移動(dòng)支付在城市軌道交通中的應(yīng)用研究

閆鳴宇 陳 楠

（北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京 100070）

移動(dòng)支付在城市軌道交通中的應(yīng)用研究

閆鳴宇 陳 楠

（北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京 100070）

簡(jiǎn)要回顧國(guó)內(nèi)外移動(dòng)支付技術(shù)的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀，分析目前國(guó)內(nèi)3種移動(dòng)支付技術(shù)：NFC，SIMPASS，RF-SIM技術(shù)的原理及優(yōu)劣勢(shì)，結(jié)合城市軌道交通領(lǐng)域的業(yè)務(wù)需求和特點(diǎn)，研究移動(dòng)支付在城市軌道交通中的應(yīng)用前景和發(fā)展趨勢(shì)。

電子、通信與自動(dòng)控制技術(shù)其他學(xué)科；移動(dòng)支付；城市軌道交通；售檢票系統(tǒng)；應(yīng)用

1　移動(dòng)支付簡(jiǎn)介

移動(dòng)支付是一種允許移動(dòng)用戶(hù)使用其移動(dòng)終端對(duì)所消費(fèi)的商品或服務(wù)進(jìn)行賬務(wù)支付的服務(wù)方式。主要包括手機(jī)繳費(fèi)、手機(jī)銀行、刷手機(jī)消費(fèi)等業(yè)務(wù)。移動(dòng)支付已成為一種新興的支付手段逐漸被消費(fèi)者所熟悉和使用，其為消費(fèi)者帶來(lái)的便利性不言而喻，本文將對(duì)移動(dòng)支付的技術(shù)發(fā)展及其在城市軌道交通系統(tǒng)中的應(yīng)用做簡(jiǎn)要分析和研究。

2　移動(dòng)支付發(fā)展情況

2.1國(guó)外移動(dòng)支付發(fā)展情況

全球移動(dòng)支付是一個(gè)快速增長(zhǎng)的大市場(chǎng)。經(jīng)過(guò)幾年發(fā)展，移動(dòng)支付業(yè)務(wù)得到用戶(hù)的廣泛認(rèn)可和接受。日本、韓國(guó)、美國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、瑞典、芬蘭、奧地利、西班牙和英國(guó)等國(guó)家，均已開(kāi)始全面的移動(dòng)支付應(yīng)用。下面針對(duì)一些國(guó)家和地區(qū)的移動(dòng)支付業(yè)務(wù)發(fā)展進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹。

2007年，韓國(guó)3家移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商把由韓國(guó)智能卡有限公司發(fā)行的T－money（交通客票應(yīng)用程序）放到他們的非接觸手機(jī)上。3家運(yùn)營(yíng)商的用戶(hù)可以使用移動(dòng)支付地鐵等交通費(fèi)用。韓國(guó)70%的電子支付都是由移動(dòng)支付完成的[1]。

日本3家移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商N(yùn)TTDoCoMo、KDDI和軟銀（原VodafoneK.K）在2004年和2005年之間分別推出移動(dòng)支付業(yè)務(wù)，采用的都是索尼公司開(kāi)發(fā)的FeliCa技術(shù)（即NFC技術(shù)）。經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，移動(dòng)支付業(yè)務(wù)在日本已具備相當(dāng)?shù)囊?guī)模。日本移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商普遍采取注資金融機(jī)構(gòu)的方式主導(dǎo)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。

美國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、瑞典、西班牙、英國(guó)等國(guó)家已經(jīng)開(kāi)始全面的移動(dòng)支付應(yīng)用。歐洲國(guó)家早期的業(yè)務(wù)模式是通過(guò)無(wú)線(xiàn)應(yīng)用協(xié)議（WAP）、短消息業(yè)務(wù)（SMS）、交互語(yǔ)音應(yīng)答（IVR）等方式接入來(lái)驗(yàn)證身份，操作較為繁瑣，不適于時(shí)間性要求很高的支付行為，因此多用于WAP業(yè)務(wù)、電子票務(wù)等。隨著現(xiàn)場(chǎng)支付技術(shù)NFC日趨成熟，2007年10月，歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)指出，基于NFC的移動(dòng)支付功能將被集成到手機(jī)SIM卡內(nèi)，成為新的標(biāo)準(zhǔn)。

