联网环境下电子收费系统的兼容性.doc

联网环境下电子收费系统的兼容性联网环境下电子收费系统的兼容性张北海 国家智能交通系统工程技术研究中心 摘 要 本文简要说明了联网条件下高速公路电子不停车收费(ETC)系统应用将会面临的几个问题其中，重点分析了 ETC 车道设备兼容互换性问题在分析介绍现有的 ETC 相关国际标准对 ETC 设备兼容性的规范与影响的基础上，对 ETC 车道设备完全兼容互换的技术选择给出了几点建议同时，还对 ETC 联网收费系统中，ETC 系统运营商之间后台业务系统的互联与通行费的清算等问题作了简要的分析与说明 关键词 电子不停车收费；ETC 系统；联网收费；兼容性；账务清算 1 背景 九五期间，大规模的基础设施建设促进了我国高速公路事业的飞速发展随着各省、市高速公路网的逐渐形成，在一路一公司经营体制下，主线收费站过密导致的高速公路服务水平不断下降的问题 Et 趋突出，由各路公司独立收费过渡到路网环境下的联合收费的需求在经济发达地区日趋强烈高速公路的联网收费也给中国 ETC 系统的实施带来新的机遇和挑战 ETC 用户在享受免停车交费服务的便利之外，还希望能够使用同一电子标签在不同的 EI'C 运营商所辖的收费路网中一卡通行；ETC 系统运营商也希望自身的设备和系统具有与其他运营商的系统之间的互操作性，从而扩大其用户的范围，也可以有多个 ETC 设备供应商供其选择。

而联网环境下 ETC 系统的实施，也必然要求分属不同运营商的 ETC 系统之间达到相互兼容、互联互用 但由于 ETC 系统涉及的技术规范和标准较多，各 ETC 厂商设备之间的兼容性不强,联网环境下运行的 ETC 系统涉及到很多方面的技术问题和管理问题我国 ETC 系统示范工程实施一再延期的事实，也充分地说明了联网条件下的 ETC 应用的确存在着较高的实施难度本文将概要地阐述有关被动式、单片式 ETC 系统的联网收费应用中将会遇到的一些一般性的问题，并就如何在具体操作的技术层面上达到兼容，从而实现 ETC 联网收费提出一点建议图 1 是 ETC 联网收费系统的层次结构图由图 1 可看出，实现 ETC 系统的联网收费应用需要满足两个层次上的要求一是 ETC 前端设备(包括 ETC 车载单元 —— 电子标签、ETC 路侧单元 —— 电子标签读写天线)层次上兼容互换的要求，二是 ETC 系统运营商后台业务系统之间互联与账务清算的要求下面就从这两个方面详细说明 2 ETC 前端设备的兼容性 ETC 前端设备的兼容是实现 ETC 系统联网收费应用的必备基础为了实现 ETC 前端设备的兼容互换，加入 ETC 联网收费系统的运营商之间需要遵循一个共同的，足以保证ETC 设备之间兼容互换的技术规范。

本部分将介绍这方面的内容 联网收费对 ETC 前端设备的兼容性提出了以下 2 个要求： (1)整个 ETC 联网收费系统使用遵照相同标准及技术规范细则生产的，能够完全兼容互换的 ETC 车道设备 (2)整个 ETC 联网收费系统使用协商统一的电子标签数据格式 TDS(Transponder Data Specification)规范和安全认证系统 使用遵照相同标准及技术规范细则生产的，能够完全兼容互换的 ETC 车道设备是实现 ETC 联网收费的设备基础，也就是我们通常所说的 ETC 设备的兼容互换性目前，欧洲标准化委员会第 278 技术委员会(CEN TC278)已经制定了一系列标准(见表 1)，对所有类型的被动式 DSRC 应用(例如车队管理，电子收费和公共交通等)给出了基本的通信协议的定义，即通常所说的 CEN 系列标准对于这一系列标准，任何人均可无偿使用 针对电子收费应用，CEN 又开发了一个电子收费应用(EFC)的接口协议，该接口协议后被国际标准化组织第 204 技术委员会(ISO TC204)采纳，进而成为国际标准，即 ENV／ISO 14906ENV／ISO 14906 对电子收费的应用接口框架(EFC Application InterfaceArchitecture)、电子收费交易模型(EFC TransactionMode1)、电子收费应用服务原语(EFC Functions)、电子标签数据属性(EFC Attributes)等内容作了最基本的规范。

