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行业标准与中国电子不停车收费市场


作者:袁绍松 来源:RFID世界网 2006-04-18 10:18:28

摘要:目前,我国基于5.8GHz频段的DSRC标准已经编制完成并上报国家标准化委员会,相信短期内就会有明确的答复。 毫无疑问,对于915MHz和2.45GHz频段的ETC设备制造商而言,该标准的出台对企业造成的冲击是相当严重的。于是,关于该标准是否符合国情,该频段技术是否先进的争论不可避免地展开。

关键词:行业标准[0篇]  电子不停车收费[0篇]  5.8G[0篇]  2.45G[0篇]  915M[0篇]  

拿什么推动你 中国ETC市场(记者手记)

我做ETC专题的心情,实在是复杂得很,这种心情源于业内对电子不停车收费DSRC标准的争议。按说,ISO/TC204中国委员会已经确认我国公路联网电子收费车辆识别频段为5.8GHz,相关标准也马上就要出台,作为行业主流媒体的记者,我有责任弘扬"主旋律"。但是,记者的本能让我更加留意其他不同的声音。面对争议,我不敢评判谁对谁错,但有一点可以肯定,那就是大家的出发点是好的,都是从我国交通事业的长远发展考虑。表面看来,纷纷扰扰的ETC市场让人看不清、摸不透,但是有争议就会有妥协,市场前进的脚步不会因为存在争议而停止。不论是哪种频段的ETC产品,尽快研发出拥有自主知识产权的核心技术才是最迫切的。如果已经看清了前方的道路,那么不妨再坚持一下。我们需要的是勇气和魄力,是非功过,交给后人来评说。

最终,我决定把所有的声音都记录下来,提供给读者更全面的信息,希望读者能自己思考和判断,ETC市场也能早日健康启动。

名词解释:电子不停车收费(ETC)
  ETC(Electronic Toll of Collection)是一个集中了无线电通讯、计算机网络及信息处理、自动控制等多项高新技术在公路自动收费综合系统中的应用。它利用车载电子标签自动与安装在路侧或门架上的微波天线进行信息交换,中心控制计算机根据电子标签中存储的信息识别出道路使用者,然后自动从道路使用者的银行账号中扣除通行费。最明显的优点是可以不停车收费,从而大幅度提高了车道收费站的处理效率和收费公路的疏通能力。

  ETC系统可以分为开放式ETC和封闭式ETC,前者读取车载智能装置(如电子标签)有关信息,按相关费额进行收费,功能简单,适用于单个收费站点使用。后者要综合车辆的入口信息及费率表得出其相应费额进行收费,系统复杂,适用于全路段ETC收费。

  在ETC系统中,对车载智能装置的读写控制主要采用无线通讯技术,如915MHz、2.45GHz、5.8GHz等频段的通讯设备,以及相应的计算机数字传输控制和后台结算协议处理等装置。

   ETC最早引进我国是在上世纪90年代中期。那时,我国部分经济发达地区的高速公路车流量激增,导致了收费口交通堵塞、环境污染等一系列问题。据ISO/TC204中国委员会统计资料,当年仅广州地区停车等待交费损失的车时就达数百万小时,由此导致的汽油浪费以亿元计算。因此,部分经济发达省市开始引进ETC系统以解决人工收费方式的不足。1996年,广东省佛山市通达高技术实业公司引进了美国TI公司的ETC收费设备,开发了ETC收费系统软件,在佛山、顺德、南海等地建立了ETC车道并投入使用。年底,北京首都高速公路发展有限公司与美国AMTECH公司签订协议,在首都机场高速公路进行为期三个月的ETC收费系统试验,该系统第二年投入试运行。

  从1996年至今,全国范围内已经有十几个省市相继开通了两百多条ETC车道。实践证明,大多数ETC系统是安全、稳定、可靠的,取得了应有的社会和经济效益。但是,有一个问题不容忽视,我国高速公路管理公司各自引进了互不兼容的ETC系统。在高速公路区域联网收费乃至全国联网收费的趋势越来越明确的情况下,ETC系统互不兼容的问题显得更加尖锐,如不能解决这个问题,势必会阻碍ETC的健康发展,电子不停车收费相关标准的研究刻不容缓。

  要解决ETC系统的兼容性,首当其冲的就是要统一车载电子标签与车道微波天线之间的通信频段问题,这个频段属于专用短程通信(Dedicated Short Range communication)范畴,简称DSRC。

