基于藍(lán)牙技術(shù)的手機(jī)支付系統(tǒng)設(shè)想

劉明星

【摘要】移動(dòng)通信發(fā)展迅猛，小小手機(jī)大大作為。手機(jī)可以幫人類做越來越多的事情，消費(fèi)者的支付也可以用手機(jī)來實(shí)現(xiàn)。藍(lán)牙成為手機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配置，但用戶使用藍(lán)牙的場(chǎng)合卻并不多，為了更好的利用藍(lán)牙，本文介紹一種通過藍(lán)牙手機(jī)實(shí)現(xiàn)支付的想法。

【關(guān)鍵詞】手機(jī)移動(dòng)支付藍(lán)牙POS機(jī)銀聯(lián)NFC

一、移動(dòng)支付

手機(jī)支付也稱為移動(dòng)支付，用戶通過移動(dòng)終端（通常是手機(jī)）完成對(duì)所消費(fèi)的商品或服務(wù)進(jìn)行賬務(wù)支付的一種方式。繼卡類支付、網(wǎng)絡(luò)支付后，手機(jī)支付成為一種新的趨勢(shì)，面對(duì)巨大的需求，支付體系尚未完善，電信運(yùn)營(yíng)商、金融機(jī)構(gòu)（銀行/銀聯(lián)）都想在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)上占主導(dǎo)地位。

1.1移動(dòng)支付主要技術(shù)方案

國(guó)內(nèi)移動(dòng)支付領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)之爭(zhēng)主要是工作在13.56MHz頻段的中國(guó)銀聯(lián)NFC方案和工作在2.4GHz頻段的中國(guó)移動(dòng)方案。兩大陣營(yíng)分別以支付體系的兩個(gè)重要環(huán)節(jié)為代表，在2012年6月中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)公司與中國(guó)銀聯(lián)就支付標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成協(xié)議，確定采用13.56MHz方案，據(jù)業(yè)內(nèi)人士分析，移動(dòng)支付的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)將采取基于NFC技術(shù)的13.56MHz方案。除了以上兩種支付方案，還有eNFC、SIMpass、RF-SIM等不同廠商主導(dǎo)的支付手段。

NFC技術(shù)方案：移動(dòng)終端內(nèi)置一個(gè)支持該技術(shù)的專用芯片用于支付，該方案工作于13.56MHz頻段，用戶需要更換手機(jī)才能實(shí)現(xiàn)；

eNFC技術(shù)方案：將移動(dòng)支付應(yīng)用和底層安全及射頻模塊進(jìn)行分離，將移動(dòng)支付應(yīng)用集成在SIM卡上，支付安全和射頻模塊放在手機(jī)專用芯片上，SIM卡通過管腳與芯片進(jìn)行通信，該方案工作于13.56MHz頻段，用戶需要更換手機(jī)才能實(shí)現(xiàn)；

SIMpass技術(shù)方案：一中基于雙界面SIM卡的移動(dòng)支付實(shí)現(xiàn)方案，將射頻功能部分集成于雙界面SIM卡中，射頻部分有額外天線從SIM卡頂端向外延伸，該方案工作于13.56MHz頻段，用戶需要更換SIM卡，不需更換手機(jī)。

RF-SIM技術(shù)方案采用將射頻單元（包括射頻模塊、天線）直接集成到有源SIM卡上的方式，該方案工作在2.4GHz頻段，用戶需要更換SIM卡，不需更換手機(jī)。

