NFC技術(shù)在軌道交通AFC系統(tǒng)的研究和應(yīng)用

摘 要：城市軌道交通自動售檢票（AFC）系統(tǒng)與乘客刷卡支付乘車息息相關(guān)， 隨著軌道交通創(chuàng)新便民運(yùn)營理念的深入，移動支付將智能支持軌道交通的快速發(fā)展。文章介紹了手機(jī)支付的概念和國內(nèi)典型NFC手機(jī)支付方案，并結(jié)合具體的AFC系統(tǒng)架構(gòu)，開展NFC移動支付在軌道交通的應(yīng)用研究。

關(guān)鍵詞：手機(jī)支付；城市軌道交通；自動售檢票系統(tǒng)；刷卡支付

1 NFC手機(jī)支付概述

手機(jī)支付[1]，是以手機(jī)作為支付介質(zhì)，并通過移動互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)開展的一種移動電子支付業(yè)務(wù)。移動手機(jī)支付三個需要解決的基本問題：

（1）完成非接觸通訊（2）方便金融機(jī)構(gòu)（或支付機(jī)構(gòu)）發(fā)卡（3）足夠的安全性

NFC技術(shù)滿足：

（1）NFC完成近場通訊（2）SE模塊負(fù)責(zé)安全（3）發(fā)卡流程由金融（支付）機(jī)構(gòu)主導(dǎo)控制。

NFC技術(shù)完好的解決了移動手機(jī)支付所需的三個基本條件，因而成為了移動手機(jī)支付技術(shù)方案的首選。

2 國內(nèi)典型NFC手機(jī)支付方案介紹

NFC手機(jī)方案根據(jù)SE所處的位置不同分為：SE在手機(jī)中，稱為NFC全終端方案，圖1（1）為全終端原理；SE在SD中，稱為SWP-SD方案，圖1（2）為SWP-SD原理；SE在SIM中，即SWP-SIM方案[4]，圖1（3）為SWP-SD原理。

ISO7816手機(jī)終端NFC芯片SPI/Uart/I2C基帶處理器NFC處理器天線SIM卡內(nèi)置SE模塊可加載應(yīng)用SWPISO7816UICC card手機(jī)終端NFC芯片SPI/Uart/I2C基帶處理器安全模塊可加載應(yīng)用NFC處理器NFC-WI天線SD interface手機(jī)終端SPI/Uart/I2C基帶處理器NFC處理器天線SWPNFC芯片SD CONTROLSENandFlash圖1.三種方案原理對比（1）全終端方案原理（2）SWP-SD原理（3）SWP-SIM原理

3 NFC移動支付在軌道交通的應(yīng)用

3.1 應(yīng)用滿足條件

NFC手機(jī)支付在地鐵應(yīng)用需同時滿足：（1）自動檢票機(jī)端具備NFC支付功能的讀寫器模塊，（2）具備NFC支付功能的手機(jī)，（3）支持NFC支付數(shù)據(jù)的傳輸（4）NFC支付數(shù)據(jù)和銀行及運(yùn)營商之間對賬。AFC系統(tǒng)[2]與手機(jī)支付系統(tǒng)對接的架構(gòu)如圖2。

從圖2可以看出， AFC系統(tǒng)[2]與手機(jī)支付TSM平臺的對接分為幾個部分。

卡片端技術(shù)對接：需滿足既有地鐵AFC業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)需求，同時滿足地鐵業(yè)主既有運(yùn)營條件。

讀寫器模塊對接：基于NFC技術(shù)的讀寫卡操作調(diào)整，以滿足新票卡的消費(fèi)和充值。

后臺系統(tǒng)清分對賬：AFC系統(tǒng)與手機(jī)支付平臺數(shù)據(jù)對接，完成發(fā)生交易數(shù)據(jù)清分對賬[3]。

3.2 AFC系統(tǒng)架構(gòu)

傳統(tǒng)AFC系統(tǒng)架構(gòu)如圖3， 基本由5大部分組成。如圖3所示。將移動支付應(yīng)用在AFC系統(tǒng)后， AFC新架構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu)

發(fā)卡：包括人工發(fā)卡終端、自動售票機(jī)及銀聯(lián)TSM平臺等，實現(xiàn)發(fā)卡功能。

乘車信息采集：包括地鐵進(jìn)、出口道閘等設(shè)備，用來采集乘客乘車信息，以提供給結(jié)算服務(wù)器進(jìn)行結(jié)算。乘客可使用智能手機(jī)（支持NFC功能）或一卡通乘車。

結(jié)算服務(wù)器：根據(jù)采集到的乘車信息進(jìn)行本次乘車費(fèi)用的結(jié)算，然后通過道閘進(jìn)行扣費(fèi)操作，并發(fā)送結(jié)算信息至數(shù)據(jù)庫服務(wù)器以便存儲。