  国际上,DSRC标准化体系研究分为欧、美、日三大阵营。欧洲CEN/TC278、日本ISO/TC204分别于1997年完成了DSRC标准的制定工作,都选择5.8GHz作为DSRC通信频率。在1998年以前,美国研究和讨论的一直是915MHz DSRC标准,1997年5月19日,ITS America向联邦通信委员会(FCC)提出将5.850-5.925GHz频段分配给智能运输服务领域并保留915MHz用于近期ETC系统的申请,这个申请于1998年获得了FCC的通过。至此,全球三大DSRC陈营都统一到5.8GHz频段上了。

  中国ISO/TC204委员会充分考虑到国际DSRC标准化发展趋势和国内ETC系统应用需求日趋强烈的现状,认为中国已经没有时间,也没有必要重新制定一套全新的ETC标准,吸收采纳现有的、成熟的国际标准将是最为可行的方式。1998年5月,中国ISO/TC204委员会向无线电管理委员会提出将5.8GHz频段分配给智能运输系统技术领域的短程通信(包括ETC系统)。选用5.8GHz作为微波短程通信中心频段的理由是:我国通信系统标准体系靠近欧洲标准体系,无线电频率资源的分配大致相同(900MHz主要用于移动通信系统,2.45GHz用于医疗设备和家用微波器具,5.8GHz用于卫星通信、工业、军事、科研和扩频通信等);5.8GHz频段背景噪声小,解决该频段的干扰和抗干扰问题比915MHz和2.45GHz容易;5.8GHz频段的设备供应商较多,有利于我国ETC系统的设备引进,有利于降低系统成本;有利于开展智能运输领域的其他服务。

  目前,我国基于5.8GHz频段的DSRC标准已经编制完成并上报国家标准化委员会,相信短期内就会有明确的答复。

  毫无疑问,对于915MHz和2.45GHz频段的ETC设备制造商而言,该标准的出台对企业造成的冲击是相当严重的。于是,关于该标准是否符合国情,该频段技术是否先进的争论不可避免地展开。

正方:
国家智能交通系统工程技术研究中心 张北海
瑞典康比特交通系统有限公司 余文
广州市埃特斯通讯设备有限公司 罗瑞发 等
反方:
深圳市深港产学研数码科技有限公司 梁志军
四川新源现代智能科技有限公司 关振柔
深圳市人一科技发展有限公司 刘峻岭 等

辩题一:产品是否有成熟的标准做为依托

正方:国际标准化组织(ISO)、欧洲标准化委员会(CEN)、日本、美国、中国等大多数标准化组织和国家都已将DSRC标准确定在5.8GHz-5.9GHz频段上。915MHz和2.45GHz技术主要是美国和欧洲早期采用的ETC技术,没有形成统一的技术标准。
反方:915MHz产品遵循ISO/18000-6国际标准和美国ANSI NCITS256标准。2.45GHz产品的生产遵循美国联邦通信委员会(FCC)认可的FCC/ITS标准。三种频段的技术在国际上都有广泛的应用,但是至今任何一种技术也没有形成所谓的"国际标准",充其量只是在局部甚至是几个大公司共同推行的标准。


辩题二:关于数据传输速率的大小

正方(主要针对915MHz系统,2.45GHz产品的读写速度为200K-500Kbps,传输速率与5.8GHz系统相仿。):5.8GHz系统数据传输速率是下行500Kbps(写入功能),上行250Kbps(读出功能)。这样的传输速率可以确保收费处理交易的正确完成,也可以在将来提供ITS领域内的其他服务。
  915MHz系统的数据传输速率分别为0.3Kbps(写入功能)和 6Kbps(读出功能)。也就是说,从单个标签上读8 Byte耗时12ms,向单个标签上写入1 Byte耗时25ms。由于系统的写入能力非常有限(通常会遇到过高错误率等问题),最后仅使用其只读的功能。这给915MHz系统在封闭式道路收费系统内的应用带来了巨大的障碍。

反方:915MHz系统能在12ms内完成一个完整的8Byte ID码的读取,从而能成功地完成对装在车内的电子标签的正确识别。

  该系统若采用顶装方式安装天线,在4米的有效读取区,按120km/H的车速穿越此通信区时的驻留时间为120ms,根据上面所述的识别速度,在理论上车辆穿越该4米通信区内可成功地完成10次ID号的读取。

  过去有一种概念,认为只有在"开放式收费"的环境下,才可以用"只读"的RFID(射频识别)器件完成电子收费功能。对于早期不具备联网状态下工作的ETC收费方式而言,以上结论无疑是正确的。然而,近年来收费站通信网设备得到长足的发展,特别是有不停车收费需要的公路收费站都已具备在联网状态下进行ETC的能力,因而利用只有读入能力的无线条码器件就能够基于联网通信进行封闭式ETC收费。

