專用短程通信技術

DSRC(Dedicated Short Range Communication)專用短程通信是ITS智能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，我們國家採用的是源於ISO/TC204國際標準化組織智能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)和應用層(L7)協議。 ^[1] 

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與車載設備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，應用於ETC就是自動收費(記錄，只讀功能)/管理/信息交換傳輸/結算系統。

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。

技術標準(4張)

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應用層” 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件技術準備。

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通信協議和主動應答器。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頻帶分配給智能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。

日本製定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。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。

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簽訂的維也納協議，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，而採用世界統一的應用層（L7）協議。

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月正式簽定研究合同。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劃於1999年10月之前完成。

針對公路管理部門對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“網絡環境下ETC收費系統研究與推廣應用”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、網絡結算等技術細節，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户等的利益，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系統的應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。

鑑於國際DSRC標準發展趨勢和國內ETC系統應用現狀，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頻段分配給智能運輸系統技術領域的短程通信（包括ETC收費系統）。

項目值 頻率用户

智能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户所密切關心的問題。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。

在採用DSRC技術的系統中，車子上裝備有OBU，相當於移動終端。並且OBU有比較強的數據處理能力，可以滿足DSRC的特定需要。在路邊部署了被稱為路邊單元的RSU，與OBU相比除了具有基本通信功能外還擁有一定的管理功能並且接入後備網絡。

車載DSRC系統包括車-路（V2R）通信和車-車（V2V）通信兩種形式：車-路通信是車輛與路邊基礎設施的通信，屬於移動節點與固定節點的通信，採用基於一跳的Ad Hoc網絡模型；車-車通信是車輛間通信，採用基於多跳的Ad Hoc網絡模型。兩種通信方式被應用於不同領域。

除了已經比較成熟的ETC系統外，基於車-路通信的DSRC應用還可以用在電子地圖的下載和交通調度等。路邊的RSU接入後備網絡與當地的交通信息網或因特網相連，通過OBU與RSU的通信來獲得電子地圖和路況信息等，從而可以選擇最優路線，能夠緩解交通擁堵等。 ^[2] 

車-車通信方式主要用於車輛的主動安全方面。據世衞組織統計全球每年有120多萬人死於交通事故，每年交通事故造成的經濟損失高達5180億美元。將DSRC技術應用於交通安全領域，能夠提高交通的安全係數，作用是減少交通事故，降低直接和非直接的經濟損失，以及減少地面交通網絡的擁塞。

一種情形是當前面車輛檢測到障礙物或車禍等情況時，它將向後發送碰撞警告信息，提醒後面的車輛潛在的危險；另一情形為，在路邊緊急停車的車輛向靠近自己的車發送警告消息，提醒它們不要進入危險區域。車-車通信的應用還包括轉彎速度控制、車隊管理和安全超車等。

未來的智能交通通信系統將會是一個統一的信息交互平台，除了提供交通和安全信息實時交互以外，還包括內容豐富的定製信息服務，如獲取娛樂和資訊信息，實現因特網接入等。

能提供高速的數據傳輸，並且能保證通信的低延時和低干擾，保證系統的可靠性，是蜂窩網絡的一種補充。並且很重要的是，DSRC網絡是由汽車廠商主導的，因此應將網絡設備儘可能的部署在車輛上。WiMAX的無線中繼技術為在高頻段實現寬帶無線接入提供了一種具有高性價比的解決方案，能提供更好的通信質量，同時還能實現對無線資源的二級調度，在改善網絡覆蓋質量的同時，提升系統容量，提高資源利用率。可以採用移動中繼技術實現DSRC與WiMAX的結合。

同濟大學在DSRC方面的研究起步較早，在國內最早提出了採用移動中繼技術融合DSRC，如圖3所示，通過移動中繼站接入當前服務小區的接入點，並由此接入基礎設施網絡。攜帶中繼站的車輛能為車內用户提供高速、可靠的公網連接，提供大容量的通信並保證通信質量。

車內用户無須直接連接基站，只要通過車載移動中繼站就可以進行高速的上傳、下載。而車輛間通信是局域聯網，是通過DSRC自組織的方式實現，為車間通信提供了高可靠性的連接和數據傳輸，實現安全性應用，而未裝備移動中繼的車輛可以通過DSRC網絡實現資源共享。 ^[3] 

DSRC已被美國交通部確認為V2V標準，經過10年研發與測試已經定型。

LTE-V技術被認為是實現車聯網的重要基石，受到智能交通ITS領域人士看重。

為應對車輛主動安全、行車效率、車載娛樂多場景業務需求，LTE-V採用“廣域蜂窩式(LTE-V-Cell)+短程直通式通信(LTE-V-Direct)”，前者基於現有蜂窩技術的擴展，主要承載傳統的車聯網業務；後者引入LTE D2D(Device-to-Device)，LTE-D具備能尋找500公尺內數以千計設備以及服務的能力，因此能讓兩個以上最接近的LTE-D設備在網內通信，能為LTE V2X提供良好的基礎，實現V2V、V2I直接通信，承載車輛主動安全業務，主要滿足終端安全低時延、高可靠的要求。

由於5.9GHz的DSRC在中國會有潛在干擾的問題，中國需要一個不同的 V2X解決方案，CCSA已經在中國針對LTE V2X推出了工作項目(Work Item)。LTE V2X的最大好處在於能重複使用現有的蜂窩基礎建設與頻譜，運營商不需要布建專用的路側設備(road side unit，RSU)以及提供專用頻譜。 ^[4]