2.2國(guó)內(nèi)應(yīng)用情況

中國(guó)移動(dòng)支付產(chǎn)業(yè)起步晚，但發(fā)展飛速，尤其近10年來(lái)，隨著手機(jī)的普及和移動(dòng)3G乃至4G業(yè)務(wù)的逐步推廣，為移動(dòng)支付發(fā)展鋪平道路，使移動(dòng)支付成為近年來(lái)國(guó)內(nèi)移動(dòng)互聯(lián)行業(yè)炙手可熱的新領(lǐng)域。

目前，北京、上海、廣州、深圳等城市移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商已成功開(kāi)通移動(dòng)支付業(yè)務(wù)，國(guó)內(nèi)移動(dòng)支付主流技術(shù)有NFC，SIMPASS，RF-SIM等。例如基于RFSIM技術(shù)的移動(dòng)手機(jī)深圳通；基于NFC技術(shù)的中移動(dòng)浦發(fā)聯(lián)名卡；基于SIMPASS技術(shù)的北京聯(lián)通一卡通等[2]。

通過(guò)以上列舉的各種移動(dòng)支付技術(shù)的應(yīng)用案例可以看出，目前3種移動(dòng)支付技術(shù)在國(guó)內(nèi)均有應(yīng)用，且在不同城市、不同運(yùn)營(yíng)商采用的技術(shù)也大不相同。下面就來(lái)分析這3種移動(dòng)支付技術(shù)從原理和實(shí)現(xiàn)方式上有哪些不同和優(yōu)勢(shì)。

3　移動(dòng)支付技術(shù)

3.1NFC技術(shù)

NFC（Near Field Communication），近距離無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，由非接觸式射頻識(shí)別（RFID）演變而來(lái)，由恩智浦半導(dǎo)體公司、諾基亞和索尼共同研制開(kāi)發(fā)，其基礎(chǔ)是RFID及互連技術(shù)。主要在20 cm距離內(nèi)、13.56 MHz頻率上運(yùn)行。NFC技術(shù)的傳輸速度為106、212或424 kbit/s 3種。

NFC技術(shù)是最早提出的短距離移動(dòng)支付解決方案，該技術(shù)最初由索尼和恩智浦共同開(kāi)發(fā)，2002年成為ISO/IEC 18092國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。采用這一標(biāo)準(zhǔn)的手機(jī)制造商有諾基亞、三星、蘋(píng)果、華為、中興、小米和魅族等。

NFC通過(guò)集成在手機(jī)電路板中的射頻控制芯片實(shí)現(xiàn)手機(jī)和消費(fèi)終端互聯(lián)，將非接觸讀卡器、非接觸卡和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（Peer-to-Peer）功能整合在一塊單芯片，兼容索尼公司的FeliCa卡以及廣泛建立的非接觸式智能卡架構(gòu)，該架構(gòu)基于ISO14443 TYPE A，使用飛利浦的Mifare技術(shù)[3]。

技術(shù)支持：目前NFC技術(shù)主要有諾基亞、索尼、飛利浦等公司掌握核心技術(shù)，其終端主要有手機(jī)、平板電腦、各類(lèi)票證、門(mén)禁鎖等，如圖1所示。芯片制造商主要有恩智浦(NXP)、意法半導(dǎo)體 (ST)、博通(Broadcom)、英飛凌(Infineon)、瑞薩(Renesas)、三星(Samsung)和高通(Qualcomm)等廠家。

3.2SIMPASS技術(shù)

