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非接触支付移动NFC终端的实现设计

时间:2011-05-06 00:00:00  来源:互联网  编辑:互联网

  1.引言

  随着手机的快速普及,无线网络支撑的上下行数据速率不断提高,新的应用尤其是数据业务方面的应用不断涌现,手机成为人们身边不可缺少的信息终端。越来越多的人用手机代替手表、记事本、MP3,是否有一天大家的钱包和钥匙也会让位于手机,使大家的生活更加方便,更加安全呢?

  近场通信NFC(Near Field Communication)技术将让这一切变为现实。继厦门、广州和北京之后,上海成为诺基亚下一个推行NFC手机支付的城市[1]。近日,诺基亚宣布,从1月9日开始,通过使用具有 NFC(Near Field Communication 近场通信)技术而实现的手机银行卡非接触支付试点项目,开始在上海投入运营。

  基于近场通信技术的手机应用将会成为移动增值业务的下一个杀手级应用[2]。本文给出了非接触支付在移动终端侧的4种实现方案,分析了各种方案的特点和优缺点,在对4种方案进行充分比较的基础上得出了终端/卡协作方案是目前比较理想的方案。

  2.非接触支付技术概况

  目前,非接触支付技术主要包括以下几种:飞利浦的MIFARE技术、SONY的FeliCa技术和NFC技术。其中飞利浦的MIFARE技术和SONY的的FeliCa技术是非接触式智能卡领域的两强,基于前者的智能卡已部署约12亿片,后者也已部署约1.7亿片。NFC技术符合国际标准化组织的ISO18092、ISO21481标准,兼容ISO14443、ISO15693、MIFARE、FeliCa等射频标准,符合欧洲计算机协会的EMCA-340、352和356标准。这使NFC技术充分具备了未来近距离无线互连设备所应有的低功率、低价格、兼容性等特点,而使NFC成为近距离无线互连领域一种极富竞争力的技术。

  近场通信(Near Field Communication, NFC)是由非接触式射频识别(RFID)及互联互通技术整合演变而来,通过在单一芯片上集成感应式读卡器、感应式卡片和点对点通讯的功能,利用移动终端实现移动支付、电子票务、门禁、移动身份识别、防伪等应用。NFC采用13.56MHz作为近距离通信频率标准,兼容ISO14443、ISO15693、Felica等射频标准。其典型操作距离通常只有几厘米,运行距离范围在20cm内,数据传输速度可以选择106kbit/s、212kbit/s或424kbit/s,将来可提高至1Mbit/s左右。NFC技术中信息传递是通过频谱中无线频率部分的电磁感应耦合方式实现的。

  NFC终端与其它设备通信时可以采用主动通信模式或被动通信模式,主动通信模式下通信的双方均产生射频场;被动通信模式下通信双方只有一方产生射频场,产生射频场的一方为另一方提供通信所需的工作电源。

  NFC终端根据应用场景的不同可以采用三种不同的工作模式:卡模拟模式、读卡器模式、点对点模式。在卡模拟模式和读卡器模式下,终端与其它设备通信时采用被动通信模式。在点对点模式下,NFC终端与其它设备通信可以采用被动通信模式,也可以采用主动通信模式。“卡模拟模式”中读卡器是主动设备,产生射频场;NFC终端为被动设备,模拟成为一张符合ISO 14443/ISO 15693/Felica标准的非接触式卡片与读卡器进行交互。

  “读卡器模式”中NFC终端是主动设备,产生射频场;而外部的非接触卡作为被动设备。NFC终端具有符合ISO 14443或ISO15693或Felica标准的非接触式IC卡阅读器功能,可以读取采用相同标准的外部非接触式IC卡。“点对点模式”中工作的双方都分别可作为主动设备或被动设备,进行点对点的数据传输。点对点模式下,NFC终端应符合ISO 21481 中的相关规定。

  3.非接触支付移动终端的实现方案

  非接触支付移动终端有别于普通终端的两个重要特点是非接触支付终端具有非接触通信模块和安全模块,其中非接触通信模块负责非接触通信,安全模块负责存储安全数据,如用户账户余额等信息。根据非接触通信模块和安全模块与终端的位置关系,非接触支付移动终端的实现方案有如下4种:贴片方案、全终端方案、双界面卡方案、终端/卡协作方案。下面将一一先容各种方案的特点及优缺点。

  解决方案一:贴片方案。

  贴片方案的特点是将非接触卡片直接贴附在终端上,与SIM卡在物理上没有任何连接。本方案的优势是终端和SIM卡无需改动、成本低、贴片卡易于实施,天然支撑各行业标准。劣势是贴片卡的发放、运营等环节由各行业掌控,运营商难以在价值链中体现价值;用户体验差;贴片卡在终端上的物理连接很难保证,容易脱落;贴片方案只支撑卡模拟模式。

  解决方案二:全终端方案。

  全终端方案的典型代表是NOKIA。本方案的特点是安全数据模块与非接触通信模块集成在终端主板上,天线集成在终端中。本方案的优势是SIM卡无需改动,且NOKIA已有成型产品,可支撑NFC相关标准,支撑卡模拟模式、读卡器模式、点对点模式三种工作模式。用户使用感受较好。劣势是运营商不能主导产业链,被产业链旁路。且本方案为私有解决方案,没有标准化,不利于推广。

  解决方案三:双界面卡方案。

  双界面卡方案的特点是安全数据模块与非接触通信模块集成在SIM卡上,天线与SIM卡相连,从SIM卡引出[3]。本方案的优势是SIM卡由运营商发放,运营商可以有效控制价值链;部分终端无需改动,握奇、捷德企业已有成型产品。劣势是需要外接天线且易损坏;用户感受较差;SIM卡与天线的通讯占用了C4和C8两预留接口,影响大容量SIM卡上的相关业务;且本方案只支撑卡模拟模式;没有相关国际标准。

  解决方案三’:双界面卡升级方案。

  双界面卡升级方案与双界面卡方案相比升级点在于天线做到终端或后盖上,与SIM卡相连,从SIM卡引出。本方案的优势是:由于SIM卡由运营商发放,运营商可以有效控制价值链;且用户感受较好。劣势是技术不成熟,还未有试点产品;SIM卡与天线的通讯占用了C4和C8两预留接口,影响大容量SIM卡相关业务;且只支撑卡模拟模式;没有相关国际标准;需要用户更换终端和SIM卡。

  解决方案四:终端/卡协作方案。

  终端/卡协作方案的特点是安全模块集成在SIM卡上,非接触通信模块集成在终端上,天线也集成在终端上[4]。本方案的优势为:安全数据存储在SIM卡上,移动运营商可以有效控制价值链;国际主流运营商认可该方案,并通过GSMA协调价值链各方推动该方案;价值链各方目前认同该方案,正在朝该方案过渡,粗略估计2008年底可实现规模量产;相关接口正在进行标准化的工作,SWP和HCI已Release;已有Demo产品(Gemalto);可支撑NFC相关标准,支撑卡模拟模式、读卡器模式、点对点模式三种工作模式;用户感受较好。劣势为需要用户更换终端和SIM卡。

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