手機(jī)一卡通技術(shù)發(fā)展淺析

李哲

[摘 要]本文介紹了手機(jī)一卡通的背景和現(xiàn)狀。手機(jī)一卡通有三種實(shí)現(xiàn)方式NFC、 RFID和二維碼，本文詳細(xì)介紹了這三支付方式的基本原理和應(yīng)用情況，并重點(diǎn)介紹了基于NFC技術(shù)的手機(jī)一卡通業(yè)務(wù)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和發(fā)展前景。

[關(guān)鍵詞]手機(jī)一卡通；交通一卡通；NFC；RFID；SWP-SIM卡

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391.44 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2017）41-0114-02

一、背景介紹

手機(jī)一卡通是指利用手機(jī)的SIM卡（或者手機(jī)硬件本身），在實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)通信功能的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)公交、支付、圈存、門(mén)禁、考勤等功能，達(dá)到一部手機(jī)替代傳統(tǒng)門(mén)禁卡、公交卡、銀行卡、醫(yī)療卡等多種卡類(lèi)，并把短信提示等通信功能與其他功能有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)一部手機(jī)走遍全城，各類(lèi)信息隨身攜帶。

隨著我國(guó)智慧城市、互聯(lián)網(wǎng)+行動(dòng)的提出，政府、金融、交通、企業(yè)、教育、城市管理等領(lǐng)域的信息化建設(shè)不斷提速，一卡通行業(yè)市場(chǎng)需求也隨之不斷增長(zhǎng)。據(jù)權(quán)威數(shù)據(jù)分析預(yù)測(cè)，2016年全國(guó)一卡通相關(guān)行業(yè)產(chǎn)值為80.1億元，是2010年的3倍，到2020年一卡通產(chǎn)值規(guī)模將達(dá)到155.4億元，較2016年又翻一番。一卡通市場(chǎng)發(fā)展空間巨大，且仍在持續(xù)高速增長(zhǎng)。（具體數(shù)據(jù)詳見(jiàn)圖1）。

在技術(shù)實(shí)現(xiàn)層面，由于整體一卡通領(lǐng)域發(fā)展的大環(huán)境也在由傳統(tǒng)一卡通向手機(jī)一卡通轉(zhuǎn)變，由原來(lái)的封閉局域一卡通向移動(dòng)互聯(lián)轉(zhuǎn)變。龐大且持續(xù)高速增長(zhǎng)的移動(dòng)用戶群體伴隨移動(dòng)通信技術(shù)產(chǎn)品的飛速發(fā)展，必將給手機(jī)一卡通帶來(lái)無(wú)比巨大的發(fā)展空間。

二、手機(jī)一卡通技術(shù)介紹

手機(jī)一卡通的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式主要有三種NFC模式，RFID模式和二維碼模式。

1、NFC技術(shù)介紹

NFC英文全稱Near Field Communication，近距離無(wú)線通信。是由飛利浦公司發(fā)起，由諾基亞、索尼等著名廠商聯(lián)合主推的一項(xiàng)無(wú)線技術(shù)。NFC技術(shù)由13.56M非接觸式射頻識(shí)別RFID及互連互通技術(shù)整合演變而來(lái)，通過(guò)在單一芯片上集成感應(yīng)式讀卡器、感應(yīng)式卡片和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的功能，能在短距離內(nèi)與兼容設(shè)備進(jìn)行識(shí)別和數(shù)據(jù)交換。早在2012年12月發(fā)布金融行業(yè)移動(dòng)支付技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，采用基于13.56MHz技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)體系，并確立NFC移動(dòng)支付電子化路線。

NFC芯片裝在手機(jī)上，手機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)小額電子支付和讀取其他NFC設(shè)備或標(biāo)簽的信息，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)支付、電子票務(wù)、門(mén)禁、身份識(shí)別、防偽等手機(jī)一卡通應(yīng)用。根據(jù)可加載應(yīng)用的安全模塊的集成方式的不通NFC又存在3種方案模式，即SWP方案、全終端方案、SD卡方案（圖2）。

其中，SWP方案是運(yùn)營(yíng)商主推的，全終端方案是由手機(jī)商主推，SD卡方案則由銀行主推作為過(guò)渡。目前，市場(chǎng)應(yīng)用以SWP方案為主流，由運(yùn)營(yíng)商開(kāi)放部分SIM空間用于拓展NFC行業(yè)應(yīng)用。