1.2移動(dòng)支付發(fā)展現(xiàn)狀

2012年6月中國(guó)移動(dòng)和中國(guó)銀聯(lián)簽署合作協(xié)議，業(yè)內(nèi)人士預(yù)測(cè)銀聯(lián)主導(dǎo)的13.56MHz的NFC方案將成為移動(dòng)支付國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)并實(shí)現(xiàn)與國(guó)際接軌。NFC技術(shù)方案支持多種應(yīng)用模式，除移動(dòng)支付外還可擴(kuò)展多種非支付類應(yīng)用功能。面對(duì)豐富的應(yīng)用功能，消費(fèi)者是否需要呢？答案是否定的，消費(fèi)者希望找到一種利用現(xiàn)有資源代替銀行卡（或信用卡）的方式來實(shí)現(xiàn)更加便捷的支付，作為一個(gè)普通消費(fèi)者，不會(huì)為了實(shí)現(xiàn)移動(dòng)支付而花費(fèi)額外的代價(jià)來更換手機(jī)或者升級(jí)SIM卡，除非有人買單。作為利益方的運(yùn)營(yíng)商和金融機(jī)構(gòu)更不愿意為龐大的用戶群體買單，在沒有人升級(jí)移動(dòng)終端設(shè)備時(shí)，技術(shù)的優(yōu)勢(shì)根本無法體現(xiàn)。

另外，在智能手機(jī)領(lǐng)域有絕對(duì)話語權(quán)的蘋果公司在其新一代手機(jī)IPHONE5中并未內(nèi)置NFC通信模塊，使得NFC技術(shù)方案的推廣變得更加困難。在IPHONE中蘋果公司使用了一種新的NaNo-SIM卡，這種SIM卡較之以往的標(biāo)準(zhǔn)SIM卡和micro-SIM卡更小更薄，使得借助SIM卡來實(shí)現(xiàn)手機(jī)支付的廠商獲得前所未有的的改造難度。

消費(fèi)者手中的銀行卡只是金融體系里的一個(gè)身份識(shí)別標(biāo)志而已，是否能夠在持卡人手中找到另外一種能夠識(shí)別用戶身份的工具，這種工具具備標(biāo)示身份并能夠與支付終端（POS機(jī)）相互通信。筆者認(rèn)為，支持藍(lán)牙功能的手機(jī)就能夠?qū)崿F(xiàn)，但目前使用的POS機(jī)并沒有內(nèi)置藍(lán)牙模塊，無法與藍(lán)牙手機(jī)直接通信，先期可以通過技術(shù)手段為POS機(jī)增加藍(lán)牙模塊來實(shí)現(xiàn)，后期開發(fā)新的支持藍(lán)牙通信的支付終端替換。

二、系統(tǒng)架構(gòu)及實(shí)現(xiàn)方式

目前消費(fèi)者手中的手機(jī)基本都內(nèi)置了藍(lán)牙通信模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)兩個(gè)藍(lán)牙設(shè)備之間的信息傳遞，以下的篇幅分別介紹藍(lán)牙技術(shù)和藍(lán)牙支付方式設(shè)想及系統(tǒng)架構(gòu)。

2.1藍(lán)牙技術(shù)簡(jiǎn)介

藍(lán)牙是由英文“Bluetooth”直譯而來，是一種低功耗、短距離無線通信技術(shù)。

1994年，愛立信公司嘗試開發(fā)一種低功耗、低成本的無線接口技術(shù)，試圖替代移動(dòng)設(shè)備及其附件之間的線纜。1998年5月，愛立信、諾基亞、東芝、IBM和英特爾，在聯(lián)合開展短程無線通信技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化活動(dòng)時(shí)提出了藍(lán)牙技術(shù)，其宗旨是提供一種短距離、低成本的無線傳輸應(yīng)用技術(shù)。這五家廠商還成立了藍(lán)牙特別興趣小組（SIG），以使藍(lán)牙技術(shù)能夠成為未來的無線通信標(biāo)準(zhǔn)。1999年下半年，微軟、摩托羅拉、3COM、朗訊與SIG的五家公司共同發(fā)起成立了藍(lán)牙技術(shù)推廣組織，從而在全球范圍內(nèi)掀起了一股“藍(lán)牙”熱潮。

藍(lán)牙技術(shù)從誕生至今，每個(gè)新版本的發(fā)布都在原有的基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，性能也得到了提升：