  在进口收费站与另一出口收费站处分别读取来自同一辆车上标签的独特代码(卡中固有的ID码),每个独特代码与在收费管理系统中的某一个费用结算账户代码惟一对应。车主在领取电子标签时在后台数据库已完成上述对应关系的建立,并同时把与该独特代码相关联的已核定的车型分类代码一并注入到该电子收费账户的数据库中。仅需在标签发放时,同时在具有防拆功能的电子标签写入不可更改的车辆分类代码即可。收费管理系统根据采集到同一车辆通过进口收费站与出口收费站产生的独特代码以及附加车型分类码,就可以通过查表处理,实时计算出通过该封闭路段应收的费用,同时载入该车主的账户中,扣除相应的通过费金额。

辩题三:关于通讯距离的长短

正方:电子标签和读写器的通讯距离是ETC系统设计的重要因素。为了保障系统能够交换更多的数据(如封闭式道路收费系统应用),保障较高的通行速度和较低的交易错误率以及较长的通讯距离是必须的。
  5.8GHz系统DSRC协议的基础技术保证其至少有10米的双向通讯距离。反向散射原理使下行和上行的通讯互不干扰,从而使得标签可以在有限的功率范围内可靠地进行通讯。因此,根据反向散射原理工作的系统读和写的距离相等。
  915MHz等低频点的技术则要求电子标签必须利用读写器下行通讯的能量进行上行通讯。这种方法虽然投入少,但需要比反向散射解决方案更大的发射功率。要达到有效读写距离,电子标签需要反射部分发射功率,并不断地重发数据。电子标签通讯所需的功率与其距离的平方成反比,也就是说在一米的距离处一定的功率在10米处就减少了100倍。对于低频点的技术,10米距离的可靠通讯所需的功率高达100瓦,而发射功率越大,与使用邻近频点的设备就越有可能出现干扰的情况。
反方:915MHz和2.45GHz技术电子标签和读写器的通信距离都可以达到10米。无源单片RFID电子标签所需功率仅为20μw左右,考虑到电子标签的天线增益足可以弥补电池在挡风玻璃上的损耗,所以实际有约28μw的功率用作对芯片供电。通过比较,915MHz的自由空间的双向损耗和单向损耗都比5.8GHz低,使电子标签的无源化易于实现,同时也很大地缓和对RSU的接收机灵敏度要求。对于"发射功率越大,与使用邻近频点的设备就越有可能出现干扰的情况"的问题,在系统抗干扰性一节会有详细说明。

辩题四:关于系统的安全性

正方(主要针对915MHz系统):ETC系统的成败常常取决于公众对系统性能的认可程度。伪造电子标签的出现会导致用户对整个系统的不信任,甚至会严重到没有人愿意再使用这套系统,因此选择可靠、安全的解决方案至关重要。
  当然,安全性能需要附加的存储空间以及运算处理的能力,这会相应地增加成本。但这种成本的增加对于安全性要求较高的道路收费系统应用而言是值得的,也是相当必要的。
  对于915M系统的标签来讲,由于载波频率比较低,同时其数据传输速率又比较低,故标签与读写天线之间的微波通信很容易被窃听。
  由于915M的标签不支持任何有效的安全机制,如信息加密以及产生报文认证MAC码,很可能会出现伪造电子标签的情况,并且对标签进行仿造是很容易做到的。事实上,对于系统运营商来讲是几乎不可能发现这种情况的。
  基于DSRC的5.8GHz系统,在用户界面上提供了一套较完备的信息安全管理机制,包括了基于DES及Triple-DES算法的RSR对OBU 的访问许可管理及OBU对RSE的合法性认证的管理。这些安全性能,包括电子标签及智能IC卡,有一系列国际标准作保障,使它们都能符合世界范围内各国银行所要求的安全性能水平。
  电子标签的防拆卸功能对于基于车辆类型进行收费的系统非常重要。配备拆卸检测功能可以防止在系统不知情的情况下,标签从一辆车上被拆下并安装到另外一辆车上。大多数基于DSRC的5.8GHz系统的电子标签都具备非常成熟的防拆卸手段用以避免由于故意更换标签而造成的通信费款流失。而915M系统的标签则不具备类似的功能。