2、RFID技術(shù)介紹

RFID是Radio Frequency Identification的英文縮寫(xiě)，即射頻識(shí)別，又稱電子標(biāo)簽，是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。它通過(guò)無(wú)線電訊號(hào)識(shí)別特定的目標(biāo)，并讀寫(xiě)相關(guān)的數(shù)據(jù)，而不需要識(shí)別系統(tǒng)與這個(gè)目標(biāo)有機(jī)械或者是光學(xué)接觸。它無(wú)須人工干預(yù)，可用于各種惡劣環(huán)境，可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)的物體，可同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽，操作快捷方便，RFID更多的被應(yīng)用在生產(chǎn)、物流、跟蹤、資產(chǎn)管理上。第二代身份證、奧運(yùn)門(mén)票都內(nèi)置RFID芯片，而高速公路上的ETC電子不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)也使用了RFID技術(shù)。

在手機(jī)一卡通業(yè)務(wù)發(fā)展初期以RFID技術(shù)為內(nèi)核的2.4G RF-SIM卡應(yīng)用由于不受終端限制受到運(yùn)營(yíng)商的青睞。一個(gè)完整、安全的基于RFID的GPRS移動(dòng)支付系統(tǒng)是由移動(dòng)終端、通信網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)安全交易系統(tǒng)、銀行（或應(yīng)用服務(wù)提供商）和認(rèn)證中心（CA），共5部分構(gòu)成。其中，移動(dòng)終端包括RFID標(biāo)簽、可運(yùn)行JAVA移動(dòng)支付軟件的手機(jī)以及可讀取RFID的POS機(jī)。其中RFID卡 和RFID POS機(jī)屬于RFID子系統(tǒng)。RFID POS機(jī)通過(guò)RFID技術(shù)來(lái)讀取用戶信息，并利用PSTN、GPRS等方式與移動(dòng)支付平臺(tái)相聯(lián)結(jié)。手機(jī)用戶利用JAVA手機(jī)移動(dòng)支付軟件通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)與移動(dòng)支付平臺(tái)進(jìn)行信息互交，完成支付。

早在2010年上海世博會(huì)，電信運(yùn)營(yíng)商就推出了手機(jī)一卡通應(yīng)用。我們可以攜帶一部安裝RF？SIM卡的手機(jī)，先去星巴克或者麥當(dāng)勞“刷”機(jī)購(gòu)早餐，之后刷 手機(jī)乘坐地鐵，到達(dá)世博園區(qū)后，刷手機(jī)驗(yàn)證電子門(mén)票，在場(chǎng)館內(nèi)參觀時(shí)如果渴了，也可以在自動(dòng)購(gòu)物機(jī)上刷手機(jī)購(gòu)買(mǎi)飲料和水，手機(jī)卡已經(jīng)集公 交卡、超市卡甚至是銀行卡于一身。

3、二維碼模式技術(shù)介紹

二維碼模式多用于移動(dòng)支付領(lǐng)域也稱為二維碼支付，是一種基于賬戶體系搭起來(lái)的無(wú)限支付方案。在二維碼支付方案下，用戶只需要把交易信息匯編成一個(gè)二維碼，通過(guò)手機(jī)客戶端掃描二維碼即可后臺(tái)完成支付。早在上世紀(jì)90年代，二維碼技術(shù)就已經(jīng)成熟，實(shí)用簡(jiǎn)單、支付便捷、成本較低，但是二維碼模式下很多惡意網(wǎng)址、木馬、病毒等較為容易偽裝成二維碼，在掃碼應(yīng)用防范能力較弱時(shí)，極易造成手機(jī)病毒的傳播，支付風(fēng)險(xiǎn)較大。另外。二維碼支付的客戶端必須在聯(lián)網(wǎng)的情況下完成，對(duì)于交通一卡通類(lèi)非在線支付的場(chǎng)景不太適用，故目前二維碼模式主要在手機(jī)支付領(lǐng)域使用，在企業(yè)、校園、城市一卡通領(lǐng)域較少應(yīng)用。

