隨著北京,，上海等地不停車(chē)收費(fèi)（ETC）系統(tǒng)的開(kāi)通,，ETC系統(tǒng)已經(jīng)逐漸被普通老百姓所熟悉，成為大家議論的焦點(diǎn)話題,。本文主要探討了ETC系統(tǒng)的意義,，基于RFID技術(shù)的ETC系統(tǒng)組成，詳細(xì)介紹了最新的ETC系統(tǒng)解決方案,。

ETC系統(tǒng)的意義

不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)(ElectronicTollCollection,簡(jiǎn)稱ETC)是國(guó)際上正在努力開(kāi)發(fā)并推廣普及的一種用于道路,、大橋和隧道的電子收費(fèi)系統(tǒng)。RFID的5.8G產(chǎn)品應(yīng)用于高速公路的電子不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)中,，使廣大的車(chē)主實(shí)現(xiàn)不停車(chē)付費(fèi),。具體有如下優(yōu)點(diǎn)：

節(jié)省時(shí)間，提高收費(fèi)效率

實(shí)施不停車(chē)收費(fèi),，一方面,，可以允許車(chē)輛高速通過(guò)（幾十公里以至１００多公里），與傳統(tǒng)的人工收費(fèi)８秒出票相比較,，不停車(chē)收費(fèi)大大加快了高速公路收費(fèi)道口的通行能力,。據(jù)測(cè)算,，較人工收費(fèi)車(chē)道，ＥＴＣ車(chē)道通行能力將提高４～６倍,，從而減少車(chē)輛阻塞現(xiàn)象,。使用ETC系統(tǒng)從汽車(chē)用戶的角度來(lái)說(shuō)節(jié)省了時(shí)間，使行車(chē)更加安全,。從業(yè)主的角度來(lái)說(shuō)提高了收費(fèi)效率,。

節(jié)約能源，提高環(huán)保質(zhì)量

大幅降低收費(fèi)口的噪聲水平和廢氣排放,，降低環(huán)境污染,。這一條，從汽車(chē)用戶的角度來(lái)說(shuō)是省油,。從整個(gè)社會(huì)的角度來(lái)說(shuō)更加環(huán)保和更加綠色了,。

降低收費(fèi)管理費(fèi)用和基建費(fèi)用

使公路收費(fèi)走向電子化，減輕了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,，也可以減少收費(fèi)員出錯(cuò)的機(jī)會(huì)和參與舞弊的機(jī)會(huì),，堵住了收費(fèi)漏洞，節(jié)約了大量人力物力,，從而降低收費(fèi)管理的費(fèi)用,，有利于提高車(chē)輛的營(yíng)運(yùn)效益。這一條對(duì)業(yè)主的好處最大,。

提供交通管理數(shù)據(jù)和手段

通過(guò)實(shí)時(shí)采集的收費(fèi)數(shù)據(jù),，交通部門(mén)能及時(shí)掌握完整的路橋車(chē)流信息、收費(fèi)情況,，進(jìn)行交通量的合理分配,、整體疏導(dǎo)、管理,，為新建路橋提供科學(xué)依據(jù),。這一條有助于提高政府的交通管理水平。改善我們的出行質(zhì)量,。

中國(guó)ETC發(fā)展的進(jìn)展和現(xiàn)狀

隨著指導(dǎo)中國(guó)高速公路電子收費(fèi)應(yīng)用的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T20851《電子收費(fèi) 專用短程通信》在2007年3月17日的正式發(fā)布和交通部門(mén)的大力宣貫的推廣,。中國(guó)ETC發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)之爭(zhēng)終于告一段落。在這之前的歐洲標(biāo)準(zhǔn),，日本標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)標(biāo)之爭(zhēng),，915M產(chǎn)品，2.4G產(chǎn)品和5.8G產(chǎn)品之爭(zhēng)終于塵埃落地,。中國(guó)選擇了自己的國(guó)標(biāo),，選擇了5.8G。