SIMPASS是一種雙界面SIM卡技術(shù)，SIMPASS在SIM卡上集成非接觸式智能卡，通過(guò)布置在手機(jī)背板上的天線(xiàn)實(shí)現(xiàn)其他非接觸智能卡功能。SIMPASS方案兼容MIFARE和FELICA規(guī)范。通過(guò)本方案將SIM卡與非接觸智能卡集成后，使SIM 功能模塊和非接觸智能卡部分的安全處理采用同一安全處理硬件，有效降低了成本，還可以將SIM功能與非智能卡功能相結(jié)合，方便擴(kuò)展多種應(yīng)用[4]。

SIMPASS技術(shù)的射頻芯片采用13.56 MHz作為發(fā)射頻率，與目前主流IC卡、POS機(jī)及所用頻率相同，技術(shù)上的繼承性較強(qiáng)，成熟度較高，可以和現(xiàn)有終端機(jī)具兼容。但同時(shí)也為SIMPASS技術(shù)帶來(lái)一定障礙，因?yàn)轭l率低，需要體積較大的專(zhuān)用天線(xiàn)。天線(xiàn)外接機(jī)型進(jìn)行支付時(shí)，需將機(jī)殼打開(kāi)插入天線(xiàn)；天線(xiàn)內(nèi)置機(jī)型進(jìn)行支付時(shí)，由于此頻段電磁波穿透能力有限，電池、機(jī)殼等將會(huì)影響信號(hào)傳輸。

SIMPASS卡可支持PBOC2.0電子錢(qián)包/電子存折應(yīng)用，還可以提供STK空中圈存的功能。這樣使用者無(wú)需受空間限制，無(wú)需到指定充值點(diǎn)去充值，使用者還可以通過(guò)STK菜單查詢(xún)充值記錄、消費(fèi)記錄以及錢(qián)包余額等信息。

技術(shù)支持：SIMPASS是一種多功能的SIM卡，支持接觸與非接觸兩個(gè)工作接口，接觸界面實(shí)現(xiàn)SIM功能，非接觸界面實(shí)現(xiàn)支付功能，兼容多個(gè)智能卡應(yīng)用規(guī)范。推廣廠商為國(guó)內(nèi)的握奇數(shù)據(jù)系統(tǒng)有限公司。

3.3RF-SIM技術(shù)

RF-SIM卡是實(shí)現(xiàn)中近距離無(wú)線(xiàn)通信的手機(jī)智能卡。RF-SIM卡是一種新型手機(jī)SIM卡，是雙界面智能卡（RFID卡和SIM卡）技術(shù)應(yīng)用于移動(dòng)領(lǐng)域的產(chǎn)品，工作于2.4 GHz頻率，由于其高頻的特點(diǎn)，天線(xiàn)較小，將天線(xiàn)集成在SIM卡內(nèi)。它不但擁有普通SIM卡的所有功能，還具有錢(qián)包、鑰匙和身份證等多方面應(yīng)用功能。RF-SIM卡既具有普通SIM卡一樣的移動(dòng)通訊功能，又能夠通過(guò)集成在SIM卡上的天線(xiàn)與收費(fèi)讀卡器進(jìn)行近距離無(wú)線(xiàn)通信，例如手機(jī)現(xiàn)場(chǎng)支付和身份認(rèn)證功能[5]。RF-SIM卡構(gòu)成示意如圖2所示。

RF-SIM支持接觸與非接觸兩個(gè)工作接口，接觸接口負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)SIM卡的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)手機(jī)卡的正常功能，例如電話(huà)、短信功能等。非接觸界面可以實(shí)現(xiàn)非接觸式消費(fèi)、門(mén)禁等應(yīng)用。RF-SIM卡的用戶(hù)能夠通過(guò)空中下載的方式實(shí)時(shí)更新手機(jī)中的應(yīng)用程序或者給帳戶(hù)充值，無(wú)需到制定地點(diǎn)對(duì)手機(jī)賬戶(hù)充值，使手機(jī)真正成為隨用隨充的智能化電子錢(qián)包。

