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隨著(zhù)北京，上海等地不停車(chē)收費（ETC）系統的開(kāi)通，ETC系統已經(jīng)逐漸被普通老百姓所熟悉，成為大家議論的焦點(diǎn)話(huà)題。本文主要探討了ETC系統的意義，基于RFID技術(shù)的ETC系統組成，詳細介紹了最新的ETC系統解決方案。 ETC系統的意義 不停車(chē)收費系統(ElectronicTollCollection,簡(jiǎn)稱(chēng)ETC)是國際上正在努力開(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系統。RFID的5.8G產(chǎn)品應用于高速公路的電子不停車(chē)收費系統中，使廣大的車(chē)主實(shí)現不停車(chē)付費。具體有如下優(yōu)點(diǎn)： 節省時(shí)間，提高收費效率 實(shí)施不停車(chē)收費，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），與傳統的人工收費８秒出票相比較，不停車(chē)收費大大加快了高速公路收費道口的通行能力。據測算，較人工收費車(chē)道，ＥＴＣ車(chē)道通行能力將提高４～６倍，從而減少車(chē)輛阻塞現象。使用ETC系統從汽車(chē)用戶(hù)的角度來(lái)說(shuō)節省了時(shí)間，使行車(chē)更加安全。從業(yè)主的角度來(lái)說(shuō)提高了收費效率。 節約能源，提高環(huán)保質(zhì)量 大幅降低收費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(hù)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。 降低收費管理費用和基建費用 使公路收費走向電子化，減輕了工作人員的勞動(dòng)強度，也可以減少收費員出錯的機會(huì )和參與舞弊的機會(huì )，堵住了收費漏洞，節約了大量人力物力，從而降低收費管理的費用，有利于提高車(chē)輛的營(yíng)運效益。這一條對業(yè)主的好處最大。 提供交通管理數據和手段 通過(guò)實(shí)時(shí)采集的收費數據，交通部門(mén)能及時(shí)掌握完整的路橋車(chē)流信息、收費情況，進(jìn)行交通量的合理分配、整體疏導、管理，為新建路橋提供科學(xué)依據。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ETC發(fā)展的進(jìn)展和現狀 隨著(zhù)指導中國高速公路電子收費應用的國家標準GB/T20851《電子收費 專(zhuān)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ETC發(fā)展的標準之爭終于告一段落。在這之前的歐洲標準，日本標準和國標之爭，915M產(chǎn)品，2.4G產(chǎn)品和5.8G產(chǎn)品之爭終于塵埃落地。中國選擇了自己的國標，選擇了5.8G。 標準既已確立。中國的ETC產(chǎn)業(yè)和應用也蓬勃發(fā)展。ETC產(chǎn)品的生產(chǎn)廠(chǎng)家已經(jīng)有十多家。其中不乏能提供整體解決方案的廠(chǎng)家。到目前為止，交通部組織開(kāi)展的京津冀和長(cháng)三角區域高速公路聯(lián)網(wǎng)不停車(chē)收費示范工程進(jìn)展順利，已經(jīng)在北京、上海、江蘇、江西等地開(kāi)通運營(yíng)，截止2009年1月，開(kāi)通ETC車(chē)道的數在240條左右。 目前ETC的生產(chǎn)廠(chǎng)家，多數都是規模較小，產(chǎn)品總類(lèi)較少的公司。整個(gè)ETC系統包括的產(chǎn)品很多，除基建施工和收費系統的清分算系統較成熟外。ETC系統還包括OBU，RSU，發(fā)行工具，密鑰系統，ESAM，PSAM和CPU卡等關(guān)鍵產(chǎn)品�，F在的廠(chǎng)家各自為政，缺乏彼此之間的緊密合作。生產(chǎn)OBU和RSU的對密鑰系統不太了解。生產(chǎn)CPU卡的對OBU和RSU不了解。目前的現狀，需要出現更強有力的企業(yè)出現，對整體系統有全面的把握，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。當前，握奇是中國唯一一家提供ETC的OBU，RSU及相關(guān)系統，密鑰及相關(guān)系統，IC卡及相關(guān)系統的整體解決方案的提供商。 ETC系統解決方案 關(guān)鍵設備 適合中國國標的雙片式主動(dòng)ETC系統的關(guān)鍵設備和系統，主要包括電子收費車(chē)載單元OBU（RFID電子標簽），電子收費路側單元RSU，嵌入式安全訪(fǎng)問(wèn)模塊ESAM，電子收費PSAM卡，電子收費IC卡和密鑰系統組成。