反方:915MHz系统利用电子标签中已被锁定的不可篡改的全球惟一ID码来索引收费中心数据以获得车主有关资料,标签中不需记载与用户有关的任何信息,保密性及信息安全性很高,资金账户的安全性也很好,利于多用户共享电子标签,有极好的互操作性。其实,这种ETC收费模式在美国已应用多年,在美国已发行的超过2700万只电子标签都使用这种模式,由于不必理会电子标签中关于用户数据区的内容,也不必对标签中的数据进行DES加密以保证信息安全性。利用每个标签中的已加锁ID号惟一性的特点(一旦加锁,就不能解锁),就最有效而且最高效地保证了信息的安全性,因为将一个不能修改的、惟一ID号的用户账户和用户个人信息全部储存在ETC结算中心才是最安全的。
  相比之下,915MHz系统实现防拆措施容易且措施可靠、简单、效果好,而5.8GHz系统受标签物理结构的限制,难以彻底解决防拆的要求。另外,5.8GHz系统需要通过数字加密算法(DES)对所有在卡中的敏感数据进行加密,从而大大增加了系统开销。

辩题五:关于抗干扰性

正方:系统的抗干扰性是非常重要的一个质量因素,尤其是当该系统很庞大并且邻近的频点也在使用中的情况。抗干扰性能对读取数据的准确率、写入的准确率以及通信距离有极大的影响。
  目前在900MHz频段工作的无线电设备包括GSM无线电移动通信设备、RFID设备以及用于工业、科研、医疗用途的一些设备(国际称为ISM频段)。在此频段中的890MHz-915MHz用于GSM系统的上行传输,即手提电话在此频段自基站发送信息,基站在此频段接收。

  美国AMTECH公司的IT500系列产品的通信频率在902MHz-928MHz,其电子标签会积极响应其他大功率的微波发射源,故其和手机之间产生的相互干扰有可能干扰、中断或阻塞标签与读写器之间的通讯,这种干扰对读取的准确性,特别是写入的准确程度和距离带来极大的影响。

  同时,在ISM频段中为增加读取距离而加大发射功率也会为同一频段或相邻频段工作的无线通讯设备(移动电话)带来干扰。

  由于干扰问题出现读取数据的错误率促使全世界的运营公司都在考虑将2.45GHz 以下频点工作的系统更换为5.8GHz的系统。
反方:5.8GHz频率被ETC独占,当然不会和其他设备相互干扰。但是,这是一种资源的浪费,随着信息技术的飞速发展,很难保证不与其他设备使用的频段重叠。
  2.45GHz频段主要用于医疗和家用微波器具。惟一可能对ETC收费产生干扰的情况是车道中正在使用微波炉或是有人正在使用兰牙技术等。这种情况很少见,而且即使存在这种现象,由于它们之间的通信协议和代码不同,也不太可能相互干扰。
  915MHz频段主要用于移动通信。在我国推广使用的915MHz这种基于ISO/18000-6及美国T-6标准生产的产品曾在我国授权的电磁试验室进行全面的测试,其结果满足国家关于电磁兼容性试验规范中辐射干扰试验标准GB 6833.10-87以及电磁辐射防护规定GB8702-88的要求。前者是验证本产品是否会对同频段的其他电子产品造成干扰,后者是本系统能忍受同频段其他电子产品干扰的能力。其结果都通过检验测试,而且还留有余量。
  现场干扰模拟测试曾在车上以两部GSM手提电话与位于读码天线旁边的另外两台手提电话同时进行通话,在包括拨号的整个通信过程中,读码器对通话信号毫无干扰,即使GSM手机在与识别卡非常近距离处发射,也丝毫不影响RFID系统工作的准确性与稳定性。
  915MHz产品已在车流量很大的深圳皇岗海关、文锦渡海关使用数年,在大连、烟台、青岛、广州、厦门、苏州、石家庄、北京、天津、成都、重庆、珲春等地长期工作,尚未发生属与电磁干扰方面投诉的任何案例。
  GSM频段中的890-915MHz频段是用于手提电话发射、基站接收的频段。而935-960MHz频段则是用于手提电话接收、基站发射的频段。选择915.5MHz至934.5MHz频段,即所谓工、科、医(ISM)频段是处于GSM通信频段以外的"窗口",保证与GSM频段互不重叠,这就在满足上述两个电磁兼容性国家标准的基础上(进行电磁兼容试验时是假定与其他电子设备的频率相同的条件下进行的)通过频率隔离进一步提高干扰的防护度。
  基于ISO/18000-6及T-6标准的产品的数据传输速率为31.25kb/s,实测占用带宽小于50KHz,和CEN标准相比要低很多倍。我们知道,对工作在固定频率的非扩频体制的系统而言,设备受干扰的严重程度与接收机的噪声带宽成正比,当信息数据率越低、占用带宽也越低,系统抗干扰的能力也越强。
  用于ETC RFID系统的天线倾向于采用顶装方式,波束的指向朝着地面,能够对其他设备形成干扰的辐射方向只能有副瓣的存在。这样一来,又能进一步改善系统的电磁兼容性。