標(biāo)準(zhǔn)既已確立,。中國(guó)的ETC產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用也蓬勃發(fā)展,。ETC產(chǎn)品的生產(chǎn)廠家已經(jīng)有十多家,。其中不乏能提供整體解決方案的廠家。到目前為止,，交通部組織開(kāi)展的京津冀和長(zhǎng)三角區(qū)域高速公路聯(lián)網(wǎng)不停車(chē)收費(fèi)示范工程進(jìn)展順利,，已經(jīng)在北京、上海,、江蘇、江西等地開(kāi)通運(yùn)營(yíng),，截止2009年1月,，開(kāi)通ETC車(chē)道的數(shù)在240條左右。

目前ETC的生產(chǎn)廠家,，多數(shù)都是規(guī)模較小,，產(chǎn)品總類較少的公司。整個(gè)ETC系統(tǒng)包括的產(chǎn)品很多,，除基建施工和收費(fèi)系統(tǒng)的清分算系統(tǒng)較成熟外,。ETC系統(tǒng)還包括OBU，RSU,，發(fā)行工具,，密鑰系統(tǒng)，ESAM,，PSAM和CPU卡等關(guān)鍵產(chǎn)品?，F(xiàn)在的廠家各自為政，缺乏彼此之間的緊密合作,。生產(chǎn)OBU和RSU的對(duì)密鑰系統(tǒng)不太了解,。生產(chǎn)CPU卡的對(duì)OBU和RSU不了解。目前的現(xiàn)狀,，需要出現(xiàn)更強(qiáng)有力的企業(yè)出現(xiàn),，對(duì)整體系統(tǒng)有全面的把握，成為整體解決方案的提供商,，進(jìn)而成為ETC服務(wù)的服務(wù)提供商,。當(dāng)前，握奇是中國(guó)唯一一家提供ETC的OBU,，RSU及相關(guān)系統(tǒng),，密鑰及相關(guān)系統(tǒng)，IC卡及相關(guān)系統(tǒng)的整體解決方案的提供商,。

ETC系統(tǒng)解決方案 

關(guān)鍵設(shè)備

適合中國(guó)國(guó)標(biāo)的雙片式主動(dòng)ETC系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備和系統(tǒng),，主要包括電子收費(fèi)車(chē)載單元OBU（RFID電子標(biāo)簽），電子收費(fèi)路側(cè)單元RSU,，嵌入式安全訪問(wèn)模塊ESAM,，電子收費(fèi)PSAM卡,，電子收費(fèi)IC卡和密鑰系統(tǒng)組成。其中,，RFID技術(shù)是ETC領(lǐng)域中重要的關(guān)鍵技術(shù),，使用該技術(shù)才能成功地進(jìn)行ETC系統(tǒng)的DSRC通訊，隨著該技術(shù)的發(fā)展和完善,，ETC系統(tǒng)將會(huì)得到充分的發(fā)展,。

OBU/RSU及相關(guān)系統(tǒng)

握奇提供的Quipass系列的OBU，RSU及相關(guān)系統(tǒng)主要包括OBU,，RSU及發(fā)行工具,。

產(chǎn)品采用5.8G頻段專用短程通信（DSRC, Dedicated Short Range Communication）技術(shù)進(jìn)行單向或雙向交互式通信，符合中國(guó)于2007年5月頒布的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T20851-2007,。 

RSU

Quipass 111型RSU是一款DSRC路側(cè)單元,。該款產(chǎn)品是遵循2007年5月最新出臺(tái)的ETC&DSRC中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T20851-2007設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品。
由高增益定向束控讀寫(xiě)天線和射頻控制器組成,。高增益定向束控讀寫(xiě)天線是一個(gè)微波收發(fā)模塊,，負(fù)責(zé)信號(hào)和數(shù)據(jù)的發(fā)送/接收、調(diào)制/解調(diào),、編碼/解碼,、加密/解密；射頻控制器是控制發(fā)射和接收數(shù)據(jù)以及處理向上位機(jī)收發(fā)信息的模塊,。



Quipass 111型RSU圖片


表1 Quipass 111型RSU特點(diǎn)

OBU

Quipass 011型OBU是一款主動(dòng)雙片式車(chē)載單元,。該產(chǎn)品遵循2007年5月最新出臺(tái)的ETC&DSRC中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T20851-2007設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，采用集成芯片的方案,。主要的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)品的一致性,，穩(wěn)定性好，頻率隨溫度漂移小,，產(chǎn)品生產(chǎn)方便,，免調(diào)試。

