射頻技術(shù)與手機結(jié)合模式淺析

王淑君　吳　軍

[摘要]隨著RFID技術(shù)的發(fā)展，射頻技術(shù)與手機的結(jié)合應(yīng)用逐漸成熟起來。介紹射頻技術(shù)與手機結(jié)合的三種模式，能使手機同時具有通信和非接觸卡的功能，重點分析比較三者技術(shù)和應(yīng)用特點，并對這類結(jié)合模式在發(fā)展過程中面臨的一些問題進行探討。

[關(guān)鍵詞]手機 射頻技術(shù) RF-SIM SIMpass

中圖分類號：TN91文獻標識碼：A文章編號：1671－7597（2009）0310024－01

近年來，RFID（Radio Frequency Identification，射頻識別）技術(shù)的研究與應(yīng)用飛速發(fā)展，它將是繼移動通信技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)之后又一項影響全球經(jīng)濟與人類生活的新技術(shù)。NFC[1]（Near Field Communication，近距離通信）隨著RFID的發(fā)展而發(fā)展起來的，屬于一種射頻技術(shù)，RFID重點立足于識別，而NFC更側(cè)重設(shè)備間的信息交互。NFC和SIMpass均屬于NFC類技術(shù)，而RF-SIM使用的是2.45GHz射頻技術(shù)，它們都能與手機緊密結(jié)合，在充分調(diào)用手機固有硬件和軟件資源的基礎(chǔ)上，使手機同時具有通信和非接觸卡的功能，實現(xiàn)近距離雙向識別和連接。該類技術(shù)使得手機能應(yīng)用于門禁、身份認證和移動支付等，使其成為一種安全、便捷、快速和時尚的非接觸式應(yīng)用工具。帶有此類功能的手機不需要來回的發(fā)送短信確認，也不需要在菜單上多次的選擇，只需用手機靠近讀卡設(shè)備就可以完成認證或者支付，不僅省時、便捷、一機多用，也能直觀明了地進行實時狀態(tài)和賬戶余額查詢。將射頻技術(shù)與手機結(jié)合不僅解決了終端問題，亦拓展了現(xiàn)有手機的業(yè)務(wù)領(lǐng)域，隨著技術(shù)的成熟和手機用戶的激增，基于手機的射頻類應(yīng)用市場發(fā)展前景非常廣闊。

一、手機與NFC技術(shù)結(jié)合

NFC是一種標準的短距離無線連接技術(shù)，利用磁場感應(yīng)實現(xiàn)近距離電子設(shè)備之間的通信。它為用于安全數(shù)據(jù)傳輸驗證的識別協(xié)議提供了一種無縫連接，并具有功耗小、安全性好等優(yōu)點，對于音視頻流等需要較高帶寬的應(yīng)用，可以配合藍牙、無線局域網(wǎng)等技術(shù)[2]，提供自動接入功能。NFC在約10厘米的距離通過13.56MHz頻帶實現(xiàn)主動和被動兩種操作。目前提供的數(shù)據(jù)傳輸速率包括106kbps、212kbps和424kbps[1]，日后有望進一步提高。

相對于其他幾種模式，NFC技術(shù)能更好的與手機結(jié)合，調(diào)用手機固有的硬件軟件資源。NFC一端是非接觸式的無線感應(yīng)S2C接口[3]，另一端則必須是實際、實體接線的傳輸接口包括：串行接口、I2C接口、SPI接口、八位并列接口、以及USB接口等。S2C接口可以與安全加密性芯片相連，僅需兩條數(shù)字實體接線SigIn及SigOut，NFC接口與無線射頻橋接，通過條數(shù)字線路與安全芯片的存取器連接。S2C接口與NFC接口連接相當直簡，在實體設(shè)計上幾乎不用轉(zhuǎn)接配接，傳輸協(xié)議上也不用轉(zhuǎn)換。

二、RF-SIM技術(shù)介紹

RF-SIM[4]是直通電訊的專利技術(shù)，按照國家智能卡應(yīng)用的技術(shù)規(guī)范和標準開發(fā)，將2.4GHz射頻模塊集成在sim卡上，形成帶有射頻功能的雙界面手機智能卡。消費者僅需將原有sim卡更換為RF-SIM卡即可使現(xiàn)有手機變成一個類NFC手機。

RF-SIM技術(shù)使用的是公用的2.4GHz IMS頻段，該頻段的無線產(chǎn)品和天線相當小，在與手機的結(jié)合應(yīng)用中具有天然的優(yōu)勢。其通信距離在10-500CM調(diào)節(jié)，單向支持100M數(shù)據(jù)廣播，通信速率達1Mbps，支持自動感應(yīng)和主動出發(fā)兩種通信方法。在數(shù)據(jù)傳輸過程中自動TDES加密，可有效防止數(shù)據(jù)被竊聽，同時其自有協(xié)議能支持刷卡時的雙向認證功能。RF-SIM采用的是擴頻通信，能將發(fā)送的信息擴展在更廣的帶寬。由于使用的頻率較高，具有較短波長，信號能從手機電池和背板的縫隙間發(fā)送出去，具有較強的穿透能力。由于工作在2.45GHz頻段，RF-SIM技術(shù)具有以下特點。

（一）擴頻通信不易被干擾

擴頻通信占用較寬的頻譜，接收機只有知道與擴頻有關(guān)的所有信息才能正確接收，否則信號表現(xiàn)得就像靜態(tài)的或背景噪聲一樣，使得通信不易被干擾，這是2.45GHz的最突出的優(yōu)點。

（二）碼分多址能力強

由于使用擴頻調(diào)制，利用各種不同碼型擴頻序列之間自相關(guān)特性和互相關(guān)特性，在接收端進行解擴，可以使在同一頻帶上不同用戶同時使用而互不干擾。另外不同廠家2.45GHz RF芯片的擴頻碼或擴頻方式不同，也不會產(chǎn)生干擾。

