5.8 ghz 与915mhz 电子收费系统的比较研究

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1、5.8GHz与915MHz电子收费系统的比较研究作者：董德存 高渊奇  文章来源：RFID射频快报射频（RadioFrequency，RF）技术被广泛应用于多种领域，如：电视、广播、移动电话、雷达、自动识别系统等。射频识别（RFID）即指应用射频识别信号对目标物进行识别。射频识别的应用领域包括：道路电子收费系统（ETC），集装箱、货物识别，出入门禁管理，铁路机车车辆识别与跟踪，商用车队管理等。它常用5.8G和915MHz两种频率工作。本论文通过两种频率的比较，衡量他们对ETC系统的利弊。并结合我国现阶段ETC系统的现状加以分析。近一段时间以来，社会上

2、又出现了关于采用5.8GHz频段微波车辆自动识别技术（AVI）用于公路联网电子收费前景堪忧的传言，这在一定程度上阻碍了我国公路电子不停车收费技术的健康发展。国家智能交通系统工程技术研究中心、ISO/TC204中国技术委员会根据中华人民共和国信息产业部和中华人民共和国交通部有关文件，早已确认我国公路联网电子收费车辆识别确定在5.8GHz频段，同时电子不停车收费技术将作为政府和企业提高公路收费效率的重要手段。笔者在法国期间，曾经长时间研究射频系统，并在法国交通部、民航局等机构进行过实地的系统测试。作为上述确认的补充，本文将从技术层面以及标准化层面，对5.

3、8GHzAVI系统与915MHzAVI系统作一比较。一. ETC系统概述电子不停车收费系统（ElectronicTollCollection,简称ETC）是国际上正在开发并且推广普及的一种用于公路、大桥和隧道的一种收费系统。它通过路侧天线与车载电子标签之间的专用短距离通讯，在不需要司机停车和其他收费人员采取任何操作的情况下自动完成收费全过程。其简约的工作过程大致如图1所示：对于电子标签的安放也有一定的要求。一般电子标签放置于汽车后视镜的背面，视宽约从仰角35°到85°，离地面高度约在1.5m左右。图2为安装示意图。二. 射频识别技术概述射频（Radi

4、oFrequency，RF）技术被广泛应用于多种领域，如电视、广播、移动电话、雷达、自动识别系统等。射频识别（RFID）即指应用射频识别信号对目标物进行识别。射频识别的应用领域包括道路电子收费系统（ETC）、集装箱、货物识别、出入门禁管理、铁路机车车辆识别与跟踪以及商用车队管理等。道路收费领域内的射频识别技术即自动车辆识别（AVI），主要指工作在微波5.8GHz频段的短距离（8～30m）通信技术。国际上在自动车辆识别领域内曾经研究和使用过的频率主要有三种：915MHz、2.45GHz、5.8GHz。从已经建成的应用系统来看，915MHz系统主要应用于

5、北美地区，尤其是集装箱识别系统。并且，近8年以来，国际上（包括美国在内）几乎再没有新的915MHz系统应用于道路收费系统。美国自身也在逐步地将应用于智能交通领域内的自动车辆识别的标准转向5.8GHz～5.9GHz系统。5.8GHz专用短程通信（DSRC）系统主要应用于欧洲、亚洲及大洋洲地区；2.45GHz系统应用相对较少，没有形成主流。目前，国际上道路电子收费系统频点确定在5.8GHz附近已经是不争的事实，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其标准确定在5.8GHz～5.9GHz频段上。

6、图3表示读卡器与射频识别卡之间的工作模式。从技术上讲，5.8GHz系统相对于915MHz系统而言，无疑有着无法比拟的优势。下面将从数据传输速率、通讯距离、安全性、抗干扰性、系统可扩展性等方面对两种系统做一对比。2.1数据传输速率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。而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8Byte耗时12ms，向单个标签

7、上写入1Byte耗时25ms。由于系统的写入能力非常有限，高错误率也相对比较高，最后仅使用其只读的功能。这一局限性给915MHz系统在封闭式收费系统内的应用带来了巨大的障碍。2.2通讯距离在ETC系统中，收费站的读卡器与车载射频卡之间的通信距离以及通信时间都是非常重要的设计因素。在同等自然环境下，较长的通信距离和较快的通信握手时间当然是首选。5.8GHz系统DSRC协议的基础技术保证其至少有10m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。9

8、15MHz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（见图4）。这种方法虽然投入少