RF-SIM卡的最大特點(diǎn)是不需換手機(jī)，現(xiàn)有手機(jī)換一張智能卡后就成了類(lèi)似NFC功能的手機(jī)，但使用頻率是2.4 GHz,不是13.56 MHz，通信距離可在1～500 cm自動(dòng)調(diào)整。目前，國(guó)內(nèi)提供RF-SIM技術(shù)的廠家有東信和平、上?？滤购臀錆h天喻等公司。

4　技術(shù)分析比較

通過(guò)表1中方案對(duì)比，SIMPASS和RF-SIM技術(shù)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，但是從環(huán)境適用性、技術(shù)穩(wěn)定性等方面來(lái)看，NFC技術(shù)優(yōu)于這兩種技術(shù)。這也是目前國(guó)內(nèi)多種移動(dòng)支付技術(shù)并存的重要原因之一。

2012年，中國(guó)銀聯(lián)正式確定NFC技術(shù)為其主導(dǎo)的移動(dòng)支付技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。2013年開(kāi)始，中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通、中國(guó)電信3家主要移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商分別在不同程度上與銀聯(lián)達(dá)成意向或協(xié)議，確定今后將NFC技術(shù)作為移動(dòng)支付技術(shù)主要發(fā)展方向。并以較快速度完成產(chǎn)品并推向市場(chǎng)。雖然目前3種技術(shù)均占據(jù)一定市場(chǎng)份額，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度來(lái)看，NFC技術(shù)勢(shì)必成為今后移動(dòng)支付技術(shù)的主要發(fā)展方向。

5　移動(dòng)支付在城市軌道交通中需求分析

表1　移動(dòng)支付技術(shù)分析比較

5.1乘客需求

目前，城市軌道交通乘客乘車(chē)刷卡主要方式有單程票、儲(chǔ)值卡刷卡方式。乘客出門(mén)不僅需要攜帶手機(jī)、錢(qián)包等必須物品，還需攜帶可在地鐵中使用的票卡。實(shí)現(xiàn)移動(dòng)支付功能后，乘客只需攜帶具有NFC功能的手機(jī)便可通過(guò)手機(jī)刷卡進(jìn)出站乘車(chē)、在手機(jī)上在線(xiàn)完成電子現(xiàn)金充值、查詢(xún)等常規(guī)業(yè)務(wù)，還可以在查詢(xún)終端上對(duì)進(jìn)出消費(fèi)交易進(jìn)行查詢(xún)。手機(jī)刷卡消費(fèi)享受地鐵站內(nèi)的聯(lián)程換乘、累計(jì)優(yōu)惠等服務(wù)，資金攜帶更加方便，消費(fèi)過(guò)程更加便捷，多渠道充值查詢(xún)服務(wù)為乘客帶來(lái)更多美好體驗(yàn)。

5.2運(yùn)營(yíng)企業(yè)需求

在城市公共交通發(fā)達(dá)的各個(gè)大中城市，比如北京、上海等一線(xiàn)城市實(shí)現(xiàn)了交通卡支付。目前北京的公交一卡通只有先充值才能使用，最高的充值額是1 000元人民幣，發(fā)卡交易量已經(jīng)突破6 000萬(wàn)張。采用移動(dòng)支付后，可以減少實(shí)物發(fā)卡量，為制卡—發(fā)卡—運(yùn)卡—刷卡消費(fèi)—回收—清潔各個(gè)環(huán)節(jié)減輕負(fù)擔(dān)。移動(dòng)支付將為運(yùn)營(yíng)業(yè)務(wù)的開(kāi)展提供多維度的便捷支付體系，提高支付效率，減少運(yùn)營(yíng)為票卡投入的支出，減低運(yùn)營(yíng)成本，降低了用戶(hù)的消費(fèi)門(mén)檻，逐步構(gòu)建新型的營(yíng)銷(xiāo)模式，進(jìn)一步提升整體營(yíng)銷(xiāo)效果。