數(shù)據(jù)庫服務(wù)器：用來存儲乘客乘車交易信息及信息結(jié)算。

管理服務(wù)器：主要負(fù)責(zé)卡信息、人員信息、設(shè)備信息的管理，確保AFC系統(tǒng)穩(wěn)定、安全、可靠、有序運(yùn)行。

3.2.1卡片端的對接

軟件上：AFC系統(tǒng)接口，新增手機(jī)車票票卡類型，定義手機(jī)車票交易數(shù)據(jù)格式和交易類型。圖6.1描述了移動終端的軟件設(shè)計架構(gòu)。硬件上：完成移動支付，需完成移動終端改造，SWP-SIM原理[6]如圖6.2所示。

NFC支付應(yīng)用NFC-APIAndroidNFC APIJ2MEJSR257SIM/SE APIOenMobileAPIJ2MEJSR177NFC協(xié)議棧訪問控制RILCLF基帶處理器SWP SIM卡ISO 7816-4基帶處理器/應(yīng)用處理器CLF（非接觸前端）VCCRSTCLKGNDSWPI/O

3.2.2讀卡器端的對接

讀寫器模塊的修改：基于NFC技術(shù)的讀寫卡操作調(diào)整，以滿足消費(fèi)和充值的需求。圖7是移動終端在地鐵使用的脫機(jī)交易流程。

3.2.3清算系統(tǒng)和手機(jī)支付系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互

軌道交通使用NFC手機(jī)車票[5]產(chǎn)生交易數(shù)據(jù)，需與軌道交通系統(tǒng)清算中心進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。若不走已有的數(shù)據(jù)交換通道，則必須新增數(shù)據(jù)交換通道，在ACC增加數(shù)據(jù)交換服務(wù)器、防火墻等設(shè)備，并租用專用通信線路。圖9展示新增通道清算系統(tǒng)（ACC）和移動支付系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互架構(gòu)圖。

清算系統(tǒng)：需要增加對新票卡類型交易進(jìn)行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、打包壓縮送出，增加相應(yīng)清算中心清算后的對賬數(shù)據(jù)進(jìn)行入庫和統(tǒng)計處理。增加報表子系統(tǒng)對該票卡類型的統(tǒng)計報表。

ACC報表系統(tǒng)：增加NFC手機(jī)車票票卡類型的報表統(tǒng)計功能。

LCC系統(tǒng)：增加NFC手機(jī)車票類型的報表統(tǒng)計功能

SC報表：分票卡類型統(tǒng)計的相關(guān)報表均需進(jìn)行修改， 增加NFC手機(jī)車票類型。

數(shù)據(jù)倉庫：分票種統(tǒng)計的相關(guān)分析主題需增加NFC手機(jī)車票類型進(jìn)行統(tǒng)計分析的功能。

4 小結(jié)

文章描述了手機(jī)支付原理，介紹了國內(nèi)NFC手機(jī)支付的主要方案，并系統(tǒng)的說明了NFC手機(jī)支付在地鐵AFC系統(tǒng)應(yīng)用AFC系統(tǒng)各層級所需要做的改造。

近場支付技術(shù)已經(jīng)成為移動支付領(lǐng)域較快捷、安全的移動支付技術(shù)。目前，北京地鐵、上海地鐵和廣州地鐵都是采用SWP-SIM方案實現(xiàn)NFC手機(jī)支付。伴隨著NFC功能智能手機(jī)普及和移動支付技術(shù)的完善，近場支付技術(shù)將給消費(fèi)帶來更多便利。我們相信， NFC移動支付將會在軌道交通行業(yè)有更多的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1].雷洪斌. 基于NFC技術(shù)的移動支付研究綜述[J]. 軟件導(dǎo)刊， 2007， 1（17）： 1-5

[2].邱華瑞， 張寧， 徐文， 何鐵軍. 城市軌道交通自動售檢票系統(tǒng)架構(gòu)體系研究。[J]. 都市快軌交通， 2014， 1（2）： 2-4

[3].解麗娜. 基于NFC和SIM卡結(jié)合的手機(jī)支付方式[J]. 中國信息化， 2014， 1（17）： 2-4

[4].解麗娜. NFC技術(shù)在公交卡中的應(yīng)用[J]. 中國新通信， 2014， 1（13）： 1-3

[5].劉健. NFC技術(shù)應(yīng)用于城市一卡通的前景研究[J]. 企業(yè)科技與發(fā)展， 2014， （12）： 1-2

[6].王淼。NFC技術(shù)原理與應(yīng)用.背景.化學(xué)工業(yè)出版社，2014.5

作者簡介

李吳（1987-），男，漢族，碩士研究生，城市軌道交通工程師，工作單位：廣州市地下鐵道總公司，任職部門：運(yùn)營事業(yè)總部線網(wǎng)管控中心，研究方向：交通運(yùn)輸管理