CN101123456A - 基于wlan的etc系统车载单元与路边单元的通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于WLAN的ETC系统车载单元与路边单元的通信方法，现有的ETC系统车载单元和路边单元之间建立通信连接的距离短、时间长、建立的连接不稳定，不适于高速移动的车辆与固定的收费系统之间建立连接，针对上述问题，本发明的车载单元与路边单元建立通信连接的过程为：(1)车载单元向路边单元发送探询请求帧，侦听信息帧；(2)所述车载单元侦听到信息帧，向所述路边单元发送认证请求帧，侦听路边单元返回的认证响应帧；(3)所述车载单元侦听到认证响应帧，向所述路边单元发送金融交易信息。本发明能够更快速更稳定的在车载单元与路边单元之间建立通信连接。

Description

基于WLAN的ETC系统车载单元与路边单元的通信方法

技术领域

本发明涉及一种应用于高速公路或城市道路的ETC(电子不停车收费)系统车载单元(OBU)与路边单元(RSU)的通信方法，尤其涉及一种基于无线局域网(WLAN)技术实现的电子不停车收费系统的车载单元和路边单元之间的通信方法。本发明属于智能交通(简称ITS)技术领域。

背景技术

随着我国经济的飞速发展，不断增长的汽车保有量与有限的道路面积的矛盾日益突出。为了解决这一矛盾，除了大力修建道路之外，提高现有道路的利用效率也是重要的一环。在这一背景下，智能交通系统日益成为当今世界研究发展的热点。

电子不停车收费系统(ETC)及其技术是智能交通系统的重要组成部分，它是解决收费道路上交通拥挤、堵塞和其它弊端、提高现有道路运行安全和效率的重要技术手段。车载单元(OBU)和路边单元(RSU)作为ETC系统的重要组成部分，对整个ETC系统的正常运行和性能的可靠保证起着至关重要的作用。车载单元(OBU)安装在车辆前挡风玻璃的内侧，通过与公路或者城市道路一侧的路边单元(RSU)进行通信，来实现对于行驶在公路或者城市道路上的车辆进行不停车收费，从而允许车辆高速通过，大大提高公路或者城市道路的通行能力。

现有的基于WLAN的电子不停车收费系统车载单元(OBU)和路边单元(RSU)具有以下特征：

车载单元上安装有无线网卡，所述路边单元上安装有无线网卡和无线接入点，所述车载单元和路边单元通过所述无线网卡和无线接入点进行无线通信；

车载单元通过无线网卡利用无线局域网标准协议与路边单元的无线接入点通信。

车载单元的无线网卡和所述路边单元的无线网卡均包括MAC层协议处理单元、基带处理单元、射频处理单元和天馈单元。

路边单元安装有定向天线，定向天线为一款为满足该项目整个ETC系统通信交易要求而研究设计的安装在路边单元上的天线。

无线接入点为一款满足该项目整个ETC系统通信交易要求的安装在路边单元上的无线接入点。

上述车载单元和路边单元通信时所进行的物理层和MAC层信号处理过程如图1所示。详细信号处理过程描述如下：

OBU后台处理中心将要传输的用户车辆数据信息传送给无线网卡中的MAC层协议处理单元，MAC层协议处理单元对数据信息进行编码，打包封装，添加包头，然后经基带处理单元(BBP)调制和扩频后，经数模变换，再将处理后的数据信息传送至射频处理单元(RF)，RF处理单元对信号进行上变频及功率放大处理并经由无线网卡中的天馈单元发送出去。

RSU端的无线接入点(AP)通过其前端的定向天线接收车载单元(OBU)传送来的数据信息，并传输给路边单元的无线网卡中的天馈单元，天馈单元将接收到的数据信息传输给射频处理单元，数据信息在射频处理单元经低噪声放大器及下变频处理之后被传送至基带处理单元，进行模/数变换、解扩、解调处理之后，数据信息被传送给无线网卡中的MAC层协议处理单元，以进行拆包处理，还原出原始数据后在传送给RSU后台处理中心。

