电子不停车收费标准体系及成套检测技术

0.5～0.9
MANCHESTER 1M/4Mbps
FM0/MANCHEST ER
256/512/1024kbp s
OBU功耗
存储和交易 的安全性
OBU成本 ETC交易时间
欧洲标准
日本标准
国标
较低，电池供电 较高，车载取电 较低，电池供电
自定义安全机制， 采用智能卡和
采用智能卡和
由OBU软件实现， ESAM保障交易安 ESAM保障交易安
安全性较低 全性，安全性较高 全性，安全性较高
较低
较高
较低
约100ms
约200ms
约200ms
与日、欧ETC标准相比，ETC国标具有以下优越性：
以相对较低的成本实现双片式OBU应用，实现低功耗、高 安全性，以及较短的交易时间
在协议机制方面，充分参考了欧洲、日本的数据链路层、 应用层协议等相对成熟的标准
OBU和IC卡
PSAM卡 RSU
CPU卡应符合以下标准规范：
JR/T0025-2005中国金融集成电路（IC）卡规范 ISO/IEC 7816 Identification cards – Integrated circuit(s) cards with contacts ISO/IEC 14443 Identification cards – Contactless integrated circuit(s) cards – Proximity cards 《收费公路联网收费技术要求》 《高速公路区域联网不停车收费示范工程暂行技 术要求》
ETC设备测试-协议和互操作测试
协议测试系统配置：
微波暗室
被测设备
测试设备
测试设备物理参数应符合GB/T 20851.1-2007的要求。 测试设备采用专用的协议测试软件，应能够实现GB/T 208512007规定的协议机制、服务原语、典型交易流程等。
ETC设备测试-协议和互操作测试
防碰撞测试 验证ETC设备的防碰撞机制，也就是多OBU处
直接采用其他国家的技术标准，不能满足国内应用需求， 综合主、被动式DSRC技术的优点，得出以下标准编制的思路：
采用半主动式DSRC技术，载波由OBU产生， OBU采用休眠 和唤醒的机制，以实现双片式应用，并降低OBU的能耗
采用A类和B类两种配置，A类用于满足ETC应用的需要，B 类主要用于信息量较大的信息服务等
理机制是否符合标准的规定。
RSU通讯区域测试 由于不同RSU发射功率的不同，以及不同OBU
灵敏度的差异，会造成多个OBU在同一RSU下通讯 区域不同，或者同一OBU在不同RSU下通讯区域不 同的情况。这也是互操作测试要解决的问题。
智能卡测试
物理特性、化学特性、电特性、通讯协议、基本功 能、基本安全性能、稳定性、环境条件
ETC设备测试
物理参数测试 载波频率、频率容限、占用带宽、调制系数、 杂散发射、等效全向辐射功率、位速率等
协议一致性和互操作测试 服务原语、安全认证机制、典型交易流程、异 常情况测试、多厂商互操作测试
环境条件测试 温度、湿度、静电、振动、冲击等
ETC设备测试-物理参数测试
物理参数测试 GB/T 20851.5 《电子收费 专用短程通信 物理层主要参 数测试方法》 规定了测试系 统的要求及相 关的测试方法
电子收费标准体系
201 收费系统基础标准
100 基础和通用标准
200 专项标准
202 电子收费应用安全
201 核心 设备 技术
条件
202 交通 工程 及相 关设
施
203 协议 和接
口
204 联网 清算 与系 统运
营
205 设备 及系 统检
测
206 卫星
收费
101收费系统基础标准
公路收费制式 公路收费方式 名词术语 智能运输系统 电子收费 系统框架模型 关键信息编码 ……
智能卡产品
北京握奇数据系统有限公司 武汉天喻信息产业股份有限公司 捷德(中国)信息科技有限公司 恒宝股份有限公司 深圳市文鼎创数据科技有限公司 金雅拓(北京)智能卡科技有限公司 ．．．
目前联网电子收费相关智能卡产品产量已达约80万片， 产能可达3亿片/年以上。
非现金支付 密钥管理体系
联网收费IC卡应用模式
ETC设备测试-协议和互操作测试
验证ETC设备在协议层与标准的符合性，包括 数据帧的格式、协议处理机制、差错处理等
验证ETC设备的安全机制与标准的符合性，主 要涉及RSU与OBU之间的认证
验证多厂商ETC设备之间的互操作性，互操作 性的验证也会包括协议层和安全机制两个方面
验证多厂商设备通讯区域的一致性
电子收费 专用短程通信 第五部分：物理层主要参数测试 方法 电子收费 专用短程通信 L2-L7一致性测试方法 电子收费 专用短程通信 互操作性测试方法 IC卡测试规范 电子收费安全访问模块ESAM测试规范 IC卡读卡器测试规范 电子收费车道系统验收测试规范 ……
交通部2007年第35 号公告: 《收费公路联网收 费技术要求》
协议机制参考国际上先进的技术标准，根据国内应用需求 作适当调整
用于交易的IC卡采用符合PBOC2.0的智能卡 车型等敏感信息，采用ESAM存储，确保关键信息的安全
性，不被随意篡改
DSRC协议框架
RSU端DSRC应用系统
从下到上
依次为物
理层、数
据链路层
数 据
和应用层
?链 路
层
应用层
LLC MAC
物理层
APDU
LPDU MPDU 比特流 传输介质
OBU端DSRC应用系统
应用层
数
LLC
据
?