辩题六:关于系统的可扩展性

正方:系统可扩展性意味着基于DSRC的ETC系统是完全开放的,它可以兼容从简单的只读电子标签一直到支持多种应用的更为先进的电子标签。这使得现有的电子收费系统可以轻易地扩展到其他的ITS服务领域,从而为业主运营商扩展多种业务,进而带来多种收入。
  5.8GHz的DSRC系统可以同时兼容不同应用的电子标签而无须对已安装的基础设施(路侧天线)做任何更改。运营商可以在实施项目的初期使用只读系统,随后根据其自身的情况来选择向系统中加入更高级的电子标签,如两片式电子标签(带有IC卡的电子标签),而不需要更换其读写天线。可以很容易地以同样的方式向后续扩展的系统提供更高的安全级别。
  915MHz系统由于其双向通信能力的低下,极大地限制了未来系统应用的扩展。

反方:基于5.8GHz的ETC系统以修改电子标签上拥有可读写的"电子钱包"的余额作为前提。对于"双片式"电子标签还须拥有与IC卡进行物理连接的接口,每次交易结果还要实时修改IC卡中"电子钱包"所存贮的内容。为了实现"主付卡"中电子钱包余额扣除的收费方式,需要反复读取与收费站及与系统营运商有关的许多"属性"信息作为收费处理的原始依据。此外,还增加修改"主卡的电子钱包"内容所花费的时间,以及完成"主卡"与"付卡"之间通信及修改"付卡"的"电子钱包"所需的时间,上述各种庞大的处理开销显然要对读卡速度提出更高的要求。此外,由于采用"电子钱包"必然要采取严格的保证信息安全的措施,这也对处理速度提出更严格的要求。
  由于上述原因,基于5.8GHz的系统完成ETC收费交易过程的系统开销要比基于915MHz的产品大得多,采用高的数据传输速率就是很自然的了。
一个915MHz产品电子标签的价格是5.8GHz的1/10,仅在可扩展性上比较本身就不公平。无论何种频段,在完成ETC收费的过程中各具优越性,单纯比较系统具有多大的功能是没有意义的。如果以此作为判断标准,能够扩展兰牙技术的2.45GHz系统功能更加强大,可扩展性更强。
……
  
  后记
  辩论远远不会限于以上几个方面,像产品的成熟度、价格、兼容性等等,正反双方都有一车的话要说。大家争论的目的是为了维护自己的利益,或者说维护行业的利益,无可厚非。但是,有一点是肯定的,无论如何标准都会出台,也无论如何,都会有一方的利益受到损害。坦白地说,这种结果是谁也不愿意看到的,包括标准的制定者。

  可以这样说,基于5.8GHz的DSRC标准就像高悬在低频产品制造商头上的达摩克利斯之剑。但是,悬剑下的产品制造商们仿佛并没有感到过多的恐慌,他们坚信,悬剑不会轻易落下,因为它斩伤的不仅是产品制造商,还包括整个ETC产业。

  深圳市深港产学研数码科技有限公司副总经理梁志军说,从近年来国际上对DSRC技术的各种争论来看,单一的、强制性的专门用于ETC的DSRC技术已不能满足不同发展水平国家的需要,我们更应该注意到DSRC技术还处于不断发展变化的过程中。更广泛的应用包括车辆防盗、停车场自动计费、加油站、交通管理、保险、税收、养路费等等,都需要全盘的规划,以充分利用资源。另外, ETC技术发源于国外,国际上对制定标准的问题已争论了十几年,到现在为止仍然无法达成共识,部分专家更建议允许多频点ETC技术共存。反观我国的ETC应用,既没有自己成熟的生产厂商,又没有自主开发的核心技术和零部件,无论是2.45GHz还是5.8GHz,大规模的应用案例不多。因此,在制定标准时,应充分结合国情国力等多种因素,照搬某些尚未完善的国外标准反而会导致大量国有资金的流失。难道我们由于"标准"所吃的亏还不够多吗?从长远来看,推行标准本身是对的,关键在于如何选择时机和怎样才有利于国家与民族的利益。

  四川新源现代公司技术总监关振柔说,我国的ETC电子收费存在巨大的市场需求,制定相应标准是必不可少的。但是,制定标准前一定要做充分的市场调查。

  日本在推行ETC收费的过程中就因为没有对市场做充分地调查和分析,对经济承受力做了过于乐观的估计,以致所推出ETC产品的技术体制及由此而形成的双片式电子标签的技术标准造成产品价格居高不下(250至340美元)。该系统推出后受到市场的冷遇,主动安装电子标签的车辆数大大低于管理者的预期,以致原本紧张的道路资源更是雪上加霜--由于一定比例的道路资源要作为ETC专用车道,而装卡的车辆太少造成ETC车道的利用率极低,原来并不宽裕的人工收费车道的塞车现象更为严重。