（三）安全保密

由于擴頻系統(tǒng)將傳送的信息擴展到很寬的頻帶上去，其功率密度隨頻譜的展寬而降低，甚至可以將信號淹沒在噪聲中。因此其保密性很強。

（四）傳輸數(shù)據(jù)的速率快

頻率越高，擴頻通信的帶寬越寬，碼片速率越高，因此傳輸數(shù)據(jù)的速率越快。

RF-SIM可以通過手機鍵盤進行控制sim卡部分用于正常的移動通訊、鑒權(quán)及與手機的物理連接；內(nèi)置軟件用于管理高安全度的RFID、電子錢包以及其他會員卡；使用微型RF模塊并通過內(nèi)置的天線與外部設(shè)備進行通訊。它比電話磁卡的成本低，并且質(zhì)地結(jié)實耐用，易于推廣。同NFC技術(shù)一樣，RF-SIM面臨著產(chǎn)業(yè)鏈的不成熟和支付安全等問題，另外其功耗問題[4]如下表1所示，也是目前阻礙其推廣發(fā)展的一個不利因素。

三、SIMpass技術(shù)介紹

SIMpass[5]是握奇數(shù)據(jù)專有的13.56MHz技術(shù)，是一種多功能的sim卡。同RF-SIM卡一樣也具有接觸和非接觸兩個通訊界面。它也不用更換手機，只需插入一張SIMpass卡，并將與SIMpass卡關(guān)聯(lián)的天線安裝在手機電池和背板間之后，普通手機就變成了一部類NFC手機。SIMpass卡的通信協(xié)議兼容ISO/IEC 14443TypeA和TypeB等多個國際通用的應(yīng)用規(guī)范，此外還可以通過STK、SMS等方式，通過接觸界面進行非現(xiàn)場的非電信應(yīng)用，如空中充值等。

SIMpass卡對應(yīng)用環(huán)境的適應(yīng)能力比RF-SIM強。當SIMpass卡手機開機時，SIMpass卡可以很好的支持非接觸應(yīng)用和移動通信，即在撥打接聽電話以及收發(fā)短信的同時也進行非接觸交易，而在手機關(guān)機以及手機電池沒電的情況下，SIMpass卡就像一張普通的非接觸卡一樣也可以正常工作。

四、綜合分析比較

從技術(shù)上來看，NFC是在手機中整合智能卡芯片和天線。這使NFC手機既能夠調(diào)用手機硬件資源，又具有雙向近距離無線通信能力。而RF-SIM和SIMpass主要是對sim卡進行升級，由于僅僅改動了sim卡使之成為雙界面卡，共享sim卡的cpu和存儲區(qū)等，但其存儲和運算能力依賴sim卡芯片，且無主動電源，因此既無主動通信能力，也難以調(diào)動手機硬件資源，應(yīng)用范圍受到限制，可視為NFC的簡化版。

從安全性能上看，所有的模式都具有加密功能，可滿足當前加密認證和小額支付的安全需求。但NFC擁有強大的技術(shù)陣營支持，能提供更高級的安全能力，而更高級的安全等級意味著更復(fù)雜應(yīng)用的可能性。而RF-SIM除自身頻率具有一定安全優(yōu)勢外，也是依靠sim卡具有的加密功能來確保支付的安全性，SIMpass目前優(yōu)勢并不明顯。

從產(chǎn)業(yè)鏈看，智能卡芯片商和運營商是此產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵上下游，芯片商決定著核心技術(shù)的發(fā)展，運營商則能夠促進相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用和推廣。NFC陣營已經(jīng)有產(chǎn)業(yè)鏈的各方加盟，包括智能卡芯片廠商、手機制造商、運營商和少量商戶，中國移動也在今年參與了NFC項目，并對此技術(shù)保持高度熱情，但它存在更新成本較高，需對手機進行定制或者改造。而SIMpass和RF-SIM模式不需要更換手機，只需將原有sim卡更換，即可實現(xiàn)相應(yīng)的新增功能，因此也具有較大的發(fā)展空間。但目前它們由于技術(shù)和推廣等原因相對處于下風。

五、總結(jié)與展望

隨著電信重組，運營商向全業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型，3G業(yè)務(wù)的全面推廣，手機與射頻技術(shù)結(jié)合應(yīng)用將隨著市場需求迅速發(fā)展起來。該類結(jié)合模式不僅豐富了手機的內(nèi)涵，提高了手機用戶的忠誠，亦為運營商和銀聯(lián)拓展了新業(yè)務(wù)，提供新的利潤增長點。隨著技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)業(yè)鏈的完善，手機與射頻技術(shù)結(jié)合的應(yīng)用，將在未來一卡通和支付領(lǐng)域占有非常重要的地位。

參考文獻：

[1]NFC Forum.“The Keys to Truly Interoperable Communications”

[EB/OL].http://www.nfc-forum.org/resources/white_papers/nfc_forum

_marketing_white_paper.pdf.

[2]Ecma International,“NFC protocol arrangement”[EB/OL].www.ec

ma-international.org/activities/Communications/tc32-tg19-2007-094.ppt.

[3]CHEN Yungchin,WANG Weilin,HWANG Minshiang.RFID authentication protocol for anti-counterfeiting and privacy protection[C].Advanced Communication Technology,The 9th International Conference.IEEE Conference Proceeding:IEEE,2007:255-259.

[4]www.directel.cn.

[5]www.watchdata.com.

作者簡介：

王淑君，女，湖北武漢人，碩士研究生，主要研究方向為數(shù)字通信、RFID應(yīng)用軟件。