目前基于WLAN的ETC系统车载单元和路边单元在链路层上采用传统的IEEE802.11MAC层标准通信协议。由于WLAN技术主要应用于50m～100m范围内的无线局域网互联，网络终端都处于户内静止或者户外低速移动(5km/h以下)的状态，因此，该协议标准也主要针对户内无线局域网以及户外步行移动用户接入无线局域网的应用。于是，相应地，该协议标准具有以下特点：第一，对移动终端的移动速度不敏感，表现在对于建立连接时间无要求，通常在几秒钟，规定RSU的信标周期在100ms以上，并且规定OBU与RSU建立通信需要三次握手；第二，通信有效性的优先级高于可靠性，即以牺牲连接的稳定可靠性能来换取信息传输速率的大大增加(最高可达54Mbps)；第三，在建立通信连接的过程中，规定OBU与RSU之间所互发的各种认证信息必须要一一对应，即OBU发送探询帧，则RSU必须回复探询响应帧，才能进行下一步帧的交互，否则，将通过退避机制来使得OBU重发探询帧；OBU发送认证请求帧，则RSU必须回复认证响应帧，才能进行下一步帧的交互，否则，将通过退避机制来使得OBU重发探询帧；OBU发送关联请求帧，则RSU必须回复关联响应帧，才能进行下一步帧的交互，否则，将通过退避机制来使得OBU重发探询帧。然而，基于WLAN的ETC系统车载单元和路边单元支持的车辆通行速度非常的高，通常在120km/h~180km/h范围，RSU的工作距离仅在50m~100m，这就必然使得连接进入无线局域网的时间要求非常严格(在毫秒级)，并且所建立的连接要非常地稳定，否则就会由于车辆的通行速度非常地快以至于不断地出现或者根本没来得及成功建立连接或者建立起的连接又断掉的现象，即OBU与RSU要么连接不上，要么刚连接上就断掉，从而根本无法使得整个ETC系统实现不停车收费的功能。此外，由于OBU是利用干电池供电，要求一个普通的1200mAh的干电池可为OBU供电3个月，因此，从功耗角度考虑也不允许OBU与RSU之间有很长的建立连接的时间。

综上所述，可知传统的主要针对静止或者低速移动(5km/h以下)的终端应用的IEEE802.11MAC层协议标准必然不适合应用于基于WLAN的ETC系统车载单元和路边单元之间的通信连接，具体表现在以下方面：第一，传统的IEEE802.11MAC层协议标准对移动终端的移动速度不敏感，该协议的规范没有把高速移动时的情况作为主要应用的模式；第二，建立连接的时间需要几秒钟对于基于WLAN的ETC系统车载单元和路边单元的通信应用来说过长，在OBU端的功耗上以及整个ETC系统的功能实现上都是不能容忍的；第三，RSU发送的信标在100ms并且在建立连接时需要三次握手对于基于WLAN的ETC系统车载单元和路边单元的通信应用过于复杂，浪费了大量的时间上的开销，使得OBU和RSU建立通信连接的时间过长，从而导致OBU端功耗上白白损耗，大大降低OBU持续工作的寿命；第四，传统的IEEE802.11MAC层协议标准的通信有效性的优先级高于可靠性的特点不适合基于WLAN的ETC系统车载单元和路边单元的通信应用，由于基于WLAN的ETC系统车载单元和路边单元的通信需要交互的数据只有300字节，信息量极小，因此不需要很高的信息传输速率(54Mbps)，RSU端所规定的最低速率6Mbps已足够，因此，完全可以通过以牺牲信息传输速率为代价来换取对于基于WLAN的ETC系统车载单元和路边单元的通信应用更为重要的最佳连接稳定可靠性；第五，在建立通信连接的过程中要求OBU与RSU之间所互发的各种必须要一一对应这一特点也大大限制了OBU与RSU之间建立通信连接的灵活性，从而导致建立连接时间的急剧增加。

而且，目前现有的所有其他MAC层协议标准由于所支持的物理层技术与WLAN的物理层技术存在巨大差异，因此，也都不适合应用于基于WLAN的ETC系统车载单元和路边单元的通信连接。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺陷和不足，本发明的目的是提供一种基于WLAN的快速、稳定的基于WLAN的ETC系统车载单元与路边单元的通信方法。