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系統的DSRC通訊，隨著(zhù)該技術(shù)的發(fā)展和完善，ETC系統將會(huì )得到充分的發(fā)展。 OBU/RSU及相關(guān)系統 握奇提供的Quipass系列的OBU，RSU及相關(guān)系統主要包括OBU，RSU及發(fā)行工具。 產(chǎn)品采用5.8G頻段專(zhuān)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，符合中國于2007年5月頒布的國家標準GB/T20851-2007。 RSU Quipass 111型RSU是一款DSRC路側單元。該款產(chǎn)品是遵循2007年5月最新出臺的ETC&DSRC中國國家標準GB/T20851-2007設計開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品。 由高增益定向束控讀寫(xiě)天線(xiàn)和射頻控制器組成。高增益定向束控讀寫(xiě)天線(xiàn)是一個(gè)微波收發(fā)模塊，負責信號和數據的發(fā)送/接收、調制/解調、編碼/解碼、加密/解密；射頻控制器是控制發(fā)射和接收數據以及處理向上位機收發(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月最新出臺的ETC&DSRC中國國家標準GB/T20851-2007設計開(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，穩定性好，頻率隨溫度漂移小，產(chǎn)品生產(chǎn)方便，免調試。 安裝于車(chē)輛前擋風(fēng)玻璃內側。OBU主要存儲被標識物體(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）。作為與路側單元（RSU）的微波天線(xiàn)交互的通信中繼器，IC卡和RSU的數據交換只有通過(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項目的應用中，OBU的發(fā)行分為三個(gè)階段，1、初始化（這個(gè)環(huán)節在ITSC完成）；2、省內一次發(fā)行；3、省內二次發(fā)行；這里所說(shuō)的發(fā)行設備實(shí)際上是完成省內一次和省內二次發(fā)行的工作�，F有的OBU生產(chǎn)廠(chǎng)家所提供的解決發(fā)行設備中可分為兩類(lèi)，第一類(lèi)是發(fā)行和二次發(fā)行有一臺設備完成；第二類(lèi)是一次發(fā)行采用聯(lián)機的臺式發(fā)行設備，二次發(fā)行采用脫機手持發(fā)行設備來(lái)完成發(fā)行工作。 本公司采用的方式是結合了上述兩類(lèi)解決方案的優(yōu)點(diǎn)，提出新的解決方案：提供兩臺發(fā)行設備，其中一臺發(fā)行設備，是一款臺式聯(lián)機的發(fā)行設備，可以完成一次發(fā)行和二次發(fā)行的工作；另一臺發(fā)行設備是一款手持式的發(fā)行設備，可以聯(lián)機使用也可以脫機使用，完成二次發(fā)行的工作。 ESAM/PSAM及密鑰發(fā)行系統 ESAM產(chǎn)品 應用在OBU中的ESAM的主要功能如下： 數據安全存儲功能； 數據安全讀取功能； 硬件DES協(xié)處理器； TDES加解密計算功能； TDES MAC計算功能； 文件訪(fǎng)問(wèn)控制功能； 拆卸判定標志位安全設定功能。 該產(chǎn)品特點(diǎn)如下： 硬件平臺的安全性：安全等級高----高端產(chǎn)品 ITSEC E4級；ROM 和 EEPROM 安全；真隨機數發(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；數據加密及地址串擾；防DPA/SPA攻擊； DES算法的特點(diǎn)：擴散和混亂的原則； 分組加密體制；對稱(chēng)密鑰密碼體制；安全性強、密鑰管理強度大。 PSAM產(chǎn)品 專(zhuān)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)標準和應用模式。采用了高速PSAM 卡的ETC系統，有一套特殊的指令系統與安全機制來(lái)保證OBU的合法性、有效性和交易安全認證。同時(shí)考慮到目前諸多機具對安全方面的需求和認證方面的安全需求，高速PSAM 漸漸地融入了PKI 體系，并可提供PK 功能。 