三、基于NFC模式手機(jī)一卡通的應(yīng)用介紹

初期由于手機(jī)終端廠商對(duì)于NFC手機(jī)的推廣較少，智能手機(jī)中NFC手機(jī)的市場(chǎng)占比小，尤其是蘋(píng)果的iphone手機(jī)不支持NFC功能（部分iphone手機(jī)雖有NFC模塊但是未對(duì)電信運(yùn)營(yíng)商開(kāi)放），故手機(jī)一卡通應(yīng)用發(fā)展初期以運(yùn)營(yíng)商主推的2.4G RF-SIM卡為主，應(yīng)用主要為企業(yè)或者校園的內(nèi)部交易、考勤、門(mén)禁等。同時(shí)隨著移動(dòng)支付的市場(chǎng)不斷發(fā)展部分銀行采用13.56M的金融支付標(biāo)準(zhǔn)，與電信運(yùn)營(yíng)商共同推進(jìn) SIM-PSS全卡模式的手機(jī)一卡通應(yīng)用。但是由于13.56M標(biāo)準(zhǔn)用戶體驗(yàn)較差，而2.4G RF-SIM卡成本又太高，且標(biāo)準(zhǔn)難以統(tǒng)一，在應(yīng)用推廣中受到很大限制。隨著手機(jī)智能終端的發(fā)展，支持NFC手機(jī)終端的廠家越來(lái)越多，目前業(yè)界普遍認(rèn)可以運(yùn)營(yíng)商主導(dǎo)的基于NFC手機(jī)終端的13.56M NFC-SWP SIM卡的多行業(yè)多支付錢(qián)包的模式，發(fā)展?jié)摿薮?。endprint

NFC-SWP SIM卡是可實(shí)現(xiàn)中近距離無(wú)線通信的手機(jī)智能卡，是一個(gè)可代替錢(qián)包、鑰匙和身份證的解決方案。它需換成一部支持NFC功能的手機(jī)，再加上NFC-SWP SIM卡，使用的頻率是13.56MHZ，通信距離可在≤10CM。

NFC-SWP SIM卡主要有點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式和卡模式兩種工作模式[2]。

點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式：這個(gè)模式和紅外線差不多，每臺(tái)設(shè)備要向另一臺(tái)設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，都必須產(chǎn)生自己的射頻場(chǎng)。發(fā)起設(shè)備和目標(biāo)設(shè)備都要產(chǎn)生自己的射頻場(chǎng)，以便進(jìn)行通信。這是對(duì)等網(wǎng)絡(luò)通信的標(biāo)準(zhǔn)模式，可以獲得非?？焖俚倪B接設(shè)置，傳輸距離較短，傳輸創(chuàng)建速度較快，傳輸速率高，安全性好，適用于開(kāi)放場(chǎng)所的支付，如公共交通、商超移動(dòng)支付等。

卡模式： 這個(gè)模式其實(shí)就是相當(dāng)于一張采用RFID技術(shù)的IC卡，安全性相對(duì)較差，等同于普通IC卡。 可以替代大量的IC卡場(chǎng)合，例如門(mén)禁管制、考勤等。 此種方式下，卡片通過(guò)非接觸讀卡器的R F域 來(lái)供電，即便是寄主設(shè)備（如手機(jī) ）沒(méi)電也可以工作。

正是由于NFC-SWP SIM卡的兩種工作模式，基于NFC模式的手機(jī)一卡通應(yīng)用能夠同時(shí)在交通領(lǐng)域、移動(dòng)支付領(lǐng)域和企業(yè)（校園）封閉場(chǎng)所領(lǐng)域進(jìn)行推廣使用。

1、交通一卡通應(yīng)用

2015年05月05日，交通部發(fā)布《關(guān)于促進(jìn)交通一卡通健康發(fā)展加快實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的指導(dǎo)意見(jiàn)》，推進(jìn)以區(qū)域?yàn)橹攸c(diǎn)的互聯(lián)互通，選擇京津冀、長(zhǎng)三角、珠三角、長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶中游城市群等率先啟動(dòng)實(shí)施城市間交通一卡通互聯(lián)互通工程，到2020年基本實(shí)現(xiàn)全國(guó)的互聯(lián)互通。大力開(kāi)展交通一卡通在公共汽車(chē)、出租汽車(chē)、長(zhǎng)途客運(yùn)、城際軌道、水上客運(yùn)、公共自行車(chē)及停車(chē)場(chǎng)等交通運(yùn)輸領(lǐng)域的應(yīng)用，積極推進(jìn)在高速鐵路、民航等領(lǐng)域的應(yīng)用。目前交通部已經(jīng)建設(shè)完成國(guó)家級(jí)清分結(jié)算平臺(tái)、京津冀地區(qū)區(qū)域清分結(jié)算中心等，全國(guó)陸續(xù)開(kāi)通300多個(gè)城市。