为达到上述发明目的，本发明基于WLAN的ETC系统车载单元与路边单元的通信方法中，车载单元与路边单元建立通信连接的过程为：

(1)车载单元向路边单元发送探询请求帧，侦听信息帧；

(2)所述车载单元侦听到信息帧，向所述路边单元发送认证请求帧，侦听路边单元返回的认证响应帧；

(3)所述车载单元侦听到认证响应帧，向所述路边单元发送金融交易信息。

上述的基于WLAN的ETC系统车载单元与路边单元的通信方法中，步骤(2)具体为：

(21)如果所述车载单元侦听到的信息帧是路边单元回复的探询响应帧，进入步骤(22)；如果所述车载单元侦听到的信息帧是其他车载单元发出的探询请求帧，进入步骤(23)；

(22)车载单元向所述路边单元发送认证请求帧，侦听路边单元返回的认证响应帧，如果在侦听时限内车载单元未侦听到认证响应帧，重复本步骤；如果在侦听时限内车载单元侦听到认证响应帧，进入步骤(3)；

(23)车载单元向路边单元发送认证请求帧，侦听路边单元返回的认证响应帧，如果在侦听时限内车载单元未侦听到认证响应帧，返回步骤(1)；如果在侦听时限内车载单元侦听到认证响应帧，进入步骤(3)。

上述的基于WLAN的ETC系统车载单元与路边单元的通信方法中，步骤(1)中，车载单元每隔一段时间向路边单元发送一次探询请求帧，侦听一次信息帧。

上述的基于WLAN的ETC系统车载单元与路边单元的通信方法中，所述一段时间的取值范围为0.5至3秒。

上述的基于WLAN的ETC系统车载单元与路边单元的通信方法中，发送一次探询请求帧的时间小于500微秒，侦听一次信息帧的时间为500微秒。

上述的基于WLAN的ETC系统车载单元与路边单元的通信方法中，步骤(22)中所述的侦听时限为3毫秒。步骤(23)中所述的侦听时限为5毫秒。

上述的基于WLAN的ETC系统车载单元与路边单元的通信方法中，探询请求帧、探询响应帧、认证请求帧、认证响应帧的帧结构包括五部分：第一部分为帧头，第二部分为逻辑链路控制信息，第三部分为子网访问协议，第四部分为负载，第五部分为校验码。

上述的基于WLAN的ETC系统车载单元与路边单元的通信方法中，车载单元与路边单元通过传输速率为6Mbps的信道进行通信。

上述的基于WLAN的ETC系统车载单元与路边单元的通信方法中，路边单元发送探询响应帧的方式分为两种：主动方式，在未接到车载单元发送的探询请求帧的情况下，主动发送探询响应帧，发送的时间周期为20毫秒；被动方式，在接到车载单元发送的探询请求帧的情况下，立即返回探询响应帧。

上述的基于WLAN的ETC系统车载单元与路边单元的通信方法中，车载单元通过信息帧的帧头识别所述信息帧为路边单元返回的探询响应帧或来自其他车载单元的帧。

上述的基于WLAN的ETC系统车载单元与路边单元的通信方法中，所述探询请求帧的负载包括两部分：第一部分为无线局域网的网络标识，第二部分为无线网卡所支持的速率；

所述探询响应帧的负载包括六部分：第一部分为无线接入点发送Beacon帧时的时标，第二部分为无线接入点发送Beacon帧的间隔，第三部分为无线接入点的能力的描述信息，第四部分为无线局域网的网络标识，第五部分为无线接入点支持的速率，第六部分为信道标识；

所述认证请求帧的负载包括两部分：第一部分为认证算法标识，第二部分为认证帧的序号；

所述认证响应帧的负载包括三部分：第一部分为认证算法标识，第二部分为认证帧的序号，第三部分为认证的状态码。

本发明努力克服传统的IEEE802.11MAC层协议标准在基于WLAN的ETC系统车载单元和路边单元的通信应用中的不足，在基于WLAN的ETC系统车载单元和路边单元的通信应用中，在链路层的MAC层上定义一套全新的通信协议标准，以满足基于WLAN的ETC系统车载单元和路边单元之间建立更快速更稳定的通信连接的应用要求，并很好地解决OBU端的功耗问题从而大大延长OBU的使用寿命。