5.3電信運(yùn)營(yíng)商需求

各運(yùn)營(yíng)商都希望通過(guò)移動(dòng)支付來(lái)提高用戶(hù)粘性、提升整體盈利能力、為進(jìn)入金融支付結(jié)算市場(chǎng)做準(zhǔn)備、爭(zhēng)搶在芯片卡標(biāo)準(zhǔn)體系中領(lǐng)先地位。移動(dòng)支付將為服務(wù)提供商進(jìn)入支付領(lǐng)域打好技術(shù)基礎(chǔ)，帶來(lái)廣闊的發(fā)展前景和可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

5.4銀行及卡組織需求

向優(yōu)質(zhì)客戶(hù)提供差異化服務(wù)，增加銀行卡交易消費(fèi)額。

5.5中國(guó)銀聯(lián)需求

鞏固銀行卡在新興支付領(lǐng)域的主導(dǎo)地位、通過(guò)創(chuàng)新產(chǎn)品提升銀聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)卡的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

6　移動(dòng)支付在城市軌道交通應(yīng)用前景及發(fā)展趨勢(shì)

根據(jù)以上需求分析，移動(dòng)支付引入軌道交通領(lǐng)域已是大勢(shì)所趨。鑒于目前城市軌道交通自動(dòng)售檢票系統(tǒng)工作方式，采用NFC移動(dòng)支付技術(shù)，有以下優(yōu)勢(shì)。

1) NFC技術(shù)采用13.56 MHz工作頻率，兼容現(xiàn)有軌道交通售檢票終端設(shè)備讀卡器工作頻率，因此，軌道交通不需進(jìn)行讀卡器硬件改造，技術(shù)引入較為順暢。

2) NFC技術(shù)自身發(fā)展成熟穩(wěn)定，其智能終端數(shù)量越來(lái)越多。隨著NFC技術(shù)的引入和發(fā)展，目前市場(chǎng)上流通的手機(jī)品牌及型號(hào)越來(lái)越多的開(kāi)始支持NFC技術(shù)，終端數(shù)量已較幾年前有了大幅增長(zhǎng)，為NFC技術(shù)的推廣提供了硬件基礎(chǔ)。

3) 中國(guó)銀聯(lián)已確定NFC技術(shù)為今后移動(dòng)支付技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，因此在政策導(dǎo)向方面，采用NFC技術(shù)已是勢(shì)在必行。

基于這些方面的考慮，參考文中軌道交通對(duì)移動(dòng)支付應(yīng)用的需求分析，預(yù)計(jì)今后NFC技術(shù)將成為國(guó)內(nèi)移動(dòng)支付在軌道交通領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用的主要技術(shù)發(fā)展方向。

[1]馮偉濤，韓李牧.國(guó)外移動(dòng)支付發(fā)展現(xiàn)狀[J].通信企業(yè)管理，2008（7）：63-65.

[2]佘云峰.三大運(yùn)營(yíng)商與各大銀行的NFC移動(dòng)支付應(yīng)用匯總[Z/OL].(2015-04-17)[2015-09-28].http://www.mpaypass.com. cn/news/201504/17090236.html.

[3]陳君岳.產(chǎn)業(yè)鏈多方布局NFC,進(jìn)場(chǎng)支付蓄勢(shì)待發(fā)[J].中國(guó)建設(shè)信息，2014（14）：1-2.

[4]季強(qiáng).淺談手機(jī)支付中SIMPASS技術(shù)應(yīng)用[J].中國(guó)科技信息，2013（14）：1-2.

[5]佚名.三種移動(dòng)支付技術(shù)RF-SIM、NFC、SIMPASS[Z/ OL].(2013-05-10)[2015-09-28].http://www.elecfans.com/tongxin/ rf/20130510317038_a.html.

This paper introduces briefl y the history of mobile payment technology at home and abroad, analyzes three current domestic mobile payment technologies such as NFC, SIM-PASS and RF-SIM, as well as their principles, advantages and disadvantages, and studies the application prospect and developing trend of the mobile payment in urban rail transit based on business demands and characteristics of urban rail transit.

electronic, communication and automatic control technology of other subjects; mobile payment; urban rail transit; fare collection system; application

10.3969/j.issn.1673-4440.2016.03.019

2015-10-13）