Kiến trúc hệ thống ITS do một số yếu tố hình thành như: chủ thể người dùng, chủ
thể dịch vụ, dịch vụ người dùng, chức năng hệ thống, kiến trúc logic, kiến trúc vật lý (xem bảng 2.1.2).
a. Chủ thể người dùng
Đâylà người sử dụng chính của các dịch vụ, là chủ thể quyết định chính tại một
lĩnh vực dịch vụ nào đó. Khái niệm người sử dụng ở đây hiểu rất rộng rãi,có thể là bất cứ cá nhân,tập thể,khu vực cơng hay tưnhâncó nhu cầu sử dụng.
Bảng 2.1.2.Yếu tố cấu thành kiến trúc hệthống ITS
Tên yếu tố Tác dung (và quan hệ dịch vụ)
1 Chủ thể người dùng Đối tượng phục vụ đồng thời là chủ thể quyết định lĩnh vực dịch vụ
2 Chủ thể dịch vụ Người cung cấp dịch vụ
3 Dịch vụ người dùng Dịch vụ có thể cung cấp của hệ thống
5 Kiến trúclogic Tổ chức của chức năng hệ thống ITS nhằm cung cấp dịch vụ người dùng
6 Kiến trúc vật lý Chỉ rõ việc cung cấp cụ thể các dịch vụ như thế nào
7 Góithiết bị Nhóm các chức năng của một hệ thống với nhau thành một “thiết
bị hoạt động được"bao gồm cả phần cứng và phần mềm
8 Góidịch vụ Được xác định từ một số gói thiết bị cần thiết làm việc cùng
nhau (thường là qua hệ thống con khác nhau)để cung cấp một dịch vụ ITS cho trước
b. Chủ thể dịch vụ
Đây là người cung cấp dịch vụ. Quan hệ giữa chủ thể người dùng và chủ thể dịch vụ là q uan hệ được phục vụ và phục vụ. Xác định rõ ràng quan hệ này tức làm sáng tỏ mối quan hệ cung cầu tương quan song phương, đây là việc tiến hành phân tích nhu cầu của dịch vụ người dùng, định nghĩa dịch vụ người dùng làm tiền đề và cơ sở cho
các dịch vụ con cho người dùng.
c. Dịch vụ người dùng
Đây là các yêu cầu đối với hệ thống ITS đứng trên góc độ người dùng đưa ra, tức
là quá trìnhđịnh nghĩa các vấn đề. Dịch vụ người dùng là cơ sở của kiến trúc hệ thống ITS, nó quyết định kiến trúc hệ thống có hồn chỉnh hay khơng, có đáp ứng đầy đủ yêu
cầu người dùng hay không; chức năng hệ thống là những dịch vụ mà hệ thống ITS có
thể đáp ứng đối với yêu cầu người dùng, cần phải có các dạng chức năng xử lý cụ thể.
Các dịch vụ thường được gộp thành các nhóm dịch vụ như đã nêu trong Chương 1.
Xác định danh sách này là việc làm đầu tiên khi bắt đầu xây dựng kiến trúc ITS.
d. Chức năng hệ thống hay “Yêu cầu đối với dịch vụ của người sử dụng” (User
Service Requirements)
Mỗi dịch vụ người sử dụng lại cần có một số chức năng cần xác định rõ những chức năng cụ thể, gọi là “Yêu cầu đối với dịch vụ” Danh sách các “Yêu cầu” này chính là các địi hỏi cơ bản để từ đó xây dựng hệ thống kiến trúc ITS quốc gia.Ví dụ, dịch vụ “Điều khiển giao thơng” có bốn “chức năng chính”: Tối ưu hóa dịng lưu
thơng; (2) Giám sát dịng giao thơng; (3) Điều khiển dịng giao thơng và (4)Cung cấp
thơng tin liên quan.Chức năng “Tối ưu hóa dịng lưu thơng” lại được chia chia thành nhiều chức năng, trong đó có chức năng “Có sử dụng chiến lược tối ưu”, chức năng này lại có thể tách thành nhiều chức năng con hơn nữa.Việc lập danh sách rất chi tiết này địi hỏi cơng sức rất lớn nên các nước thường dựa vào kết quả của các quốc gia đi trước.
e.Kiếntrúc Logic (Logical Architecture)
Kiến trúc Logic định nghĩa một tập các chức năng (hoặc các quá trình) và các
thực thể phức tạp và các mối quan hệ. Nó tập trung vào việc mơ tả các q trình chức năng và luồng thơng tin của hệ thống.