附图说明

图1为本发明硬件连接图；

图2为本发明无线局域网在各层的传输图；

图3为本发明层结构图；

图4为本发明OBU和RSU之间通信流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明：

本发明首先采用下述的技术方案：

OBU和RSU之间传输的信息信号在由OBU和RSU中的无线网卡以及RSU中的无线接入点组成的无线局域网的各层上的传输过程如图2所示：

OBU的无线网卡和RSU的无线网卡必须经过RSU的无线接入点的衔接才能成功建立通信。无线局域网的协议标准结构主要包括物理层、链路层和网络层。因为我们的项目中该OBU和RSU组成的电子不停车收费系统不存在路由的问题，因此，可以不单独设网络层。而且，因为无线局域网的介质访问控制比较复杂，所以链路层分成逻辑链路控制层(LLC)和介质访问控制层(MAC)两层。本项目的内容就是重新定义一套适合基于WLAN的ETC系统应用要求的MAC层协议标准。

从图2可知，与MAC层衔接的是LLC层和物理层。图3则给出这三层衔接的详细结构。其中，LLC层提供OBU和RSU中的无线网卡以及RSU中的无线接入点之间的初始(逻辑链路)连接，即建立和拆除数据链路，然后通过LLC层与MAC层之间的接口，向MAC层发送MAC层服务数据单元(MSDU)；MAC层提供OBU和RSU中的无线网卡以及RSU中的无线接入点之间的帧传输、差错控制、流量控制和数据链路管理，分为MAC子层和MAC子层管理，其中，MAC子层提供帧传输，MAC子层管理提供差错控制、流量控制和数据链路管理；物理层则提供物理链路，实现比特流的透明传输，其定义了传输介质、以及与接口硬件的电气、机械、功能和过程有关的各种特性，以便建立、维护和拆除物理连接，分为物理层会聚子层和物理层管理实体，其中物理层管理实体通过层管理服务接口与MAC子层管理交互数据信息，以调用层管理功能，物理层会聚子层的协议部分定义了传输介质，其通过接口与MAC子层交互数据信息，用于识别确认来自MAC子层的帧，然后，再通过接口与物理层会聚子层的物理介质部分交互数据信息，使得来自MAC层的帧经过物理层会聚子层的物理介质发射出去，其中物理层会聚子层的物理介质部分则定义了与接口硬件的电气、机械、功能和过程有关的各种特性。

本发明在基于WLAN的ETC系统车载单元和路边单元之间的通信连接中采用下述的通信方法，即根据基于WLAN的ETC系统的应用要求和特点定义了一套新的MAC层协议标准。内容如下：

1.制定严格的连接碰撞避免机制，以提高信道利用效率、通信的可靠性和稳定以及支持移动终端的高速运动(达到180km/h)。具体如下：

连接碰撞避免时间＝随机数×一个时间块时长(aSlotTime)，其中0≤随机数≤CW，aCWmin≤CW≤aCWmax，aCWmin＝31，aCWmax＝1023，aSlotTime＝9us。由于基于WLAN的ETC系统通信距离在100m，车辆移动速度通常在50km/h，因此在此距离范围内车辆数量一般性不会多于10辆。而且，根据基于WLAN的ETC系统的实际应用特点和要求，本项目规定在ETC系统工作范围内(100m)OBU连接成功的概率达到90％，则可知连接未成功的概率为0.1，于是可以得到，本项目应选取的随机数的个数N为：(10/N)＝0.1，N＝100，考虑到OBU端的功耗因素(时间间隔越小则功耗越少)，可知随机数CW的数值应该越小越好，于是就可以确定出aCWmin＝31，aCWmax＝130，即31≤CW≤130，于是可计算得最大连接碰撞避免时间＝130×9us＝1170us＝1.17ms。

