宋群棠

摘 要：本文结合了智能交通系统重要组成部分的电子收费系统的工作原理、发展状况及趋势，不停车收费系统结构、专用短程通信技术（DSRC）的通信协议和国内外的DSRC标准化进程，对中国的DSRC标准与国际主流DSRC标准进行了比较，分析了DSRC技术在不停车收费系统实际应用中出现的问题，并提出了改进措施和建议。

关键词：专用短程通信；ETC；应用

1.前言

作为当今世界研发热点的智能交通系统（简称ITS）重要组成部分的ETC技术是解决收费道路上交通拥挤、堵塞和其它弊端，提高现有道路运行安全和效率的重要手段，也是日益增长的环保需要。

2.ETC简介

2.1ETC系统的工作原理和体系架构

ETC的工作原理是，当车辆通过收费站时，它通过安装在车辆挡风玻璃上的车载电子标签OBU和安装在车辆ETC车道上的微波天线RSU收费站。微波专用短程通信，收集支付车辆信息，使用计算机联网技术和银行进行数据传输和后台结算。系统体系结构主要包括ETC结算服务系统和ETC车道系统。

2.2结算服务

2.2.1密钥发行系统从目前来看，主要有两种密钥系统。一个是交通部的重点发行系统，另一个是各省份自己的增值应用系统。建立一个完整的密钥系统需要大量的资金。手动收费系统的关键系统比较简单，安全等级也较低。重点发行制度必须达到银行的安全水平，对一些省份来说不难。

2.2.2发放非现金支付卡和电子标签

将钥匙卡连接到用户卡和相关电子标签发行时，面临的问题之一是如何更有效地整合行业内的主流卡片和电子标签。在发布过程中，需要进行安全控制，并且必须执行多项认证，以通过使用各种复杂的指令序列来不断提高安全级别。这对系统开发人员的技术水平提出了很高的要求。

3.DSRC技术和标准介绍

3.1专用短程通信技术是实现OBU与RSU之间信息传输、交换的无线通信系统，提供了车辆信息与路侧设备互联互信的传输协议。

物理层规定了DSRC通信系统的机械，电气，功能和过程参数，以激活，维护和释放通信系统之间的物理连接。数据链路层开发了媒体访问和逻辑链路控制方法，定义了诸如访问共享物理介质，寻址和错误控制操作，建立和移除数据链路以及数据错误检测和纠正等基本操作。应用层在数据链路层提供服务的基础上提供特定的应用服务，如实现通信初始化和发布过程，广播服务支持以及远程应用相关操作。

3.2DSRC中国标准

中国的ISO/TC204技术委员会向交通部无线电管理委员会提出了将5.8GHz频段划分给智能交通系统的短距离通信（包括ETC收费系统）。中国电子收费短距离通信标准对DSRC协议的物理层，数据链路层和应用层作了详细规定，并对物理层主要参数的测试方法作了相关规定。物理层技术要求包括上行链路和下行链路的技术要求。数据链路层需要能够为不同的通信设备分配地址，并实现基于该地址的共享信道，错误帧检测和恢复以及数据流控制等子功能。数据链路层分为媒体访问控制子层（MAC）和逻辑链路控制（LLC）子层。该标准规定了链路层的关键参数，信息帧格式和封装模式，MAC控制域，MAC子层和LLC子层。

4.专用短程通信技术在ETC中应用问题分析

4.1ETC设备的可靠性

ETC设备的可靠性主要指OBU和RSU的运行可靠性，包括射频性能的可靠性和设备长期使用的可靠性。与一般电子设备相比，DSRC规定的5.8GHz射频模块是ETC的专用微波频段。一般消费电子RF模块不能满足应用要求。在早期的射频模式设计中，采用介质谐振天线方案和完全分立器件方案来实现唤醒和数据接收信号放大电路。由于介质谐振天线谐振腔是开放结构，其谐振频率很容易受到温度和安装环境因素的影响，并且所有分立器件感知唤醒和数据接收信号放大电路的器件离散型可能导致灵敏度一致性因此，射频模块中的频率精度，发射功率，接收灵敏度，唤醒灵敏度和唤醒时间等参数很容易受到温度，湿度和安装等因素的影响，从而导致较大的偏差。

4.2邻道干扰

所谓的相邻信道干扰是指一个通道上的RSU阅读器读取相邻通道的高端OBU，导致交易发生在非目的通道，影响通信效率。可能导致相邻信道干扰的因素包括OBU设备的接收灵敏度，RSU设备的发射功率，谐振天线的天线旁瓣扩散或车辆中其他无线设备的影响。图1显示了天线旁瓣对相邻车道的影響。其效果是当OBU进入通信区域时，它开始接收RSU发送的唤醒信号和BST信息。此时，OBU无法在物理上区分这两个通道的信号，从而第一级的后续事务处理将同时接收两个通道。渠道的影响导致通信交易失败。

另外，解决邻道干扰的关键在于解调链路的性能。主要有两种解调方法，包络检测和相干解调。ETC系统的误码率要求在10ppm以下，信道信噪比在10dB以上才能满足要求。通过仿真分析，使用包络检波解调方法会导致输出信号的幅度从原始信号中下降，使得信道的信道包络变差，降低了信噪比。相干解调可以改善信道的信噪比。与包络检测方法相比，信号去噪和系统误码率的降低相当少。用合理的天线设计优化天线波瓣角度将有效地解决问题。相邻信道干扰问题。

5.结束语

综上所述，虽然当前在DSRC设备应用过程中会发生设备可靠性、旁道干扰和跟车干扰等问题，但是，在不考虑管理因素的前提下，上述问题都可以通过采用先进的电子材料和集成电路、选用合理的天线谐振模块、优化产品设计，提高产品的可靠性和一致性来解决。

参考文献

[1] 张令文，刘留，等.全球车载通信DSRC标准发展及应用.公路交通科技，2016，7（28）：71-78.