要付款人(User或Payer)或收款人(Payee)來核可，交易始能完成。而這便衍生出四種的可能組合(圖5)，1609.11也必須能支援這些可能性。
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資料來源：IEEE 1609.11(2010)
圖5 四種核可組合 |
與既有ETC/EFC標準接軌
如前所述，ETC/EFC屬於電子付費系統的一種應用，在ISO 14906與ISO 15628已 有相當完備的規範。為了於WAVE系統的應用層能順利與ISO 14906/15628接軌，1609.11制定出如圖6的架構，並要求其EPS資料的交換模式為間接模式及User and Payee Pre-approval模式。其他相關銜接規範還包括：
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資料來源：IEEE 1609.11(2010)
圖6 WAVE系統下的ETC/EFC應用架構 |
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資料來源：IEEE 1609.11(2010)
圖7 ETC/EFC初始階段的訊框交換 |
另外，如圖7～8所示，ISO 14906所規範的信標服務表(Beacon Service Table, BST)與其他附屬資訊，可藉由1609.3 WAVE服務廣播 (WAVE Service Advertisement, WSA)中的提供者服務本文(Provider Service Context, PSC)來傳遞；而其他規範之傳輸-應用服務資料單元(Transfer-Application Service Data Unit, T-ASDU)也將透過1609.3 WSMP的資料訊框(Data Frame) 來傳遞。至於ISO 15628所規範的邏輯鏈結控 制識別碼(Logical Link Control Identifier, LID)，則將由WAVE協定堆疊以合適的媒體存取控制(Medium Access Control, MAC)位址來取代。
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資料來源：IEEE 1609.11(2010)
圖8 WAVE系統下的ETC/EFC運作流程 |
為了確保WAVE能夠與ISO 14906/ 15628順利銜接，相關的函式必須存在一種對接關係，而1609.11也必須提供SAP供上層電子付費應用來觸發相關函式。表1列出WAVE與WIAL函式的對照表；圖9與表2則列出WIAL與Payment Service的SAP所會使用到的基本函式(Primitives)。
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資料來源：IEEE 1609.11(2010)
圖9 1609.11所規範的服務存取點 |
可望成為電子付費
服務標準
1609.11標準在工作群組成員的熱烈討論下，已經從2009年6月的D1.0發展到今日的D4.0(2010年5月)。預計在2010年的下半年將發展到D5.0，之後便提交標準審議委員會(Review Committee, RevCom)，期成為WAVE系統中電子付費服務的標準。屆時，在ETC/EFC相關領域或將激發出更多的創新應用，請大家拭目以待。
(本文作者任職於資策會新興智慧研究所)