[发明专利]专用短程通信的LLC子层状态控制方法和车载单元

说明书

技术领域

本发明涉及智能交通系统的电子不停车收费（Electronic Toll Collection，简称ETC）系统技术领域，尤其涉及一种用于ETC系统的专用短程通信（DSRC，Dedicated Short Range Communications，简称DSRC）协议的逻辑链路控制（LLC，Logic Link Control）子层状态控制方法和车载单元。

背景技术

随着高速公路通车里程不断增长，收费技术的不断进步，我国很多省市都建设了高速公路电子不停车收费）系统。与人工收费方式相比，电子不停车收费能够大大提高速度，减少车辆排队等候时间，缓解交通拥堵情况并且减少废气排放。

ETC系统的核心特征是由收费站的ETC天线（或称路侧单元，Road Side Unit，简称RSU）和过站车辆上安装的车载电子标签（或称车载单元，On Board Unit，简称OBU）通过无线通信的方式实现计费交易，通信协议采用专用短程通信协议。

专用短程通信是智能交通系统领域内的重要基础性通信协议之一，广泛应用于道路电子不停车收费、车载交通信息服务、交通信息采集，以及车辆公共安全服务等领域。2007年5月，我国颁布实施GB/T 20851系列专用短程通信国家标准，之后符合该标准的电子收费技术和产品得到了广泛的应用。

DSRC协议的通信模型主要由应用层、数据链路层和物理层组成，其中数据链路层主要用于建立通信实体之间可靠的通信，由介质访问控制（MAC，MediaAccess Control）子层和逻辑链路控制（LLC，Logic Link Control）子层组成。MAC子层的主要功能包括数据帧的封装/卸装、帧的寻址和识别、帧的接收与发送、链路的管理以及帧的差错控制等，而LLC子层则用于产生用于传输的命令协议数据单元（PDU，Protocol Data Unit）和响应PDU，并解释接收的命令PDU和响应PDU。

目前国际上存在的DSRC标准主要有欧洲、美国、日本和中国四种。1997年欧洲标准委员会（CEN）颁布的DSRC“ENV 12795数据链路层”预标准，对LLC子层应实现的服务原语和协议过程元素进行了一些描述，并且参照“IEEE 802.2：逻辑链路控制（LLC）”对DSRC LLC子层的状态机进行了描述，但其描述并不完善，按其实现的效率也不尽如人意。出于这些原因，CEN在2004年颁布正式的DSRC数据链路层标准EN 12795时，去除了LLC子层的状态机描述，从而使标准文本更为精炼、清晰，但不再对LLC子层实现的逻辑和功能做出统一规定。2007年中国颁布了电子收费DSRC国家标准，基于同样的原因，也没有对LLC子层的具体实现做出说明。在中国标准中车载单元采用两片式电子标签，即由车载电子标签和IC卡两部分组成，其中IC卡操作速度较低。在这种情况下，必然会出现这样的问题：路侧单元发出命令，需要车载单元进行响应，而此时车载单元执行路侧单元命令的过程中包括了非常复杂的加解密操作，响应速度较慢。如果按照欧洲预标准或者日本标准，需要在规定的T3~T3+T4a时段内返回响应数据，这是中国国标的低速IC卡所不能实现的。因此，其他国家的标准或者预标准并不能完全适合中国的情况。本发明中对此明确给出了低速数据实现方案。

发明专利CN101848233A提出了基于国标ETC系统车载单元LLC子层的逻辑链路控制方法，其中依据中国国标采用了专用逻辑来实现LLC子层。但是，CN101848233A存在这样的缺陷：其中提出的逻辑链路控制方法仅仅是车载单元的LLC子层控制方法，而并没有规定路侧单元的LLC子层控制方法，因此并不完整，并且，该控制方法是采用专用逻辑实现的，较为简单，并不适合进行较为复杂的控制。

发明内容

针对现有技术中的上述问题，本发明基于其他国家的设计标准以及中国的国标，在上述两种标准的LLC子层逻辑链路控制方法上提出了进一步的补充和完善，提出了适合中国国家标准（简称“国标”）的车载单元LLC子层控制方法和路侧单元LLC子层控制方法的完整方案，同时，这种控制方法针对我国的车载单元响应经常存在延迟的实际情况，提出了有效的解决手段。另外，这种控制方法不但可以由硬件（芯片）来设计和实现，而且也可以由软件来实现，能够实现较为复杂的控制功能，并且对于减少空翻和功耗具有重要意义。

本发明提供了一种智能交通领域的专用短程通信的LLC子层状态控制方法。其不但能够适应两片式电子标签车载单元的响应速度较慢的国情，而且既可以由硬件（芯片）来设计和实现又可以由软件来实现，能够实现较为复杂的控制功能，并且对于减少空翻和功耗具有重要意义。