  由此可见,即使日本这样一个经济发达国家,由于管理部门对适用的ETC技术体制研究得不透彻,推行的产品与系统连购买力很强的日本国民也不能承受。因此,仅有良好的愿望而没有作深入细致的调查研究,最终要受市场调节规律的约束,决策的失误会让自己背上高科技包袱。

  另外,如果不能得到国内产品研发企业及制造业的强有力支持,只能以国外主流的5.8GHz DSRC标准作为主要参考依据,标准的制定在客观上会为外国产品垄断我国市场打开方便之门。

  关振柔说,现在最重要的是研发出具有我国自主知识产权的专用ETC产品,比如能用于电子标签与读写器的专用芯片及其固件,寻找能满足ETC电子收费使命的最节省投资、见效最快的技术路线与相关技术手段及相关的支持产品,围绕这些制定的技术标准才能经得起历史的考验。

  针对具体应用领域,梁志军还说,我国的国情与西方不同,将没有针对我国国情进行改良设计的系统引进国内,不但费用昂贵、服务没有保障,而且容易产生其他问题。在国外,ETC技术主要应用于自由流收费,其国家法规、个人信用以及司机的驾驶习惯与我国不同。国内的情况要复杂得多,最典型的例子是非法车辆闯关的问题。在国外自由流收费环境下,对于非法通过的车辆只要进行拍照并寄送罚单就可以解决,而在国内就行不通。从技术角度讲,国内的ETC车道必须加设栏杆,这时如果一辆非法车和一辆合法车相继进入车道,往往会给系统造成逻辑混乱,一旦系统承认了合法车辆,栏杆就会打开,这样非法车辆也得以通行。国外引进的产品没有这方面的技术改进,为了解决这个问题,只能将天线置于车道前端,在露天环境下,很容易造成设备老化,能量消耗,引发质量问题。相比之下,我们自主研发的产品就具有先进性。我们开发出具有独立知识产权的多天线技术,一个车道中最多可以带6对天线,解决了上面提到的问题。国外引进的5.8GHz产品价格约为普通车道收费设备的5倍左右,如果也采用双天线技术,将给业主运营商带来更大的资金压力。值得一提的是,该技术属于中国独有,具有世界领先水平。目前,欧、美的一些公司反过来要求我们向国外出口该项技术
  
   深圳市统计信息局高级工程师陈秋和建议,我国是一个发展中国家,高速公路建设起步较晚,基础设施薄弱,区域经济发展与市场需求,以及车辆用户消费能力极不平衡,规模化推行联网ETC系统的物质基础与市场条件仍未具备。从国外ETC应用现状来看,大多以区域联网为主,国家联网仅局限于国土面积较小、资讯业发达的欧洲部分国家以及新加坡等城市国家。我国地域辽阔,与公路联网ETC系统息息相关的全国性金融结算联网信用体系、计算数据通讯传输网络以及市场服务机制等配套基础条件不完善。因此,我国联网ETC标准的形成与制定,需要一个长期的、严谨的认证过程,如脱离实情、国情,照搬国外标准并匆忙加以推行,不仅起不到规范市场的作用,反而会导致宝贵的公路信息化建设资金投入与产出严重失衡、资产流失。更何况,ETC技术本身在不断发展,即使在国际上,包括高成本的5.8GHz ETC系统在内的多层互操作等协议标准能否达成一致上尚有疑问,我国就更应该寻求一种低成本、高效益、实用型的ETC联网解决方案。建议国家在制定联网ETC标准时,要以市场需求为导向,因地制宜,实行多频点、多形式ETC前端(指车道设备)共存,先制定统一的后端(指联网结算平台)标准,以经济区域或中心城市划分公路联网ETC分中心,分中心之间的ETC系统应借助公路联网收费平台,以技术成熟、低成本的金融级智能卡(如手持非接触卡等)为公共信息媒介,促进全国公路ETC联网的快速、健康发展。

  对于行业中的争议,负责标准编制工作的国家ITS中心的有关人员也表达了他们的看法。他们强调,交通部《高速公路联网收费暂行技术要求》第一章中就明确指出:实现联网收费需要具备的前提条件之一就是要实现通行券(卡)类型和编码格式,以及通行券(卡)读写设备技术规格的统一。对?quot;实行多频点、多形式ETC前端共存,先制定统一的后端标准,以经济区域或中心城市划分公路联网ETC分中心"的建议,稍有联网收费常识的人就应当明白,"前端系统的统一"是实现联网收费的必要前提之一,在目前高速公路联网收费的大环境下,要实行"多频点、多形式ETC前端共存"是完全不可行的。