交通部的交通一卡通標(biāo)準(zhǔn)為13.56M，中國(guó)聯(lián)通抓住機(jī)會(huì)，與多個(gè)城市和省份的交通一卡通公司合作推出了基于NFC-SWP SIM卡的手機(jī)一卡通業(yè)務(wù)，目前北京、上海、廣州等具有NFC功能手機(jī)的用戶可以直接到當(dāng)?shù)貭I(yíng)業(yè)廳辦理SWP-SIM卡，使用手機(jī)就可以便捷的在全國(guó)所有完成交通一卡通設(shè)備改造的城市便捷乘坐公交、地鐵等公共交通。

2、移動(dòng)支付領(lǐng)域應(yīng)用

金融支付領(lǐng)域，由于2.4G的通信距離大，安全性不如13.56M的頻率，故金融行業(yè)普遍認(rèn)可13.56M的標(biāo)準(zhǔn)。早期由于電信運(yùn)營(yíng)商更多的在推廣2.4G的RF-SIM卡方案，雙方直接無(wú)法合作?；贜FC-SWP SIM卡的模式掃除了銀行與運(yùn)營(yíng)商合作的技術(shù)壁壘，使得銀行和電信運(yùn)營(yíng)商能夠發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，在移動(dòng)支付技術(shù)安全和信用管理領(lǐng)域強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手，形成一種戰(zhàn)略聯(lián)盟關(guān)系，合作控制整條產(chǎn)業(yè)鏈；在信息安全、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和資源共享方面合作更加緊密；運(yùn)營(yíng)商需要與各銀行合作，或與銀行合作組織建立聯(lián)盟關(guān)系。

另外許多 “交通一卡通”運(yùn)營(yíng)單位，同時(shí)具有中國(guó)人民銀行《支付業(yè)務(wù)許可證》（俗稱“第三方支付牌照”），這部分第三方支付公司在提供交通一卡通應(yīng)用的同時(shí)也在大力推廣公共事業(yè)繳費(fèi)、高速ETC、旅游、餐飲、加油、洗車(chē)、商超娛樂(lè)等移動(dòng)支付應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了一卡多用，一卡通用。

3、封閉場(chǎng)所一卡通應(yīng)用

封閉場(chǎng)所的一卡通應(yīng)用如企業(yè)的門(mén)禁、考勤、食堂的內(nèi)部消費(fèi)等，隨著智慧園區(qū)、智慧校園的發(fā)展市場(chǎng)越來(lái)越大，但是前期只有電信運(yùn)營(yíng)商推廣的RF-SIM手機(jī)一卡通應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)，但是因?yàn)槌杀具^(guò)高，更多企事業(yè)單位的均采用普通IC卡。NFC-SWP SIM卡的卡模式，能夠完美的解決這一問(wèn)題，已經(jīng)辦理SWP SIM卡的NFC智能手機(jī)用戶，不要做任何的設(shè)備改造，就可以使用自己的手機(jī)模擬一卡IC卡來(lái)實(shí)現(xiàn)企事業(yè)單位內(nèi)部的刷卡應(yīng)用，真正實(shí)現(xiàn)一卡多用，一卡通用。

四、總結(jié)

隨著智能手機(jī)的普及，手機(jī)一卡通應(yīng)用實(shí)現(xiàn)一部手機(jī)走遍全城，各類(lèi)信息隨身攜帶確實(shí)能夠?yàn)槲覀兊纳顜?lái)更大的便利。本文詳細(xì)介紹了手機(jī)一卡通的三種技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式NFC模式，RFID模式和二維碼模式，并重點(diǎn)介紹了NFC-SWP SIM卡方案的優(yōu)勢(shì)和前景。NFC-SWP SIM卡方案具有安全性高、支付快捷、模式多樣（卡模擬、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)）等優(yōu)點(diǎn)，相對(duì)于傳統(tǒng)IC卡支付，以及新興的二維碼掃碼支付，在公交、票務(wù)、封閉場(chǎng)所應(yīng)用等細(xì)分領(lǐng)域具有差異化優(yōu)勢(shì)。

參考文獻(xiàn)

[1] 李沌風(fēng).手機(jī)支付的兩種方式—NFC與RFID射頻世界，2010，2：9-15.

[2] 周燕，宋璇.基于NFC技術(shù)的校園手機(jī)一卡通系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用，蘇州市職業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2015，3（26）：30—33.endprint