性能參數如下： 16Bit 單片機； 0.22μm工藝； 工作溫度：-25 to +85°C； 工作電壓在1.8V、3.0V和5.0V可選； 支持ISO/IEC 7816 T=0通訊協(xié)議； 一次3DES運算的最快時(shí)間可達 5.3微秒； 內部時(shí)鐘頻率最高可達33MHz； 通訊速率：固定9600bps；符合PPS的38400 bps、56kbps、112kbps，最高可達224kbps； 支持PK功能，具備PKI體系； 擦寫(xiě)次數不低于50萬(wàn)次； 數據容量：16Kbytes、32Kbytes和64Kbytes。 握奇數據高速PSAM 卡最早在1999 年開(kāi)始提供給建設部，用于上海東方交通卡，迄今為止，已用于建設事業(yè)、軌道交通、交通收費等多個(gè)行業(yè)，主要安裝在公交車(chē)載機、出租車(chē)計價(jià)器、軌道交通閘機、高速公路收費設施、各類(lèi)公用事業(yè)的消費類(lèi)、充值類(lèi)的終端上。 密鑰系統 在ETC系統中，密鑰管理系統負責完成密鑰的安全注入、生成、保存、傳遞、更新、恢復、銷(xiāo)毀相關(guān)的流程。使用與管理要有專(zhuān)門(mén)的業(yè)務(wù)部門(mén)、專(zhuān)門(mén)的人員來(lái)負責，并建立相關(guān)的使用與管理制度。 密鑰系統具有如下特點(diǎn)： 密鑰管理系統根據不同業(yè)務(wù)及管理的需要，可分為一級、二級或多級管理模式； 生成領(lǐng)導卡，用于產(chǎn)生系統最原始的種子數據，一般由使用部門(mén)相關(guān)領(lǐng)導輸入數據產(chǎn)生； 生成總控卡：用Ｎ個(gè)領(lǐng)導卡產(chǎn)生的最原始種子數據組合成一特定長(cháng)度的數據組，作為系統最原始的種子數據； 密鑰母卡：用特定分散因子對原始密碼數據進(jìn)行分散，生成系統各類(lèi)密鑰的最原始母密鑰； 密鑰母卡可分為多級，根據不同應用需要生成一級、二級或多級密鑰母卡； 應用密鑰母卡：用于發(fā)行各類(lèi)應用卡片的密鑰母卡，如用戶(hù)卡母卡、ＥＳＡＭ發(fā)行母卡、密鑰修改／恢復密鑰母卡、ＰＳＡＭ發(fā)行母卡等等。 IC卡及相關(guān)系統 雙界面CPU卡 CPU卡也簡(jiǎn)稱(chēng)智能卡，是采用微處理器芯片作為卡芯，由硬件和軟件共同組成，包括硬件MPU（微處理器）、RAM（隨機存取存儲器）、ROM(只讀存儲器)，軟件監控程序或操作系統COS等。 COS是指生產(chǎn)IC卡的芯片公司或各大制卡公司開(kāi)發(fā)的各自的操作系統，握奇的TimeCOS具有以下特點(diǎn)： 支持在一張卡上實(shí)現多個(gè)不同的應用，可建立三級目錄； 支持電子錢(qián)包功能，錢(qián)包大小可根據應用需求設定； 支持多種文件類(lèi)型，包括二進(jìn)制、定長(cháng)記錄、變長(cháng)記錄、循環(huán)、錢(qián)包等； 支持多種通訊速率； 支持數字簽名算法； 支持Triple DES算法； 支持安全散列算法，適用SHA算法對數據進(jìn)行壓縮； 支持線(xiàn)路保護功能，可以防止通信被非法竊取或篡改； 可用作安全保密模塊，使用臨時(shí)工作密鑰進(jìn)行DES加密、解密或MAC運算； 支持多種容量選擇； 可剪裁性，可根據用戶(hù)需求刪除、修改、增加命令以滿(mǎn)足特殊應用需要。 總體來(lái)說(shuō)，帶有COS操作系統的CPU卡具有存儲量大、數據保密性好、抗干擾能力強、存儲可靠、讀寫(xiě)設備簡(jiǎn)單、操作速度快、脫網(wǎng)工作能力強等優(yōu)點(diǎn)，其應用范圍廣泛，已經(jīng)滲透到了諸如金融、零售服務(wù)、社會(huì )安全、交通旅游、醫療保健、政府行政、教育等領(lǐng)域。 系統優(yōu)勢 公路收費業(yè)主在收費業(yè)務(wù)進(jìn)行時(shí)，普遍會(huì )碰到一些困難，比如車(chē)道收費站征地難度大、費用高、人工收費成本高、上下班高峰期收費車(chē)輛排隊等候時(shí)間過(guò)長(cháng)等問(wèn)題。上述解決方案為公路收費行業(yè)客戶(hù)提供了高速安全的ETC電子收費系統。 專(zhuān)業(yè)的安全性管理 握奇公司在數據安全、可信計算技術(shù)、交易認證等領(lǐng)域有長(cháng)期的技術(shù)積累，獲得多項發(fā)明專(zhuān)利。并參與了人民銀行金融IC卡規范的制定，中國首創(chuàng )的ESAM產(chǎn)品在各行業(yè)獲得廣泛應用，并能為交通領(lǐng)域提供ETC和MTC結合的全套解決方案。 穩定的產(chǎn)品 該方案使用中國領(lǐng)先的一體化芯片設計技術(shù)，大幅提升了產(chǎn)品的一致性和穩定性。 高性能的業(yè)務(wù)處理 結合雙界面卡和ESAM產(chǎn)品、技術(shù)，面向高速公路應用進(jìn)行系統性?xún)?yōu)化，確保整體交易時(shí)間業(yè)內領(lǐng)先。 |