Hình 2.1.1.Lưu đồ kiến trúc Logic
Kiến trúc Logic xác định việc chuyển giao dữ liệu trong không gian hệ thống, nhằm hoàn thành các dịch vụ mà cấu thành các tầng logic. Nó dựa theo các loại dịch vụ người dùng ITS, chức năng ITS cần có và các quy phạm (kỹ thuật) cần thiết, từ đó
định nghĩa tin tức được chuyển giao giữa các bộ phận chức năng. Kiến trúc logic giúp
xác định các chức năng hệ thống và luồng thông tin, phát triển và hướng dẫn về yêu cầu chức năng cho các hệ thống mới và cải tiến. Kiến trúc Logic này độc lập với các tổ
chức và cơng nghệ,nghĩa là, nó khơng xác định ở đâu hoặc do ai mà chức năng được
thực hiện trong hệ thống, cũng như không xác định cách thức mà chức năng này sẽ được thực hiện.
f. Kiến trúc vật lý(Physical Architecture)
Đây là cách nhìn hệ thống ITS theo quan điểm vật lý (khác so với chức năng). Nó
phác cho biết một thực thể vật lý (mặc dù không phải là một thiết kế chi tiết) sẽ như thế nào để hệ thống có thể cung cấp các chức năng cần thiết. Kiến trúc vật lý thực thể
hố, mơ hình hố các chức năng trong kiến trúc logic, đem các chức năng quy thành các hệ thống và hệ thống con có tính trực quan. Kiến trúc vật lý là kết quả quá trình
gán các chức năng trong kiến trúc logic với các đối tượng vật lý.
Hình 2.1.2 chỉ ra quá trình chuyển đổi từ ki ến trúc logic sang kiến trúc vật lý. Từ
hình có thể thấy, hệ thống con M trong kiến trúc vật lý thực hiên chức năng A và B trong kiến trúc logic, hệ thốngcon N kiến trúc vật lý thực hiện chức năng C và D trong kiến trúc logic. Luồng dữ liệu trong kiến trúc logic được kết hợp lại để định nghĩa hai cổng giao tiếp của hệ thống con M và N.
Hình 2.1.2. Chuyển đổi từ kiến trúc logic sang kiến trúc vật lý
Ngoài ra, các luồng dữ liệu (từ kiến trúc Logic) có nguồn gốc từ một hệ thống con vàkết thúc tại hệ con khác được nhóm lại với nhau thành dòng vật lý (còn gọi là dòng kiến trúc). Như vậy, dịng kiến trúc có thể chứa một hoặc nhiều dịng dữ liệu chi tiết. Các dịng kiến trúc và các u cầu thơng tin liên lạc của chúng xác định nên các giao
diện cần thiết giữa hệ thống con. Xây dựng kiến trúc vật lý sẽ giúp xác định các thông
tin liên lạc mong muốn và tương tác giữa các tổ chức quản lý giao thơng vận tải khác nhau.
g.Gói thiết bị(Equipment Packages)
Thuật ngữ "gói thiết bị" được sử dụng trong kiến trúc ITS để nhóm các chức năng
của một hệ thống với nhau thành một “thiết bị hoạt động được" bao gồm cả phần cứng và phần mềm. Mức độ tích hợp vào nhóm sẽ dựa vào các dịch vụ cần dùng và sự cần
thiết để thích ứng với mức độ khác nhau của chức năng bên trong.Các gói thiết bị có liên quan chặt chẽ với các gói dịch vụ (sẽ được thảo luận sau). Kiến trúc ITS quốc gia Hoa kỳ xác định có 233 gói thiết bị. Tập cụ thể các gói thiết bị được xác định là chỉ đơn thuần là minh họa và không phải cách duy nhất để kết hợp các chức năng trong
một hệ thống con.
h.Gói dịch vụ(Service Packages)
Nhiều dịch vụ người sử dụng quá rộng, không thuận tiện trong việc lập kế hoạch triển khai thực tế. Ngồi ra, chúng thường khơng dễ dàng để khớp vào các mơi trường thể chế hiện có và khơng phân biệt chức năng chính với phụ. Để giải quyết những vấn đề này (và để hỗ trợ việc tạo ra các dịch vụ dựa trên kiến trúc của hệ thống),các dịch vụ được ghép thành từng khối gọi là "gói dịch vụ". Các gói dịch vụ được xác định từ một số gói thiết bị cần thiết làm việc cùng nhau (thường là qua hệ
Như vậy,các gói dịch vụ được thiết kế để giải quyết / đáp ứng một hay một số nhiệm
vụ/ nhu cầu giao thơng vận tải cụ thể.
Hộp2.1.5.Ví dụ về gói dịch vụ
Xét dịch vụ người dùng có tên là "Điều khiển giao thơng".
Trong dịch vụ này có gói dịch vụ như là "Phục vụ xe có tín hiệu ưu tiên"với một số chức
năng như “Cấp đèn xanh cho xe ưu tiên” và"Mở đường khẩn cấp".