链
路
MAC
层
物理层
对协议进行仿真和实际关键设备 开发验证
DSRC协议 设计过程
DSRC协议
修改和完善 意见
协议仿真 和验证
DSRC协议开发 和验证过程
DSRC协议仿真过程
电子收费标准化概况
Hale Waihona Puke Baidu
电子收费标准体系
交公路发[2008]275号文件：关于印发高速公路区域联网不停
车收费示范工程暂行技术要求的通知交公路发[2008]275号
第1部分：密钥管理规则 第2部分：电子收费关键设备检测及送检要求 第3部分：清分结算系统运行规则 第4部分：联网电子收费PSAM卡应用指南 第5部分：电子收费关键信息编码规则 第6部分：IC卡技术要求和数据格式 第7部分：电子收费OBE-SAM安全模块技术要求 第8部分：基于DSRC的ETC交易互操作规范 第9部分：非现金支付卡交易流程规范 第10部分：OBU初始化编程器技术要求 第11部分：IC卡读写器接口函数规范 第12部分：RSU与车道控制器接口 第13部分：电子收费 专用短程通信 协议一致性和互操作测试方法 第14部分：电子收费ICC卡测试规范 第15部分：电子收费OBE_SAM安全模块测试规范 第16部分：联网电子收费PSAM卡测试规范 第17部分：IC卡读卡器测试规范 第18部分：ETC专用标志标线设置要求_修改稿 第19部分：省（区、市）内数据接口规范 第20部分：跨省（区、市）数据接口规范 第21部分：关键参数管理要求 第22部分：省（区、市）清分结算中心间报表格式
ETC设备测试-物理参数测试
ETC设备物理参 数测试系统应包括发 射信号模拟子系统和 接收信号分析子系统 两个核心部分及其他 辅助部分组成。具体 主要包括：频谱分析 仪；矢量信号分析仪； 示波器；矢量信号发 生器（多台）；功率 计及探头等。
ETC设备测试-物理参数测试
多个产品相继通过了 物理参数测试
102电子收费应用安全
收费交易数据安全机制 密钥分类及使用规范 分散代码规则 ……
201核心设备技术条件
电子收费 专用短程通信 设备应用 车载设备初始化编程器技术要求 IC卡技术要求及文件格式 IC卡读写器技术要求 电子收费OBE-ESAM技术要求 ……
202交通工程及相关设施
收费交易数据安全机制 密钥分类及使用规范 分散代码规则 ……
其他国家标准的技术特点
欧洲-被动式DSRC技术:OBU不产生载波，OBU有休眠和唤 醒的机制
工作频段5.725GHz-5.850GHz 不支持双片式电子标签应用，不能承载符合PBOC金融
规范的安全交易 车型等敏感信息在OBU内存储，安全性不高 采用电池供电，免维护时间达到2年 单车道出口交易时间不超过270ms 车载单元成本在400元以内
IC卡系统作为ETC系统的备份系统，提高系统可靠性；采用 CPU卡作为存储介质，为预付卡业务提供了安全、可靠的 途径
IC卡符合PBOC2.0，便于应用功能的扩展 建立了全国统一的密钥管理体系，使全国的ETC应用在同
一安全体系下互连互通 自主知识产权的技术标准，更便于国内设备厂商支持，更
利于降低设备成本，利于技术的升级和改进，也有利于技 术支持和服务水平的提高
技术路线选择的依据和目标
支持双片式电子标签应用，能够承载基于PBOC金融规范的安全交
易
当收费站没有ETC收费车道时，用户将两 片式电子标签中的IC卡取出，在收费亭处 停车，通过非接触IC卡收费终端以刷卡方 式完成非现金支付全过程。
当收费站含有ETC收费车道 时，用户无须停车，通过 ETC完成收费全过程。
203协议和接口