因此，本项目根据上述计算得到的最大连接碰撞避免时间，并考虑到信道衰落产生的时间开销以及多址通信时带来的信道恶化，规定了OBU和RSU在建立通信连接时应遵循的连接碰撞避免机制，即如果OBU接收到AP的响应帧则发送认证请求帧后等待3ms为最优值，如果OBU接收到其它OBU发送的帧则发送认证请求帧后等待5ms为最优值。

2.缩短RSU中无线接入点AP的发送信标(探询响应帧)周期，以降低OBU端为等待无线接入点AP的信标而白白消耗的能量。具体如下：

由于基于WLAN的ETC系统通信距离在100m，而车辆移动速度最高要达到180km/h，再加上无线信道是一种连接很不稳定的通信信道、各种信道衰落的影响以及OBU端的功耗等因素，可知，OBU和RSU建立通信连接和完成一次完整交易的时间必须要控制在400ms~500ms级，如果去掉OBU和RSU之间进行交易所用的时间200ms~300ms，则可知，剩余的用于建立通信连接的时间只有不到200ms。因此，考虑到ETC系统工作范围100m内最多可能有10辆车，因此计算可得，本项目选取的无线接入点发送信标周期为200ms/10＝20ms即为最优值。

3.降低通信的有效性，以换取连接通信的稳定可靠性并大大增加工作距离，为支持移动终端的高速移动性提供保证。具体如下：

由于基于WLAN的ETC系统信息交易量仅为300字节，因此，本项目只采用6Mbps的数据传输速率进行通信，即采用单信道的方案，在本项目的协议中规定AP不在所有信道中发送信标，而是只在规定的信道中发送信标，将OBU和RSU之间的信息交互固定在传输速率为6Mbps的信道中进行，从而达到通信可靠性达90％、通信距离为100m的目标。并且据此，可计算出，发送一个帧(300字节)的时间长度为(300×8)/6Mbps＝400us，于是，本项目据此规定OBU等待AP的探询响应帧的时间为500us为最优值。

4.在建立通信连接的过程中，定义一种灵活的帧与帧之间的响应机制，以大大降低OBU和RSU之间建立通信连接以及交互数据信息的时间开销，从而提高整个ETC系统的效率。

本项目提出的新的MAC层协议标准详细内容如下：

一、本项目中OBU与RSU之间建立通信传输数据信息时所发送的帧的类型、顺序及结构：

1.帧的类型和顺序：

表1探询请求帧

顺序	信息	备注
			1	SSID	网络的标识
2	支持速率	无线网卡所支持的速率

表2探询响应帧

顺序	信息	备注
			1	时戳	AP发送Beacon帧时的时标
2	信标间隔	AP发送Beacon帧的间隔
			3	能力信息	AP的能力的描述信息
4	SSID	网络的标识
			5	支持速率	AP支持的速率
6	DS参数结合	信道标识

表3认证请求帧

顺序	信息	备注
			1	认证算法序号	认证算法标识
2	认证交换序列号	认证帧的序号

表4认证响应帧

顺序	信息	备注
			1	认证算法序号	认证算法标识
2	认证交换序列号	认证帧的序号
			3	状态码	认证的状态码

2.帧结构：

帧头

LLC

SNAP(含以太网帧类型)

负载

FCS

帧头：包括：帧控制(2B)、持续时间ID(2B)、地址1(6B)、地址2(6B)、地址3(6B)、序列控制(2B)，一共24个Byte。

LLC：逻辑链路控制信息，3个Byte。

SNAP：子网访问协议，共5个Byte，其中以太网类型描述以太网帧的类型，2个Byte。

负载：以太网帧的数据字段，最长可以达到2304B。

FCS：校验码，4个Byte。

二、OBU与RSU之间的完整通信流程：

1.OBU始终处于深度睡眠/唤醒工作状态：深度睡眠状态，即无线网卡中的RF、BBP+MAC以及CPU和开发版上的各个器件都处于关闭状态，该状态的持续时间为1s，包含CPU启动+无线网卡启动用时5ms，此时整个OBU的功耗为2uA以下；唤醒工作状态，即无线网卡和CPU都处于工作状态，其中无线网卡处于发射状态，主动发送一个探询帧，发送用时不到500us，功耗320mA，然后自动转入接收状态以侦听等待AP的探询响应帧，侦听等待用时500us，功耗320mA。要求OBU发送探询帧并侦听等待AP的响应帧的总用时不超过1ms，而且，AP响应OBU的探询帧的时间要求为500us。

