“平均覆蓋率60%,車道數(shù)6000條,用戶量500萬(wàn)”一串?dāng)?shù)字為我們勾畫的是到“十二五”期末,我國(guó)電子不停車收費(fèi)(ETC)發(fā)展的目標(biāo)。1996年ETC第一次被引入中國(guó),在發(fā)展初期,由于沒有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),受市場(chǎng)所限,各系統(tǒng)集成公司大多采用國(guó)外技術(shù)及器材進(jìn)行集成,形成了國(guó)內(nèi)公司擔(dān)當(dāng)集成和市場(chǎng)推廣角色,外國(guó)公司充當(dāng)設(shè)備供應(yīng)商的局面,直到2007年,國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)才平衡了各方利益的紛爭(zhēng)和實(shí)力的拉鋸戰(zhàn)。一路走來(lái),我國(guó)電子不停車收費(fèi)在技術(shù)、應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)方面雖然屢經(jīng)波折和反復(fù),但始終尋求出路與突破,自主創(chuàng)新的探索從未停止。從200萬(wàn)到500萬(wàn),未來(lái)5年,我國(guó)ETC發(fā)展迎來(lái)熱浪。
然而,在ETC快速推進(jìn)的過(guò)程中,仍然有不少技術(shù)上的難題需要盡快攻克,ETC注定要在極大的關(guān)注中,承受發(fā)展與裂變之痛,因?yàn)镋TC既要快速發(fā)展,又將不得不面對(duì)擴(kuò)展應(yīng)用這一新的課題。
集成化,芯的現(xiàn)實(shí)與夢(mèng)想
如同交通運(yùn)輸要制定交通規(guī)則一樣,車與路的“對(duì)話”,也要找到彼此懂得的語(yǔ)言。DSRC(專用短程通信),這種高效的無(wú)線通信技術(shù),通過(guò)信息的雙向傳輸,實(shí)現(xiàn)將ETC系統(tǒng)的OBU(車載單元)與RSU(路邊單元)有機(jī)地連接起來(lái)。國(guó)際上,ETC系統(tǒng)使用的通信頻道有915MHz,2.4GHz,5.8GHz3種,其中915MHz和2.4GHz頻段在移動(dòng)通信、醫(yī)療、科研等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用,但因其頻率爭(zhēng)用嚴(yán)重,也不具備有效的安全機(jī)制,5.8GHz成為國(guó)際ETC系統(tǒng)的主流頻段,在2007年5月實(shí)施的ETC和DSRC中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T20851—2007以及2007年10月國(guó)家交通部頒布的《收費(fèi)公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)技術(shù)要求》中,規(guī)定了我國(guó)ETC系統(tǒng)的短程通信頻段為5.8GHz,從此我國(guó)ETC發(fā)展開始了“國(guó)標(biāo)化”之路。
外來(lái)的和尚不總是會(huì)念經(jīng),傳統(tǒng)“舶來(lái)”技術(shù)也會(huì)遭遇“水土不服”。歐洲的“單片式”ETC不具備車道建設(shè)組網(wǎng)過(guò)程中按需而設(shè)的靈活性;日本制式的雙片式ETC有著對(duì)車載使用環(huán)境的高要求和系統(tǒng)與終端設(shè)備的昂貴造價(jià);至于當(dāng)時(shí)美國(guó)方面的ETC技術(shù),由于采用了2.4GHz頻段的非主流DSRC技術(shù),不符合國(guó)際發(fā)展的方向與潮流,由此,我國(guó)針對(duì)高速公路多地方主管部門、多業(yè)主、多運(yùn)營(yíng)管理單位、聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)、封閉式收費(fèi)制式等特點(diǎn),提出了“基于兩片式電子標(biāo)簽+雙界面CPU卡”的組合式收費(fèi)技術(shù)方案。經(jīng)過(guò)了16年的發(fā)展,我國(guó)ETC從設(shè)備、系統(tǒng)、施工由過(guò)去的完全國(guó)外企業(yè)完成,發(fā)展到如今完全由國(guó)內(nèi)企業(yè)完成并且實(shí)現(xiàn)了具有中國(guó)特色。
夢(mèng)想與現(xiàn)實(shí)總是僅有這一步之遙。OBU的硬件設(shè)計(jì)中,5.8GHz射頻收發(fā)單元最為復(fù)雜,目前國(guó)內(nèi)外還沒有任何公司量產(chǎn)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T20851—2007規(guī)定的DSRC物理層通信協(xié)議的5.8GHz單片收發(fā)IC。大部分廠商的OBU和RSU采用的是分離元器件的方案,幾乎所有ETC廠家的OBU射頻發(fā)送部分都是采用最傳統(tǒng)的介質(zhì)振蕩器,由于介質(zhì)振蕩器對(duì)頻率沒有形成閉環(huán)控制,頻率隨溫度漂移嚴(yán)重,不同地區(qū)在不同季節(jié)的氣溫差異非常顯著,為了解決該問(wèn)題,只能在介質(zhì)振蕩器的選擇上采取嚴(yán)格的檢驗(yàn)辦法,但受中國(guó)介質(zhì)振蕩器工藝水平的限制,符合標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品較少,造成原材料成本升高。即使對(duì)來(lái)料進(jìn)行了嚴(yán)格檢驗(yàn)和篩查,采用分離器件的微波模塊的頻點(diǎn)漂移也是其無(wú)法克服的缺陷。同樣,由于采用分離元器件的方案造成產(chǎn)品的調(diào)試?yán)щy,從而帶來(lái)上市后產(chǎn)品一致性較差,工作不穩(wěn)定,返修率高的問(wèn)題。在OBU接收電路方面,國(guó)內(nèi)大部分廠家使用電路復(fù)雜的二極管峰值檢波技術(shù),造成OBU產(chǎn)品造價(jià)和銷售價(jià)格昂貴,令消費(fèi)者望而卻步,嚴(yán)重阻礙了ETC產(chǎn)業(yè)在中國(guó)的大面積推廣。
我國(guó)目前ETC系統(tǒng)采用的5.8GHz車載電子標(biāo)簽的集成芯片,大部分都是從國(guó)外直接引進(jìn)的。美國(guó),歐洲,日本等地的ETC集成芯片已經(jīng)大量上市使用。然而這些集成芯片方案均不能滿足國(guó)標(biāo)的要求,所能應(yīng)用的只是在無(wú)線射頻發(fā)射部分,無(wú)線射頻接收部分都無(wú)法實(shí)現(xiàn),更不要提其他功能的集成。因此開發(fā)出符合中國(guó)國(guó)標(biāo)的ETC專用集成芯片是ETC行業(yè)的整體需求,也是關(guān)系到ETC行業(yè)持續(xù)發(fā)展的重要因素之一。想改變ETC芯片全進(jìn)口的局面,芯片設(shè)計(jì)要符合《電子收費(fèi)專用短程通信物理層》(GB/T20851.1—2007)和《電子收費(fèi)專用短程通信數(shù)據(jù)鏈路層》(GB/T20851.1—2007)的標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)要嵌入電源管理模塊,最大限度優(yōu)化芯片工作電流和待機(jī)電流,將射頻單元、基帶處理單元、安全模塊、讀卡單元進(jìn)一步集成,從而降低成本,實(shí)現(xiàn)電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)的國(guó)產(chǎn)化。中國(guó)的ETC產(chǎn)品應(yīng)該走的是集成化芯片的方案,中國(guó)“芯”的挑戰(zhàn)已經(jīng)來(lái)臨。