論電子收費?丈）系統專用短程通信（DSRC）工作方式王登才【摘要】China'srapideconomicgrowthhascausedincreasinglyserioustrafficcongestiontollstation,electronictollcollection(ETC)cangreatlyimprovetherateoftolllane.Thispaperintroducestheelectronictollcollection(ETC)dedicatedshortrangecommunication(DSRC)beganinimportantequipmentoftheworkingprincipleofOBE,focusesontheanalysisofthededicatedshort-rangecommunications(DSRC)activeandpassiveworkingmodetwokindsofworkmode,theresearchexpoundstheOBEdedicatedshortrangecommunication(DSRC)compatibilitymanagementinpassivemode,therealizationinRSE.%我國經濟的快速增長弓I發日益嚴重的收費站車輛擁堵問題，電子收費(ETC)可以極大地提高收費車道通過率。文章從介紹電子收費(ETC)專用短程通信(DSRC)中重要設備OBE工作原理開始，著重分析了專用短程通信(DSRC)主動和被動2種工作方式，研究闡述了OBE專用短程通信(DSRC)主被動工作方式在RSE上實現的兼容性管理。【期刊名稱】《江蘇科技信息》【年（卷），期】2015（000）012【總頁數】3頁（P57-59）【關鍵詞】收費;通信;主動;被動【作者】王登才【作者單位】江蘇長天智遠交通科技有限公司，江蘇南京210039【正文語種】中文論電子收費（ETC）系統專用短程通信（DSRC）工作方式王登才（江蘇長天智遠交通科技有限公司，江蘇南京210039）摘要：我國經濟的快速增長引發日益嚴重的收費站車輛擁堵問題，電子收費（ETC）可以極大地提高收費車道通過率。文章從介紹電子收費（ETC）專用短程通信（DSRC）中重要設備OBE工作原理開始，著重分析了專用短程通信（DSRC）主動和被動2種工作方式，研究闡述了OBE專用短程通信（DSRC）主被動工作方式在RSE上實現的兼容性管理。關鍵詞：收費；通信；主動；被動作者簡介：王登才（1968-），男，江蘇泰州，碩士，高級工程師；研究方向：信息、技術產業。1電子收費（ETC）概述電子收費系統英文名ElectroicTollCollectionSystem（ETCS），電子收費簡稱ETC。不停車、無人工操作、無現金交易是ETC過程3個主要特征。ETC系統是利用微波技術、電子技術、計算機技術、通信和網絡技術、信息技術、傳感技術、圖象識別技術等高新技術設備和軟件（包括管理）所組成的先進系統，以實現車輛無需停車即可自動地收取通行費用。ETC系統通過路側設備（RoadsideEquipment,簡稱RSE）、車載設備（OnBoardEquipment,簡稱OBE）內特有編碼信息，識別車型信息，通收費系統計算通行費用，并自動從賬戶中扣除通行費。我國目前使用RSE和OBE之間以微波專用短程通信（DedicatedShortRangeCommunication，簡稱DSRC）通信協議的數據交換方式和5.8GHZ微波無線傳遞手段（見圖1）,實現移動OBE與RSE之間安全可靠的信息交換。圖1電子收費（ETC）專用短程通信（DSRC）示意2車載設備OBET作原理車載設備OBE是電子收費的通行證，它類似于一個可查尋和寫入的身份證件，將它安裝在汽車前的擋風玻璃上，由安裝在路面上的RSE讀寫天線與OBE交流信息，讀出已有的信息、修改或寫入新的數據信息。目前，OBE分為3種類型：只讀型、讀寫型和帶智能卡型。各類OBE方框結構如圖2所示，一般由通信收發器、微處理單元、顯示器、蜂鳴器和電源組成，但各類卡的微處理單元的功能卻有較大區別。圖2OBE方框結構車載設備OBE結構中的通信收發器有接收/發射天線，接收回路中有檢波電路和解調器。喚醒收發器的微波激勵水平會在一定范圍內變動，為此設置電位判別器，根據設置的信號，輸出需要的能量信號，以喚醒處理單元工作。發射回路接收微處理單元送來的已調制信號，經功率放大后由天線發出。半雙TOBE，需要有一個觸發信號控制收、發天線的非同步工作，通信收發器功能方框如圖3所示。車載設備OBE面積有限，接收和發射天線大都做成微帶天線形狀。OBE底板厚度遠小于微波波長入，常用作微帶天線底板，用金屬沉積法在底板上生成矩形、圓形或其他形狀的輻射元，底板背面貼以金屬薄層作接地板，如圖4所示，天線體積小質量輕，工藝簡單，而且最大輻射線基本在平面的法線方向，易于實現圓極化和雙頻率工作，但頻帶窄，效率較低。圖3OBE結構中通信收發器方框圖4微帶天線3DSRC的主動式與被動式比較上文闡述了車載設備OBE結構原理，OBE與RSE之間DSRC通信工作方式可以分為主動式(ActiveDSRC)和被動式(PassiveDSRC)2種。主動式又稱為收發器系統，OBE和RSE均帶有電源和振蕩器，用來發射電磁波，當RSE向OBE發射詢問電磁波信號，OBE利用電池的能量將響應信號發回給RSE，發回信號功率較大，通信距離也較長。主動式可以全雙工通信，收發信號頻率不同。被動式又稱為異頻收發系統或反向散射系統，是指RSE發出具有一定能量的電磁波作為詢問信號，OBE接受后形成激勵源，在OBE內形成2V左右的直流電源，提供OBE內集成電路工作所需的穩定電壓，OBE被電磁波激活后進入通信狀態，利用RSE所發射的電磁波能量，切換到另一頻率反向發送給RSE的系統。