2.OBU由深度睡眠状态进入唤醒工作状态之后，主动发送一个探询帧，发送用时不到500us，功耗320mA，然后自动转入接收状态以侦听等待帧，侦听等待用时500us，功耗320mA：

①如果没有侦听到帧的存在，则OBU转入深度睡眠状态；

②如果侦听到帧的存在，则OBU完全能够通过帧头信息(包含AP的MAC地址信息或者其他OBU的MAC地址信息，而AP的MAC地址与OBU的MAC地址有很大区别)来判断出该帧是来自于AP还是来自于其他OBU的：

a.如果是来自AP的，则OBU立刻发送认证请求帧，然后转入侦听等待状态以接收来自AP的认证响应帧，等待时间3ms：如果接收到来自AP的认证响应帧，则OBU就认定已经和AP成功建立起通信连接，于是OBU将立刻发送包含车辆用户数据信息的数据帧，以进行接下来的金融交易；如果没有接收到来自AP的认证响应帧，则OBU就继续发送认证请求帧，然后转入侦听等待状态以接收来自AP的认证响应帧，等待时间3ms，此过程如此反复，直至OBU收到来自AP的认证响应帧为止。

b.如果是来自其他OBU的，则OBU立刻发送认证请求帧，然后转入侦听等待状态以接收来自AP的认证响应帧，等待时间5ms：如果接收到来自AP的认证响应帧，则OBU就认定已经和AP成功建立起通信连接，于是OBU将立刻发送包含车辆用户数据信息的数据帧，以进行接下来的金融交易；如果没有接收到来自AP的认证响应帧，则OBU就转入深度睡眠状态，并在1s之后重新开始建立通信连接的过程。

本发明的具体工作流程如下：

如图4所示，OBU的无线网卡主动发送一个探询帧Probe req，用时在500us以下，功耗(处于发射状态)为320mA，然后自动转入接收状态以侦听等待帧，等待时间500us，功耗(处于接收状态)为320mA，即OBU发送探询帧并侦听等待帧的总时间为1ms，其中AP发送响应帧的用时要求在500us之内；如果1ms内没有侦听到任何帧，则无线网卡自动转入深度休眠状态，深度休眠时间为1s，功耗(处于深度休眠状态)为2uA；如果1ms内侦听到帧，则OBU通过帧头信息(包含AP的MAC地址信息或者其他OBU的MAC地址信息，而AP的MAC地址与OBU的MAC地址有很大区别)来判断出该帧是来自于AP还是来自于其他OBU：如果是来自AP的，则OBU立刻发送认证请求帧Authen1，然后转入侦听等待状态以接收来自AP的认证响应帧Authen2，等待时间3ms：如果接收到来自AP的认证响应帧Authen2，则OBU就认定已经和AP成功建立起通信连接，于是OBU将立刻发送包含车辆用户数据信息的数据帧，以进行接下来的金融交易；如果没有接收到来自AP的认证响应帧Authen2，则OBU就继续发送认证请求帧Authen1，然后转入侦听等待状态以接收来自AP的认证响应帧Authen2，等待时间3ms，此过程如此反复，直至OBU收到来自AP的认证响应帧Authen2为止。如果是来自其他OBU的，则OBU立刻发送认证请求帧Authen1，然后转入侦听等待状态以接收来自AP的认证响应帧Authen2，等待时间5ms(此处之所以采用比3ms大的等待时间，是为了抵消由于其他OBU的存在使得AP处理能力有所降低而带来的开销)：如果接收到来自AP的认证响应帧Authen2，则OBU就认定已经和AP成功建立起通信连接，于是OBU将立刻发送包含车辆用户数据信息的数据帧，以进行接下来的金融交易；如果没有接收到来自AP的认证响应帧Authen2，则OBU就转入深度睡眠状态，并在1s之后重新开始建立通信连接的过程。

Claims (11)