V1.1：傳輸速率約在748～810kb/s，但容易受到同頻率產(chǎn)品干擾。

V1.2：在原有傳輸速率的基礎(chǔ)上，增加了能夠抗干擾的跳頻功能。

V2.1：改善了裝置配對(duì)流程，短距離的配對(duì)方面，具備了在兩個(gè)支持藍(lán)牙的手機(jī)之間互相進(jìn)行配對(duì)與通訊傳輸?shù)腘FC（Near Field Communication）機(jī)制。

V3.0：更新的核心是“Generic Alternate MAC/PHY”（AMP），這是一種全新的交替射頻技術(shù)，允許藍(lán)牙協(xié)議棧針對(duì)任一任務(wù)動(dòng)態(tài)地選擇正確射頻。傳輸速率更高，功耗更低。

V4.0：包括三個(gè)子規(guī)范，即傳統(tǒng)藍(lán)牙技術(shù)、高速藍(lán)牙和新的藍(lán)牙低功耗技術(shù)。改進(jìn)之處主要體現(xiàn)在三個(gè)方面，電池續(xù)航時(shí)間、節(jié)能和設(shè)備種類上。有效傳輸距離也有所提升，最大可以到60米。

2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路為，手機(jī)做為移動(dòng)支付介質(zhì)與接入PSTN的支付終端（POS機(jī)）通過藍(lán)牙通信完成支付。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)如下：

系統(tǒng)的核心為藍(lán)牙手機(jī)和支持藍(lán)牙通信的POS設(shè)備（或ATM柜員機(jī)），最大的難題是為現(xiàn)有的POS機(jī)上增加藍(lán)牙模塊并實(shí)現(xiàn)通信。系統(tǒng)中手機(jī)與POS設(shè)備通過藍(lán)牙通信實(shí)現(xiàn)支付，POS設(shè)備（或ATM柜員機(jī)）可通過移動(dòng)通信網(wǎng)或直接接入PSTN并最終與商業(yè)銀行通信。

支付流程如下：

下圖中MS為用戶手中處于開機(jī)狀態(tài)下的藍(lán)牙手機(jī)，POS機(jī)具有藍(lán)牙通信功能并處于待機(jī)狀態(tài)下。

在原有的通信體系中手機(jī)可以通過PSTN與商業(yè)銀行的POS刷卡設(shè)備間接通信，通過引入藍(lán)牙將實(shí)現(xiàn)手機(jī)與商業(yè)銀行的POS設(shè)備直接通信，節(jié)省整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的通信時(shí)間及流量損耗。

2.3系統(tǒng)中需要解決的問題

系統(tǒng)中需要解決問題有兩個(gè)：為POS設(shè)備安裝藍(lán)牙模塊并實(shí)現(xiàn)與手機(jī)的通信；實(shí)現(xiàn)用戶手機(jī)與銀行賬戶的綁定。

為現(xiàn)有的POS設(shè)備內(nèi)置藍(lán)牙通信模塊難度較大，最簡(jiǎn)易的實(shí)現(xiàn)方式是在POS機(jī)原有電路基礎(chǔ)上增加一條USB線纜，將內(nèi)置通信及身份識(shí)別軟件的藍(lán)牙模塊通過USB線纜與POS設(shè)備相連，如下圖所示?；蛘咴陂_發(fā)新的POS設(shè)備中內(nèi)置藍(lán)牙通信通信，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)識(shí)別與交換。

用戶手機(jī)與銀行賬戶的綁定實(shí)現(xiàn)相對(duì)容易，可以在開戶時(shí)將手機(jī)用戶的IMEI（International Mobile Equipment Identification Number）與IMSI（International Mobile Subscriber Identification Number）與銀行賬戶綁定；還可以在商業(yè)銀行網(wǎng)上銀行客戶端（或網(wǎng)站）開通銀行賬戶與用戶手機(jī)的綁定功能，用戶IMEI可以從手機(jī)上查到，IMSI可以從運(yùn)營(yíng)商處獲得。