Dịch vụ này,như mọi dịch vụ khác, cịn có thể chia thành gói theo:
Chức năng cơ bản(chẳng hạn như chức năng “Giám sát giao thơng”,có các gói dịch vụ như"Giám sát mạng lưới", "Giám sát thăm dị"và nhiều gói khác);
Thể chế(chia theo chức năng của các cơ quan khác nhau);
Cấp chức năng của dịch vụ.
Nói cách khác, gói dich vụ là một trong các mảnh ghép tạo nên các dịch vụ cho người sử dụng trong kiến trúc ITS quốc gia. Các “mảnh ghép” này khơng trùng nhau và cùng nhau phủ kín tất cả các dịch vụ cho người sử dụng.Như vậy, gói dịch vụ có căn nguyên trực tiếp trong định nghĩa của kiến trúc ITS. Hầu hết gói dịch vụ được tạo thành từ các gói thiết bị dưới dạng hai hay nhiều hệ thống con.
Xácđịnh xong Gói dịch vụ là điều kiện tiên quyết cho nhiều công việc quan trọng về sau, trong đó có việc Xây dựng Quy hoạch tổng thể và Xác định các đối tượng tiêu
chuẩn hóa cần thiết.
2.1.5. Việc xây dựng kiến trúc ITS quốc gia
2.1.5.1. Xây dựng kiến trúc ITS quốc gia: hai bài học
Kinh nghiệm trên thế giới chứng tỏ, việc xây dựng kiến trúc ITS quốc gia là cần thiết nhưng không dễ dàng.Có hai bài học kinh nghiệm như sau:
+ Việc xây dựng kiến trúc ITS quốc gia phải do nhà nước đứng ra chủ trì với sự tham gia của rất nhiều bên liên quan.Trách nhiệm xây dựng và thực hiện kiến trúc ITS quốc gia là của các cấp quản lý nhà nước. Chính quyền đứng ra tập hợp các bên liên
quan (giao thông vận tai, cảnh sát, nhà sản xuất, nhà khoa học, người sử dụng…) để cùng nhau xác định kiến trúc này. Sau đó,cơ quan Giao thơng duy trì việc theo dõi và hướng dẫn thực hiện kiến trúc này;
+ Ngay đối với các nước đã phát triển, v iệc xây dựng thiết kế kiến trúc ITS quốc
gia của hệ thống là một quá trình đầu tư lâu dài và tốn kém. Từ tháng 9 năm 1993, Bộ
Giao thông Mỹ đã bắt đầu một chương trình kéo dài 33 thángđể xây dựng kiến trúc hệ
thống. Kiến trúc hệ thống quốc gia Mỹ được công bố mùa hè năm 1996 với hơn 5000 trang mô tả. Vào tháng Sáu năm 1996, họ đã cơng bố một dự án chuẩn hóa ITS kéo dài
5 năm với danh sách hơn 44 hạng mục ưu tiên chuẩn hóa, bao gồm cả các luật thơng
tin giữa các hệ thống. Nhật Bản, Châu Âu cũng có một chương trình quốc gia khổng lồ
tương tự để xây dựng kiến trúc hệ thống ITS quốc gia. Tuy nhiên, với lợi thế của người đi sau, Việt Nam có thể rút ngắn q trình này bằng cách tiếp thu những gì các nước đã làm được.Ví dụ,thay vì việc định nghĩa từ đầu những chi tiết của các dịch vụ
người dùng, chúng ta có thể sử dụng danh sách sẵn có của nước ngồi rồi lọc ra những gì cần thiết.
2.1.5.2. Cách thức tiếp cận xây dựng “Kiến trúc ITS quốc gia”
Có những cách thức tiếp cận cơ bản khác nhau để tạo ra và thực hiện kiến trúc ITS
quốc gia:
+Kiến trúc khung ITS châu Âu (European ITS Framework Architecture, được gọi
tắtlà FRAME);
+ Kiến trúc quốc gia ITS của Hoa Kỳ;
+ Các cách thức khác (nhiều quốc gia dựa theo Kiến trúc ITS Hoa Kỳ thêm vào những thay đổi, bổ sung. ví dụ như Nhật Bản).
Khác biệt chủ yếu của hai cách thức tiếp cận đầu tiên nằm trong nhu cầu áp dụng và sự linh hoạt khi sử dụng chúng.Thách thức mà châu Âu phải đối mặt là trên thực tế
là có rất nhiều quốc gia khác nhau với nhu cầu khác nhau và do đó khơng thể tạo ra
một kiến trúc phổ quát phù hợp cho tất cả. Vì lý do này, xuất hiện kiến trúc khung ở cấp độ tồn châu Âu; rồi từ đó, kiến trúc quốc gia hoặc khu vực có thể được tạo ra bởi
các quốc gia cụ thể dựa trên các yêu cầu của riêng họ. Như vậy, kiến trúc ITS có thể thay đổi từ thành viên EU này sang thành viên khác.