1.一种基于WLAN的ETC系统车载单元与路边单元的通信方法，其特征在于：车载单元与路边单元建立通信连接的过程为：

(1)车载单元向路边单元发送探询请求帧，侦听信息帧；

(2)所述车载单元侦听到信息帧，向所述路边单元发送认证请求帧，侦听路边单元返回的认证响应帧；

(3)所述车载单元侦听到认证响应帧，向所述路边单元发送金融交易信息。

2.如权利要求1所述的基于WLAN的ETC系统车载单元与路边单元的通信方法，其特征在于：步骤(2)具体为：

(21)如果所述车载单元侦听到的信息帧是路边单元回复的探询响应帧，进入步骤(22)；如果所述车载单元侦听到的信息帧是其他车载单元发出的探询请求帧，进入步骤(23)；

(22)车载单元向所述路边单元发送认证请求帧，侦听路边单元返回的认证响应帧，如果在侦听时限内车载单元未侦听到认证响应帧，重复本步骤；如果在侦听时限内车载单元侦听到认证响应帧，进入步骤(3)；

(23)车载单元向路边单元发送认证请求帧，侦听路边单元返回的认证响应帧，如果在侦听时限内车载单元未侦听到认证响应帧，返回步骤(1)；如果在侦听时限内车载单元侦听到认证响应帧，进入步骤(3)。

3.如权利要求1所述的基于WLAN的ETC系统车载单元与路边单元的通信方法，其特征在于：步骤(1)中，车载单元每隔一段时间向路边单元发送一次探询请求帧，侦听一次信息帧。

4.如权利要求3所述的基于WLAN的ETC系统车载单元与路边单元的通信方法，其特征在于：所述一段时间的取值范围为0.5至3秒。

5.如权利要求3所述的基于WLAN的ETC系统车载单元与路边单元的通信方法，其特征在于：发送一次探询请求帧的时间小于500微秒，侦听一次信息帧的时间为500微秒。

6.如权利要求2所述的基于WLAN的ETC系统车载单元与路边单元的通信方法，其特征在于：步骤(22)中所述的侦听时限为3毫秒，步骤(23)中所述的侦听时限为5毫秒。

7.如权利要求1或2所述的基于WLAN的ETC系统车载单元与路边单元的通信方法，其特征在于：探询请求帧、探询响应帧、认证请求帧、认证响应帧的帧结构包括五部分：第一部分为帧头，第二部分为逻辑链路控制信息，第三部分为子网访问协议，第四部分为负载，第五部分为校验码。

8.如权利要求1所述的基于WLAN的ETC系统车载单元与路边单元的通信方法，其特征在于：车载单元与路边单元通过传输速率为6Mbps的信道进行通信。

9.如权利要求2所述的基于WLAN的ETC系统车载单元与路边单元的通信方法，其特征在于：路边单元发送探询响应帧的方式分为两种：主动方式，在未接到车载单元发送的探询请求帧的情况下，主动发送探询响应帧，发送的时间周期为20毫秒；被动方式，在接到车载单元发送的探询请求帧的情况下，立即返回探询响应帧。

10.如权利要求2或9所述的基于WLAN的ETC系统车载单元与路边单元的通信方法，其特征在于：车载单元通过信息帧的帧头识别所述信息帧为路边单元返回的探询响应帧或来自其他车载单元的帧。

11.如权利要求7所述的基于WLAN的ETC系统车载单元与路边单元的通信方法，其特征在于：所述探询请求帧的负载包括两部分：第一部分为无线局域网的网络标识，第二部分为无线网卡所支持的速率；

所述探询响应帧的负载包括六部分：第一部分为无线接入点发送Beacon帧时的时标，第二部分为无线接入点发送Beacon帧的间隔，第三部分为无线接入点的能力的描述信息，第四部分为无线局域网的网络标识，第五部分为无线接入点支持的速率，第六部分为信道标识；

所述认证请求帧的负载包括两部分：第一部分为认证算法标识，第二部分为认证帧的序号；

所述认证响应帧的负载包括三部分：第一部分为认证算法标识，第二部分为认证帧的序号，第三部分为认证的状态码。

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