在手機(jī)向POS設(shè)備發(fā)送的支付請(qǐng)求信息中包含用戶信息（IMEI或IMSI），POS設(shè)備收到手機(jī)的支付請(qǐng)求后能提取出用戶信息。

三、藍(lán)牙支付的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)

3.1藍(lán)牙與NFC支付方式的比較

表1中將藍(lán)牙技術(shù)和NFC技術(shù)主要特點(diǎn)進(jìn)行比較：

從使用頻率資源的豐富性和調(diào)制方式的先進(jìn)性來看，藍(lán)牙技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯；從通信距離和傳輸速率來看，藍(lán)牙也具有優(yōu)勢(shì)；從設(shè)備改造或?qū)崿F(xiàn)來看，藍(lán)牙技術(shù)不需要更換手機(jī)，僅此一項(xiàng)就能節(jié)省很大一筆開支。NFC有眾多知名廠商的支持，技術(shù)成熟標(biāo)準(zhǔn)完善，從產(chǎn)業(yè)推廣上來看，優(yōu)勢(shì)明顯。

3.2藍(lán)牙支付系統(tǒng)存在的問題

雖然以藍(lán)牙技術(shù)為基礎(chǔ)的支付方式有明顯優(yōu)勢(shì)，但也僅僅是一個(gè)理論上的概念，技術(shù)成熟度和應(yīng)用無從談起。

從硬件來看：POS設(shè)備對(duì)藍(lán)牙的支持能力，目前所用的POS刷卡機(jī)均為嵌入式設(shè)備，系統(tǒng)類型大致分為三類：DOS系統(tǒng)、linux系統(tǒng)、WinCE系統(tǒng)，對(duì)硬件兼容性WinCE最佳、linux次之、DOS最差，硬件驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)來看，DOS最難、linux較易、WinCE容易。

從軟件來看：按照系統(tǒng)的通信流程來看，需要支付的交易雙方多次握手才能達(dá)成交易。如果消費(fèi)者在交易中如果使用的是智能手機(jī)，開發(fā)相關(guān)的交易軟件能夠縮短交易時(shí)間。針對(duì)智能手機(jī)開發(fā)相應(yīng)的支付軟件，實(shí)現(xiàn)持卡人身份認(rèn)證，優(yōu)化交易流程。

從安全來看：目前藍(lán)牙設(shè)備數(shù)量眾多，如何在眾多設(shè)備中找到正確的支付終端（藍(lán)牙POS機(jī)），如何識(shí)別非法裝置也是存在的難題之一。

從推廣來看：中國(guó)銀聯(lián)不遺余力的推廣國(guó)際主流的NFC技術(shù)，商業(yè)銀行為用戶提供基于IMEI、IMSI的身份綁定服務(wù)，勢(shì)必也會(huì)獲得來自銀聯(lián)的壓力。

四、總結(jié)

從消費(fèi)者的立場(chǎng)來說，銀聯(lián)主導(dǎo)的NFC方案的推廣難度不亞于當(dāng)年中國(guó)移動(dòng)推廣中國(guó)自主產(chǎn)權(quán)的3G標(biāo)準(zhǔn)TD-SCDMA；從銀聯(lián)的立場(chǎng)來說，NFC方案與國(guó)際接軌，有眾多廠商支持，技術(shù)成熟、標(biāo)準(zhǔn)完善，便于今后日益增加的跨國(guó)結(jié)算。

事實(shí)上，能否成為標(biāo)準(zhǔn)并未是衡量技術(shù)好壞的唯一標(biāo)準(zhǔn)，非標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)也并非沒有生存空間，在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的今天，產(chǎn)業(yè)規(guī)模和經(jīng)濟(jì)效益決定技術(shù)的推廣前景。如果NFC基礎(chǔ)成為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，那是否會(huì)出現(xiàn)移動(dòng)通信的3G時(shí)代，設(shè)備廠商和運(yùn)營(yíng)商受制于高通CDMA專利的情形呢？

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