Trái lại, Hoa Kỳ, tuy có nhiều bang, nhưng có chung chính quyền liên bang. Vì vậy, họ có một kiến trúc ITS quốc gia cố định, việc sử dụng đó là bắt buộc nếu một bang nào đó muốn nhân được hỗ trợ tài chính của liên bang để triển khai. Đương
nhiên, nếu một bang nào muốn có riêng kiến trúc ITS của riêng mình thì cũng được, nhưng thường các bang lựa chọn kiến trúc ITS của họ phù hợp với kiến trúc ITS
chung.Như vậy,dù nguồn kinh phí nào thì các ứng dụng ITS vẫn khớp được với nhau. Đây cũng là trường hợp của Singapore, Australia.
Kiến trúc ITS quốc gia của Nhật Bản có cách tiếp cận tương tự như Mỹ và C hâu
Âu nhưng với một ngoại lệ quan trọng: thay vì áp dụng phương pháp phân tích cấu trúc như ở Mỹ trong phát triển kiến trúc, ITS Nhật Bản thông qua các phương pháp
hướng đối tượng9, trong đó có thể có lợi thế làm cho nó dễ dàng hơn khi thay đổi và
mở rộng trong tương lai. Vì sự khác biệt này, khơng có sự tương ứng một-một giữa các kiến trúc ITS của Mỹ và kiến trúc ITS của Nhật Bản.
2.2. Nghiên cứu kiến trúc ITS đã và đang được triển khai tại châu Âu và Hoa Kỳ
Vớicácnước phát triển,kiến trúc ITS rất được coi trọng. Họ coi việc xây dựng và thực hiện Kiến trúc ITS quốc gia là một trong các công việc quản lý nhà nước.
9Hướng đối tượng là thuật ngữ thông dụng hiện thời của ngành công nghiệp phần mềm. Lối tiếp cận hướng đối
tượng là một lối tư duy về vấn đề theo lối ánh xạ các thành phần trong bài tốn vào các đối tượng ngồi đời thực.
Với lối tiếp cận này, chúng ta chiaứng dụng thành các thành phần nhỏ, g ọi là các đối tượng, chúng tương đối
độc lập với nhau. Sau đó ta có thể xây dựng ứng dụng bằng cách chắp các đối tượng đó lại với nhau. Ví dụ là trò
2.2.1. Kiến trúc ITS tại châu Âu
Tại châu Âu, Ủy ban châu Âu (EC) là cơ quan phụ trách. Là một lực lượng đặc nhiệm của DRIVE II (Cơ quan quản lý cơ sở hạ tầng chuyên dụng đường bộ cho xe
an toàn tại Châu Âu II), với mục đích là tăng tính an tồn và hiệu quả giao thơng vận
tải và giảm tác động đối với môi trường bằng cách cải thiện cơ sở hạ tầng, họ thành lập tổ chức SATIN (System Architecture and Traffic Control Integration - Kiến trúc hệ thống và tích hợp điều khiển giao thơng) vào năm 1994 để kiểm tra các phương pháp nhằm xây dựng một kiếntrúc hệ thống liên quan đến giao thông đường bộ.
Sau khi hồn thành chương trình DRIVE II, EC bắt đầu chương trình T -TAP
(Transport-Telematics Application Programme Chương trình ứng dụng cơng nghệ
Giao thông vận tải- Viễn thông). Một trong những hoạt động của nó có tên CONVERGE (hội tụ), là các phương pháp kiểm tra kiến trúc hệ thống. Họ cải cách các
phương pháp kiểm tra trong tổ chức SATIN, và sau khi nghiên cứu, chuẩn bị, họ bổ sung vận tải đường sắt, vận tải đường thủy, đường hàng không và các ngành giao thơng vận tải khác ngồigiao thơng đường bộ thêm vào kiến trúc hệ thống.
Do đó, EC sau khi tiến hành nghiên cứu vàứng dụng (R & D) chủ yếu về các
phương pháp xây dựng kiến trúc hệ thống, đã áp dụng các kết quả nghiên cứu các
phươngpháp vào việc xây dựng một hệ thống kiến trúc xuyên Châu Âu cho mạng lưới KAREN (Keystone Architecture Required for European Networks Kiến trúc nền tảng cần cho các mạng lưới Châu Âu).
Mục lĩnh vực hành động 2.3 trong Kế hoạch Hành động ITS của EU đòi hỏi việc
sử dụng các kiến trúc ITS để hỗ trợ các mục tiêu châu Âu của kế hoạch. Kiến trúc Khung ITS châu Âu, với tên gọi Kiến trúc FRAME, được ra đời bởi dự án KAREN
(1998-2000) do EC tài trợ,cung cấp một cơ sở phù hợp với nhiệm vụ này.