  我国不可能针对电子收费设备制定多种技术标准,没有统一的标准势必会造成系统建设和产品市场的混乱,目前联网收费建设中遇到的种种困难足以说明这个问题。因此,建立统一的电子收费系统标准是必然的选择。

  《高速公路联网收费暂行技术要求》中明确指出:"根据收费技术的发展趋势和我国的实际情况, 建议选择5.8GHz频段, 主/被动通信方式兼容的ETC电子标签读写器, 可读写的"单片式"和"两片式"电子标签构成ETC的AVI系统。"

  中华人民共和国信息产业部2002年7月2日发布《关于使用5.8GHz频段频率事宜的通知》(信部无[2002]277号),文中明确指出:自发文之日起,5725 - 5850 MHz频段作为点对点或点对多点扩频通信系统、高速无线局域网、泶尴呓尤胂低场⒗堆兰际跎璞讣俺盗疚尴咦远侗鹣低车任尴叩缣ㄕ镜墓灿闷刀巍?br>   不可否认,915MHz和2.45GHz的RFID系统可以用于诸如物流、门禁控制等自动物品分类识别领域,但其各项性指标对于电子收费这样的高速、高安全性要求的应用来讲是不适宜的。国际标准化组织ISO /TC204在其报告中明确指出,5.8GHz的DSRC系统适用于与安全(Safety & Security)相关的ITS应用领域,首先就是电子不停车收费领域。

  国际上,5.8GHz的DSRC系统已经得到了绝大多数使用电子收费系统的国家的认可。这些国家包括:法国、西班牙、葡萄牙、挪威、瑞典、奥地利、瑞士、日本、韩国、南非、智利、巴西、澳大利亚等等。

  在我国,国家ITS中心、全国ITS标准化技术委员会负责交通专用短程通信的标准化工作。目前,基于5.8GHz的"交通专用短程通信"国家标准制定工作正在进行当中,物理层、数据链路层、应用层3项国标已经于2002年底完成征求意见工作,标准审批已于2003年上半年开始。有关电子不停车收费的4项标准:基于专用短程通信的ETC应用接口框架,电子收费之数据结构及属性寻址;电子收费之服务原语;电子收费之交易模型也已在制定当中,目前初稿已基本完成,很快就会进入意见征求阶段。

  争论还在继续,达摩悬剑到底何时落下,落在谁的头上早晚会见分晓。然而,产业要发展,紧紧盯住标准还不够,还有许多现实的问题需要解决。

  从我国ETC项目一览表中可以看到,5.8GHz系统应用地域范围最广,遍及全国十余个省市;2.45GHz系统区域应用规模最大,仅在深圳地区就有100多条车道和4.5万用户;915MHz系统应用最早,价格最便宜。三种系统互不兼容,画地为牢,固守着自己的阵地。

  瑞典康比特公司中国首席代表余文说,现在中国的ETC市场与十几年前的欧洲市场非常类似。那时的欧洲,标准不统一,诸侯割据,互不兼容。即使是同一个频段的产品,由于数据格式和通信协议不同,相互之间也不能兼容。大家都想走垄断的道路,自己占领的市场绝对不让其他人进来,就像圈地一样。随着时代的发展,强烈的互连互通的市场需求才使得欧洲部分ETC生产厂商逐渐放弃了不具备兼容性的第一、二代产品。现在,欧洲的厂商像康比特、 阿尔卡特、CSSI等公司设计开发的新一代产品都遵循CEN/GSS/A1协议,实现了单通信协议下的完全兼容。中国不应该再走欧洲的老路,要尽快制定ETC标准,并建立与之相呼应的权威的产品检测机构。

  目前,外资企业在中国的投入普遍较小,有些国外厂商利用国内业主不熟悉产品技术特性的弱点,推销不能兼容的,甚至是技术先进地区淘汰的产品。这是某些国外厂商在中国实行的新的圈地运动,值得警惕。事实说明,这种新圈地运动确实给国内用户带来了麻烦。最普遍的问题是外商不提供其核心技术及后台技术,系统不能兼容,售后服务差等等。

  以兼容性为例,欧洲基于CEN/GSS/A1协议的产品都可以实现在单通讯协议下的兼容。所谓单通讯协议下的兼容是指ETC硬件设备在客户第一次采购后不需要ETC厂商再进行任何软件和硬件升级,由业主或系统集成商通过ETC厂商最初提供的电子标签读写密钥成功进行读写天线和电子标签之间的交互读写。对于已经存在于市场上的不遵循此技术规范的产品,则需要对设备软硬件进行适当的升级,使产品能在两种协议下实现通讯(即双协议)。使用双协议通讯的产品,兼容性得到了大大的提高,但是由于系统中存在两种通讯协议,在进行交易时,判断使用的协议类型将占用较多的交易时间,影响了系统的稳定性。

