專用短程通信技術

DSRC(Dedicated Short Range Communication)專用短程通信是ITS智慧型運輸系統領域中專門用於機動車輛在高速公路等收費點實現不停車自動收費EFC(Electronic Fee Collection)的技術,也就是長距離RFID射頻識別(又稱電子標籤E-tag)。

用短程通信技術

專用短程通信技術(DSRC)

DSRC(Dedicated Short Range Communication)專用短程通信是ITS智慧型運輸系統領域中專門用於機動車輛在高速公路等收費點實現不停車自動收費EFC(Electronic Fee Collection)的技術,也就是長距離RFID射頻識別(又稱電子標籤E-tag)。
國際上DSRC專用短程通信技術曾出現3個主要的工作頻段:800-900MHz、2.4GHz和5.8GHz頻段,目前我們國家採用的是源於ISO/TC204國際標準化組織智慧型運輸系統技術委員會(國內編號為SAC/TC268)的5.795-5.815GHz ISM頻段,下行鏈路(D-link)500Kbp,2-AM;上行鏈路(U-link)250Kbp,2-PSK的技術標準。
ISO/TC204/CEN TC 278 DSRC技術標準主要涉及到"交通專用短程通信DSRC和信息交換、電子收費與支付系統EFC等"2的物理層(L1)、鏈路層(L2)和套用層(L7)協定。

相關通信設備

DSRC標準主要涉及兩類設備:路邊設備RSU和車載設備OBU(On-Board Unit)。正是通過路邊設備RSU與車栽設備OBU之間的通信建立,使得機動車輛(裝有OBU)在中速(50-60公里/小時)情況下通行在下部置有RSU天線的門架時實現車輛與路邊設備RSU的數據交換,套用於EFC就是自動收費(記錄,唯讀功能)/管理/信息交換傳輸/結算系統。

DSRC技術標準化動態

目前國際上已形成以CEN/TC278,美國ASTM/IEEE,日本ISO/TC204為核心的DSRC標準化體系。其中CEN/TC278和日本ISO/TC204已公開發表其DSRC標準。美國則仍對ASTM/IEEE提出的DSRC標準草案持異議。ISO究竟會以哪一標準為基礎,還得假以時日。

1、歐洲DSRC標準化進展

1994 年,CEN/TC278第9工作組開始了DSRC標準的起草工作,於95年2月完成ENV12253“5.8GHz DSRC 物理層” 和ENV12795“DSRC數據鏈路層”草案的編制工作、該草案於1997年7月最終獲各成員國通過。ENN12834“DSRC套用層” 標準也於1997年9月獲投票通過。CEN/TC278 DSRC標準的主要特點是:5.8 GHz被動式微波通信,中等通信速率(500Kbps 上行,250 Kbps下行),調製方式為ASK和BPSK。另外,歐洲的Bosch、CGE和Combitech還聯合制定了“Global Specification for DSRC”和“Global Tolling System”廠商統一標準,為不同ETC收費系統的通用性做好了硬體技術準備。

2、美國DSRC標準化進展

1992年,ASTM對北美地區的不同ETC技術進行評價,休斯公司提出的DSRC標準被ASTM以ASTM V6草案提交各部門討論,其主要內容是:915MHz,TDMA通信協定和主動應答器。然而不幸的是該方案遭到了Amtech,TI,MFS等公司的反對,他們建議採用CEN標準作為允許使用915 MHz系統的補充。因為CEN/TC 278是歐洲國家多年努力的結果,已進行相當廣泛的試驗。關於頻率資源問題,1997年5月19日,ITS America 向聯邦通信委員會(FCC)提出將5.850~5.925GHz頻帶分配給智慧型運輸服務領域並保留915MHz用於近期ETC系統的申請。1998年6月11日,在美國聯邦通信委員會的公開會上,5位委員一致投票建議將5.850~5.925GHz(75MHz)頻段分配給運輸服務領域的短程通信。

3、日本DSRC標準化進展

日本制定DSRC標準,是從本國實際情況出發。建設省和道路公團於1994年11月邀請國內10家公司和集團聯合進行了ETC收費系統的野外試驗,歷時5個月,並同時進行了全國範圍內的電磁場測試,為DSRC頻率的選定提供了依據,於1996年8月出版了“共同研究報告”。1997年1月,日本TC204委員會完成了DSRC標準制定工作,已提交給郵政省和建設省待批。到目前為止雖沒有審批結果,但日本ISO/TC204第15工作組負責人Sam Oyama稱該標準不可能有大的修改,並且該標準已提交ISO,希能成為國際標準。

4、ISO/TC204 DSRC標準化進展

ISO/TC204關於DSRC標準之爭集中在是採用歐洲、美國、日本中的哪一種標準還是允許多種標準存在。根據ISO與CEN簽訂的維也納協定,CEN和ISO工作組進行相同項目研究時,其研究成果互相交換。在1997年10月ITS柏林世界大會上,歐盟代表Carl Herbert Rokitansk博士提議CEN/TC278標準作為ISO標準時,遭到美日代表的反對。有關人士預測,若歐美仍爭執不下,ISO標準將在物理層(L1)允許多種頻率的存在甚至不規定頻率,而採用世界統一的套用層(L7)協定。

中國ETC系統DSRC技術標準化動態

1996年8月在國家技術監督局和交通部主管部門的指導支持下,國家計委決定立項開展“公路交通工程設施綜合標準化研究”,於1997年12月正式簽定研究契約。內容是完成公路交通工程設施綜合標準化研究報告和標準化體系表,並在相應的試驗基礎上編制國家首批急需的20~25項標準,其中ETC收費系統DSRC是其中一項,整個項目研究和首批標準編制工作計畫於1999年10月之前完成。
針對目前公路管理部門對ETC系統的需求,交通部科技司從大局出發,於1998年1月下達了“網路環境下ETC收費系統研究與推廣套用”的聯合攻關項目,旨在全面系統地研究ETC收費系統的技術構成、接口規範、電磁兼容性、網路結算等技術細節,以保障全國各大區域內的系統兼容性,從而確保公路管理公司以及最終用戶等的利益,促使ETC收費系統市場健康、快速地發展。此課題的承擔單位為交通部公路所和西安公路所,北京市公路局、江蘇省交通廳、廣東省交通廳、四川省交通廳為參加單位,並在以上四省市開展ETC系統示範工程建設。此課題的開展無疑對ETC系統的套用具有重要指導意義。在此課題的研究基礎上,中國交通工程設施(公路)標委會和中國ISO/TC204技術委員會將完成ETC收費系統DSRC標準化。
鑒於目前國際DSRC標準發展趨勢和國內ETC系統套用現狀,1998年5月,交通部ITS中心向交通部無線電管理委員會提出將5.8Ghz頻段分配給智慧型運輸系統技術領域的短程通信(包括ETC收費系統)。
具體技術指標為:
項目值 頻率用戶
智慧型運輸系統技術領域的短程通信
頻段
5.795-5.815 Ghz
調製方式
ASK, BPSK
輸出功率
300 mW
傳播距離
10 m
確定ETC系統的工作頻段,是所有ETC收費系統製造商和用戶所密切關心的問題。我國ETC系統兼容性正處於“十字路口”,合理選擇系統工作頻段,需從技術性能和產品可供應面來考慮,以維護國家利益。在確定工作頻段基礎上,還需制定相關技術規範並形成國家標準。

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