电子收费 专用短程通信 第一部分：物理层 电子收费 专用短程通信 第二部分：数据链路层 电子收费 专用短程通信 第三部分：应用层 RSE与OBE间交易流程 ……
204联网清算与系统运营
系统清算体系 公路收费管理报表格式 电子收费结算、清算系统设计规范 黑/灰名单的数据格式 ……
205设备及系统检测
电子收费技术路线的选择 电子收费标准化概况 电子收费设备和系统检测 非现金支付密钥管理体系 电子收费应用推广现状
电子收费技术路线的选择
针对ETC开展的研究工作
交通部行业联合攻关“网络环境下不停车收费系 统研究与应用推广”
国家技术创新项目“高等级公路电子收费系统技 术开发和产业化”
国家“十五”攻关项目“跨省市国道主干线电子 支付（收费）研究与应用”
应符合JR/T 0025-2005、ISO 7816-1:2003等标准规范的 规定，并通过银行卡检测中心等检测机构的检测
指令集、文件结构等应用测试
应符合《收费公路联网收费技术要求》及联网电子收费 相关标准规范的规定，通过有相应资质检测机构的检测
ETC应用和工程测试
在与实际应用场景尽可能相似的条件下进行较大 样本量的测试，主要达到以下目的：
电子收费设备及系统检测
ETC设备测试：物理参数测试、协议一 致性测试、互操作测试、环境条件测试
智能卡测试：物理特性、化学特性、电 特性、通讯协议、基本功能、基本安全 性能、稳定性、环境条件 、文件结构、 指令集
ETC应用和工程测试：交易流程测试、 实际过车测试、通行速度、大样本量、 互操作测试等
验证各种交易流程的稳定性和可靠性 验证多种车速下交易的稳定性和可靠性 验证大样本条件下，交易时间是否符合规范要求，以及 其稳定性 验证不同厂商设备之间交易的稳定性和可靠性 验证实际车道条件下RSU通讯区域的一致性和稳定性
……
应用和工程测试有可能由ETC系统建设单位组织 进行，也可以委托检测机构进行
ETC设备
ETC
ETC
IC
ETC
IC
IC
组合式联网收费系统模型 （两片式电子标签 + 双界面IC卡的封闭式）
图例：
ETC
支持ETC收费
方式的收费站
支持IC卡收费
IC
方式的收费站
工作频段5.725GHz-5.850GHz，符合信部无 [2002]277号的规定
车型等敏感信息采用安全访问模块存储 采用电池供电，免维护时间达到2年 单车道出口交易时间不超过270ms 车载单元成本在400元以内
与其他ETC标准的比较
工作频段 占用带宽 E.I.R.P 天线极化 调制方式 调制系数 编码方式
位速率
欧洲标准 5.8GHz 5MHz
2W 左旋 ASK 0.5～0.9 FM0
250/500kbps
日本标准
国标
5.8GHz
5.8GHz
5MHz
5MHz
2W 右旋
2W 右旋
ASK
ASK/FSK
0.5～0.9
其他国家标准的技术特点
日本-主动式DSRC技术:载波由OBU产生 工作频段5.725GHz-5.850GHz 支持双片式电子标签应用 车型采用光栅来判断，安全可靠但成本较高 OBU功耗较高，须从车载电源取电 单车道出口交易时间不超过270ms 车载单元成本约2000元人民币（2002-2003年）
上海东海电脑股份有限公司 深圳市金溢科技有限公司 广州埃特斯通讯设备有限公司 北京聚利科技有限公司 北京万集科技有限责任公司 北京北大千方科技有限公司 天津中兴软件有限责任公司 航天信息股份有限公司 重庆无线绿洲通信技术有限公司 ……
上述企业目前已生产RSU约600套，OBU约18万台，已 实现产值约1.62亿。上述企业的产能可达RSU18000台/ 年，OBU500万台/年。