安裝于車(chē)輛前擋風(fēng)玻璃內(nèi)側(cè),。OBU主要存儲(chǔ)被標(biāo)識(shí)物體(如車(chē)輛,、集裝箱、貨物等)的信息（如ID信息,、身份信息,、屬性信息等）。作為與路側(cè)單元（RSU）的微波天線交互的通信中繼器,，IC卡和RSU的數(shù)據(jù)交換只有通過(guò)OBU才能完成,。


圖2  Quipass 011型OBU


表2 Quipass 011型OBU

發(fā)行工具

在ETC項(xiàng)目的應(yīng)用中，OBU的發(fā)行分為三個(gè)階段,，1,、初始化（這個(gè)環(huán)節(jié)在ITSC完成）,；2、省內(nèi)一次發(fā)行,；3,、省內(nèi)二次發(fā)行；這里所說(shuō)的發(fā)行設(shè)備實(shí)際上是完成省內(nèi)一次和省內(nèi)二次發(fā)行的工作?，F(xiàn)有的OBU生產(chǎn)廠家所提供的解決發(fā)行設(shè)備中可分為兩類,，第一類是發(fā)行和二次發(fā)行有一臺(tái)設(shè)備完成；第二類是一次發(fā)行采用聯(lián)機(jī)的臺(tái)式發(fā)行設(shè)備,，二次發(fā)行采用脫機(jī)手持發(fā)行設(shè)備來(lái)完成發(fā)行工作,。

本公司采用的方式是結(jié)合了上述兩類解決方案的優(yōu)點(diǎn)，提出新的解決方案：提供兩臺(tái)發(fā)行設(shè)備,，其中一臺(tái)發(fā)行設(shè)備，是一款臺(tái)式聯(lián)機(jī)的發(fā)行設(shè)備,，可以完成一次發(fā)行和二次發(fā)行的工作,；另一臺(tái)發(fā)行設(shè)備是一款手持式的發(fā)行設(shè)備，可以聯(lián)機(jī)使用也可以脫機(jī)使用,，完成二次發(fā)行的工作,。 

ESAM/PSAM及密鑰發(fā)行系統(tǒng)

ESAM產(chǎn)品

應(yīng)用在OBU中的ESAM的主要功能如下：
數(shù)據(jù)安全存儲(chǔ)功能；
數(shù)據(jù)安全讀取功能,；
硬件DES協(xié)處理器,；
TDES加解密計(jì)算功能；
TDES MAC計(jì)算功能,；
文件訪問(wèn)控制功能,；
拆卸判定標(biāo)志位安全設(shè)定功能。

該產(chǎn)品特點(diǎn)如下：
硬件平臺(tái)的安全性：安全等級(jí)高----高端產(chǎn)品 ITSEC E4級(jí),；ROM 和 EEPROM 安全,；真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器 RNG；DES 加速器及RSA協(xié)處理器,；高頻/低頻以及高壓/低壓檢測(cè),；數(shù)據(jù)加密及地址串?dāng)_；防DPA/SPA攻擊,；
DES算法的特點(diǎn)：擴(kuò)散和混亂的原則,； 分組加密體制；對(duì)稱密鑰密碼體制,；安全性強(qiáng),、密鑰管理強(qiáng)度大。

PSAM產(chǎn)品

專為交通行業(yè)如公交,、軌道,、高速公路等快速通行與交易的需求而產(chǎn)生,，經(jīng)過(guò)4-5 年的時(shí)間，擴(kuò)展到了很多領(lǐng)域和行業(yè),，形成了一種事實(shí)上的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用模式,。采用了高速PSAM 卡的ETC系統(tǒng)，有一套特殊的指令系統(tǒng)與安全機(jī)制來(lái)保證OBU的合法性,、有效性和交易安全認(rèn)證,。同時(shí)考慮到目前諸多機(jī)具對(duì)安全方面的需求和認(rèn)證方面的安全需求，高速PSAM 漸漸地融入了PKI 體系,，并可提供PK 功能,。