就 ETC 来说，设备生产厂商是被强制性地要求其产品必须符合 ENV ISO 14906 之要求的 虽然 CEN 已经制定了关于专用短程通讯(DSRC)的上述标准，但是该系列标准是经过多次讨论，综合考虑多方意愿后最终形成的标准，其在某些章节很难对一些有分歧的地方进行准确、细致的阐述，在许多操作方式及参数的取值上还存在着相当大的选择性电子收费应用接口标准(ENV／ISO 14906)更是如此比如，选择什么样的 ETC 交易模型、交易过程中使用什么样的服务原语，ETC 应用中要使用电子标签哪些 EFC 属性以及属性内容的含义是什么等等，对每个 ETC 厂商来说，都是可以自由决定的由此可以看出，CEN／ISO 系列标准并不能保证 ETC 车道设备间的完全兼容互换!事实也充分地证明了这一点为了达到 ETC 车道设备间的兼容互换，必须要求 ETC 车道设备供应商在遵从相同标准的基础上还要共同遵循更详细的技术细则规范对于这个问题，欧洲各国的 ErIC 设备制造商们有他们自己的解决方案下面将对此作简要的说明 市场对 ETC 系统的互换性的要求，使得对 CEN 系列标准进一步澄清、细化的需求应运而生Cormbitech、KAPSCH 和 THALES 等公司共同对 CEN 标准进行了进一步的细化，澄清了 CEN 标准中没有阐明的问题，消除了许多参数选择上的多重性，并给出了产品开发的详细技术要求。

所有内容最终形成了一个正式的规范，称为((Global Specification for Short Range Communication))，简称 GSS 标准如果厂商的产品符合 GSS 标准，则意味着其完全符合 CEN 标准，并且能与其他符合 GSS 标准的厂商的产品完全兼容互换GSS 标准自 1997 年 5 月发布 1.0 版以来，至今已经历四次修订当前最新版本为 2001 年 12 月发布的 3.0 版 在电子收费应用接口这一层次上，GSS 成员共同开发了基于 DSRC 使用中央账户系统的 ETC 交易规范 —— 《GTS／A1》规范该规范非常详细地规定了一种先进、高安全性、基于的 DSRC 的 EFC 应用模型，它和 GSS 标准一起，保证了 ETC 车道设备及收费交易在所有层面上的统一，进而保证不同厂商产品的之间的完全兼容性，并由所有 GSS 厂商共同使用与支持 在有了具备互换性的 ETC 车道设备，实现不同 ETC 系统间电子标签互读的能力之后，还需要知道不同运营商发行的电子标签中存储信息的确切含义以及具备获取这些信息的权限出于保障功能、简化系统、方便使用的目的，ETC 联网收费系统中还需要使用协商统一的电子标签数据格式规范和安全认证系统。

完全统一的电子标签数据格式并非是必须的，但在同一个联网的 ETC 系统里面，各类电子标签用于联网收费交易的信息的交集(所有电子标签格式完全一致的部分)必须能够完全满足系统拆账的要求因此，在一个兼容的系统里，所有的运营商应该协商制定出一个各方都认可且能满足联网拆账需要的一个共享数据格式集，但电子标签中的密钥和发行者的识别号(EFC Context Mark)为各运营商所私有运营商可以在此共享数据格式集的基础上添加一些系统自身所特有的属性 共享数据格式集由加入 ETC 联网收费系统的运营商共同使用当一个新的运营商要加入此 ETC 联网收费系统时，在就共享电子标签用户的问题达成协议之后，他就可以从ETC 联网收费系统运营商那里获取这个共享数据格式集，并且保证自己的系统也遵从这一规则 电子标签密钥和口令提供了在车道进行收费交易时访问电子标签相关属性的能力不同的运营商拥有自身私有的访问密钥和认证密钥要在 ETC 联网收费系统中获得操作其他运营商发行的电子标签的能力，需要运营商之间就口令、密钥等安全管理问题达成密钥扩散协议对于不同系统发行的标签，可以根据其特定的 EFC Context Mark 来选择交易时应当使用何种密钥。

在实际的运用过程中，当电子标签通过收费车道时，路侧系统可以通过读取电子标签当中的 EFC Context Mark，比较它是否与联网收费系统内的任一运营商提供的 EFC Context Mar 相符来判断该电子标签是否为本 ETC 系统所接受如果该标签为本系统所支持，则可以根据 EFC Context Mark 选择相应的密钥，从而能对电子标签内的相关数据进行读写通过 EFC Context Mark 还能验证哪些黑名单在需要查验的范围之内，从而将需要查验的数据量缩减到最小甚至还可以通过特定的 EFC Context Mark 来确定对应 ETC 运营商的特定的收费交易过程其操作流程如图 2 所示 从上述内容可以看出，在一个较大的范围内实施 ETC。