被動式如為半雙工通信方式，收發信號頻率可以相同，發射能量來自于所接受的電磁波，可以不配備電源，其有效通信距離較短。4DSRC的主動式與被動式的應用ITS的國際標準的制定由ISO的TC204技術委員會負責。收費技術標準的制定由TC204技術委員會的第5工作組（WG5）負責，DSRC標準的制定由第15工作組（WG15）負責。1999年11月底，ITU-R/SG8通過日本5.8GHz全雙工主動式、歐洲CEN的5.8GHz和意大利的5.8GHz（全）雙工被動式3種DSRC標準。2000年，5.8GHz微波頻率已正式成為被ITU確認的用于ETC的國際標準。目前，國際上形成了以西方國家為代表的5.8GHz被動式和以日本為代表的5.8GHz主動式2種DSRC通信標準。我國于2002年7月公布了《關于使用5.8GHz頻段頻率事宜的通知》（信部無〔2002〕277號），2007年5月公布的國標GB/T20851.1-2007《電子收費專用短程通信》正式要求在我國電子收費中使用5.8GHz微波進行數據交換。在亞洲，日本多年前就放棄被動式DSRC,發展主動式DSRC技術，并將其作為國家標準；信息技術發達的韓國，也停止了多年的被動式DSRC的應用，全面開展了主動式DSRC技術的研究與應用。全球最大的封閉式高速公路ETC項目——馬來西亞北南高速公路，采用奧地利EFKON公司提供的主動式DSRC技術，并加入到馬來西亞IC卡一卡通應用系統。臺灣ETC經過多年論證，決定全部采用EFKON提供的主動式DSRC技術。在我國較早使用電子收費專用設備（RSE和OBE）的江蘇、廣東等高速公路基本上都使用了被動式，目前被動式較為便宜，歐洲的廠家多，性能穩定。表1DSRC的主動式與被動式比較5DSRC的主動式與被動式兼容性管理2007年4月10日，交通部下發《關于開展京津冀和長三角區域高速公路聯網不停車收費示范工程建設的通知》（交公路發〔2007〕161號），拉開了我國高速公路較大規模建設不停車電子收費車道的序幕。這次在京津冀和長三角區域高速公路需要大量的電子收費專用設備（RSE和OBE），這些設備完全由我國自主開發，還是像我國目前的汽車行業引進部分核心技術在國內生產、組裝，或是整體引進設備與我國自產設備同臺競爭，這都是要這次京津冀和長三角區域高速公路不停車收費示范工程需要解決的問題。如引進設備，歐洲、北美、日本DSRC通信標準工作方式又不一樣。我國自產設備，也存在是不是直接開發主動式的DSRC通信方式的子收費專用設備，另外自產設備由于開發時間短、大規模應用少，在安全、穩定、可靠上是否可以得到保證等問題。因ETC用戶存在一個市場培育的過程，用戶剛開始不多（我國早期上的幾條高速就因為使用不停車收費的車主很少，逐漸荒廢直至停用），工程伊始就大規模的投資，性價比需要考慮。先上較為便宜的被動式設備，待ETC用戶已占高速公路用戶一定的份額，況且系統設備的使用周期在一定年限后本身也需要升級，到時逐步調整到主動式設備上來也不失為一種辦法。為了我國各地根據具體情況使用主動式和被動式設備，在國標GB/T20851.3-2007中對主被動式設備進行了定義，將主動式設備定為B類，被動式設備定為A類，被動式設備主要滿足ETC系統的基本應用，主動式設備在滿足ETC基本應用的基礎上，還可滿足較高速率數據傳輸的應用。主動式設備和被動式設備通過信標服務表BST（BeaconServiceTable）實現兼容性管理，兼容性的實現在RSE端，即RSE支持主動式和被動式2類協議。國標GB/T20851.2-2007要求RSE和OBE之間的通信支持廣播和點對點2種方式。廣播方式下，RSE和OBE之間不需要建立專用通信鏈路，以廣播MAC地址作為鏈路標識，所有OBE都能接受RSE發出的消息。點對點方式下，RSE與OBE之間需建立專用通信鏈路，該鏈路以專用MAC地址作為唯一標識進行數據交換。RSE支持主動式和被動式2類協議，現以廣播方式通信為例實現RSE兼容性管理，示例如下：（1）RSE周期性廣播主動式和被動式車輛服務表VST（VehicleServiceTable）；（2）主動式OBE或被動式OBE響應VST；（3）RSE判斷OBE類型；（4）RSE與該OBE建立專用鏈路，并按照確定的協議（主動式或者被動式）進行后續通信。參考文獻[1]翁小雄.高速公路機電系統[M].北京：人民交通出版社，2000.[2]王智.國際電聯ITU關于ITS的研究[J].中國公路?交通信息產業，2002（2）:13-15.（責任編輯趙紅）TheElectronicTollCollection(ETC)SystemofDedicatedShortRangeCommunication(DSRC)ModeWangDengcai（JiangsuItsskyTechnologyCo.,Ltd.,Nanjing210039,China）Abstract:China'srapideconomicgrowthhascausedincreasinglyserioustrafficcongestiontollstation,electronictollcollection（ETC）cangreatlyimprovetherateoftolllane.Thispaperintroducestheelectronictollcollection（ETC）dedicatedshortrangecommunication（DSRC）beganinimportantequipmentoftheworkingprincipleofOBE,focusesontheanalysis