03-电子不停车收费标准体系及成套检测技术

电子不停车收费标准体系及成套检测技术杨蕴交通部公路科学研究院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”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ICICETCETCETCIC组合式联网收费系统模型当收费站含有ETC收费车道时，用户无须停车，通过ETC完成收费全过程。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。ETC支持ETC收费方式的收费站图例：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元以内其他国家标准的技术特点本-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）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直接采用其他国家的技术标准，不能满足国内应用需求，合主、被动式DSRC技术的优点，得出以下标准编制的思：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SRC协议框架从下到上依次为物理层、数据链路层和应用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RC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电子收费标准体系01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……02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……01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……03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…04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…05设备及系统检测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》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）内数据接规范路发[2008]275号文件：关于印发高速公路区域联网不停费示范工程暂行技术要求的通知交公路发[2008]275号欧洲标准日本标准国标工作频段5.8GHz5.8GHz5.8GHz占用带宽5MHz5MHz5MHzE.I.R.P2W2W2W天线极化左旋右旋右旋调制方式ASKASKASK/FSK调制系数0.5～0.90.5～0.90.5～0.9编码方式FM0MANCHESTERFM0/MANCHESTER与其他ETC标准的比较欧洲标准日本标准国标OBU功耗较低，电池供电较高，车载取电较低，电池供电存储和交易的安全性自定义安全机制，由OBU软件实现，安全性较低采用智能卡和ESAM保障交易安全性，安全性较高采用智能卡和ESAM保障交易安全性，安全性较高OBU成本较低较高较低ETC交易时间约100ms约200ms约200ms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、可靠的途径与日、欧ETC标准相比，ETC国标具有以下优越性：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理参数测试/T20851.5电子收费用短程通信理层主要参测试方法》定了测试系的要求及相的测试方法TC设备测试-物理参数测试ETC设备物理参测试系统应包括发信号模拟子系统和收信号分析子系统个核心部分及其他助部分组成。具体要包括：频谱分析；矢量信号分析；示波器；矢量信发生器（多台）；TC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TC设备测试-物理参数测试验证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ETC设备测试-协议和互操作测试被测设备测试设备微波暗室ETC设备测试-协议和互操作测试协议测试系统配置：测试设备物理参数应符合GB/T20851.1-2007的要求。测试设备采用专用的协议测试软件，应能够实现GB/T20851-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、基本安全性能、稳定性、环境条件应符合JR/T0025-2005、ISO7816-1:2003等标准规范的定，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：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设备海东海电脑股份有限公司圳市金溢科技有限公司州埃特斯通讯设备有限公司京聚利科技有限公司京万集科技有限责任公司京北大千方科技有限公司津中兴软件有限责任公司天信息股份有限公司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162亿。上述企业的产能可达RSU18000台/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OBU和IC卡RSUPSAM卡PU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/IEC7816Identificationcards–Integratedrcuit(s)cardswithcontactsISO/IEC14443Identificationcards–ontactlessintegratedcircuit(s)cards–Proximityards《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要求》钥管理体系密管系统建234采用硬件加密机，满足多种密码算法的实现支持多级密钥管理各级密钥系统的无缝链接采用配置子系统设计使用符合国密局要求的密码机作为密钥生成、分散、存储的载体，既保证了密钥存储的安全可靠，又同时支持了国际通用的密码算法和国密局要求的密码算法即支持二级密钥管理体系。系统可以支持多种运营模式保证了系统的安全、顺利、平稳和连续运行易于以后的功能扩展，密钥管理系统要预留添加新应用的专用密钥的功能，使得系统更具通用性和灵活性密钥管理体系和密管系统建设6操作权限管理在整个密钥系统中，为保证系统的安全性，密钥在密钥系统中的传递均要采用安全报文的传输方式密钥系统中，密钥的操作要受到严格的权限控制。系统使用三种管理员卡，每种卡片配以不同的系统操作权限，系统对操作权限严格控制7实现密钥的安全管理在充分保证密钥系统安全性的基础上，支持系统密钥的生成、注入、导出、备份、恢复、更新、服务等功能密钥的安全传输密钥管理体系和密管系统建设二级密钥管理子系统一级密钥管理子系统分级密钥管理体系和密管系统建设一级密钥管理子系统领导卡A领导卡B领导卡C领导卡D全国性根密钥加密机硬件算法全国性认证密钥全国性消费密钥全国性维护密钥……根据业务代码分散北京市分散因子上海市分散因子其它省市分散因子北京市消费密钥北京市认证密钥北京市维护密钥……上海市业务密钥其它省市业务密钥示范性工程PS