  国内不少业主在投资初期,由于种种原因忽视了兼容的重要性和技术要点,以至后期当业主需要扩大和升级整个ETC系统时,主动权都掌握在了厂商的手中。几年前沿海某地的业主采购了一批不遵循CEN/GSS/A1协议的产品,当业主在近期要求厂商对系统进行升级时,对方竟然喊出了1000万元的天价。不管这1000万是否被"诈"走了,都应该为所有准备采购ETC设备的业主敲响警钟。

  北京首都机场高速路比较早引进了美国AMTECH公司的ETC系统,产品的售后服务是业主最大的心病。据监控中心主任王梅介绍,由于技术原因,该设备只能由原厂工程师维修,造成高昂的维修费用。外国工程师来国内维修设备,要求给他们发放高额补助,要住五星级酒店。即使满足了这些要求,外方的工程师也经常不能彻底解决问题,甚至建议更换设备。

  深圳高速公路公司同时使用了国产2.45GHz系统和进口5.8GHz系统。该公司机电维护中心主任唐晓梦说,外方处理我们提出的所有需求都非常慎重,轻易不愿透露技术核心,连普通的备用手持天线也不愿提供,甚至一个损坏的车载电子标签都要拿回国外修改,简直让人无法理解。相比之下,国内产品在售后服务上就周到得多,而且在技术水平和产品质量上也不比国外差。
  总结经验,吸取教训。在我们引进国外设备时,投资方在货比三家,进行可靠细致地兼容性测试和咨询并得到厂家郑重的书面承诺后,还是可以买到应得的技术和服务,实现真正的自主选择权。

  然而,要真正彻底地解决"圈地"问题,打破技术壁垒,只有研究开发出具有自主知识产权的ETC核心技术才是关键所在。

  我国高速公路ETC系统使用的产品大多数是进口的,只有小部分产品可以实现国产化,而这些国产化产品的核心技术如芯片仍然需要从国外进口。有识之士呼吁,我们不应完全放弃与电子收费相关的巨大市场,在引进产品时应对各项技术区别对待。把引进工作的重点放在我国目前还没有能力开发制造的硬件技术、系统集成方法和软件上。而且,ETC系统在我国有着巨大的市场潜力,在引进的过程中应重视以市场换技术的原则,以提高我们自己的技术水平和开发能力。

  每一种频段的产品在引进国内后,都有企业投入大量的财力、物力进行二次开发及推广应用。比较有代表性的是广州市埃特斯通讯设备有限公司、深圳市深港产学研数码科技有限公司、四川新源现代智能科技有限公司等等。这些公司在ETC系统软硬件开发上的投入相当大,比如广州埃特斯和深港产学研分别投入几千万元建设微波实验室和芯片生产基地,他们的产品国产化率相当高,但是仍然不能完全满足市场的需求。

  业主们在抱怨进口产品兼容性差、不符合国情、售后服务难的同时,对于国内ETC产品研发企业寄予厚望。这里需要指出的是,由于915Mhz和2.45GHz产品使用的频段不符合我国即将出台的ETC标准,所以大家的焦点更多地落在了广州埃特斯身上,他们的主打产品是基于5.8GHz频段的"双片式"电子标签。

  众所周知,国外单片式ETC系统技术先进、产品成熟,但是与国内现有的收费系统是完全隔离的。也就是说,如果要使用ETC系统,必须进行收费站的大规模改造,投资巨大、建设周期长、风险大。这是经济并不十分发达的我国,尤其是中西部地区建设ETC系统的最大障碍。由此看来,国外现有的ETC技术方案及运营模式并不适合国内区域联网收费客观形势的要求。而且,采用高安全性的预付卡方式开展公路收费的电子(非现金)支付业务是必然的发展趋势,因此将IC卡技术和ETC技术进行有机的兼容,发挥二者互补作用将是一个最佳的选择。

  2001年底,广东省于广韶公路、虎门大桥采用组合式ETC技术方案完成了ETC示范工程,取得了很好的效果。目前,全省正在省经贸委的统一部署下,进行全省"联网收费、一卡通行"工程。初步估算,全省ETC工程预算将大大下降,从而使项目进入真正的可操作阶段,也使广东公路收费方式率先进入现代化。

  当然,新事物的诞生不可避免地会引起怀疑,针对业内对双片式ETC的质疑,相关产片的研发和生产者一一做出了解释。

本文首发时间为2003年底

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