彭 昭

（中國(guó)電信股份有限公司上海研究院 上海 200122）

面向電信運(yùn)營(yíng)商的近場(chǎng)支付技術(shù)研究

彭 昭

（中國(guó)電信股份有限公司上海研究院 上海 200122）

移動(dòng)支付是使用移動(dòng)終端對(duì)所消費(fèi)的商品或服務(wù)進(jìn)行賬務(wù)支付的一種服務(wù)方式。整個(gè)移動(dòng)支付價(jià)值鏈包括電信運(yùn)營(yíng)商、支付運(yùn)營(yíng)商、應(yīng)用提供商、設(shè)備提供商、系統(tǒng)集成商、商家和終端用戶。目前，國(guó)內(nèi)各大電信運(yùn)營(yíng)商將移動(dòng)支付特別是近場(chǎng)支付作為新的利益增長(zhǎng)點(diǎn)，以期能夠迅速占領(lǐng)移動(dòng)支付領(lǐng)域制高點(diǎn)。本文通過(guò)對(duì)現(xiàn)有近場(chǎng)支付方案的研究和比較，結(jié)合運(yùn)營(yíng)商實(shí)際部署運(yùn)營(yíng)提出移動(dòng)支付應(yīng)用的思考和建議。

無(wú)線射頻識(shí)別；近場(chǎng)支付；NFC

1 引言

手機(jī)近場(chǎng)支付是借助移動(dòng)通信終端，通過(guò)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)或無(wú)線方式進(jìn)行的資金劃撥、繳費(fèi)和購(gòu)物等商業(yè)交易活動(dòng)，充分發(fā)揮了手機(jī)移動(dòng)的特點(diǎn)和金融卡片理財(cái)功能，為移動(dòng)終端用戶提供個(gè)性化金融服務(wù)。隨著RFID（radio frequency identification，無(wú)線射頻識(shí)別）技術(shù)和無(wú)線通信技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛關(guān)注，將RFID與現(xiàn)有通信系統(tǒng)結(jié)合并為運(yùn)營(yíng)商提供更多增值應(yīng)用已成為重要的研究課題。巨大的用戶基數(shù)以及用戶對(duì)運(yùn)營(yíng)商的依賴為運(yùn)營(yíng)商開(kāi)展近場(chǎng)移動(dòng)支付應(yīng)用提供了先天條件。

中國(guó)電信、中國(guó)移動(dòng)和中國(guó)聯(lián)通均在近場(chǎng)移動(dòng)支付領(lǐng)域發(fā)力，并各自在不同的方向取得一定的市場(chǎng)份額。近場(chǎng)支付業(yè)務(wù)主要實(shí)現(xiàn)手機(jī)錢包的小額支付功能，覆蓋交通卡、積分卡、優(yōu)惠券、電子票據(jù)等金融支付應(yīng)用，為移動(dòng)終端用戶的消費(fèi)習(xí)慣帶來(lái)新的變革和更大的便利。

在電信運(yùn)營(yíng)商發(fā)展移動(dòng)支付業(yè)務(wù)的過(guò)程中存在多種制約因素，包括頻率選擇、技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案選擇等。本文簡(jiǎn)述了近場(chǎng)移動(dòng)支付技術(shù)和應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，從方案特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)景分析不同技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案，為電信運(yùn)營(yíng)商移動(dòng)支付產(chǎn)品發(fā)展給出規(guī)劃建議。

2 技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)

2.1 近場(chǎng)支付技術(shù)概述

RFID技術(shù)是近場(chǎng)支付的主要實(shí)現(xiàn)方式，根據(jù)近場(chǎng)非接通信的實(shí)現(xiàn)頻率不同可分為13.56 MHz和2.45 GHz兩種。

（1）13.56 MHz頻段

屬于通用頻段，遵循國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 14443，通過(guò)電感耦合方式與讀寫(xiě)器交互實(shí)現(xiàn)工作能量和數(shù)據(jù)傳輸。適用的應(yīng)用場(chǎng)景包括跨行業(yè)的開(kāi)放應(yīng)用環(huán)境和企業(yè)內(nèi)部的封閉應(yīng)用環(huán)境。其中，開(kāi)放環(huán)境應(yīng)用可兼容多種13.56 MHz行業(yè)應(yīng)用，如公交/市政一卡通、金融卡等；封閉環(huán)境應(yīng)用可兼容校園/企業(yè)一卡通等小范圍內(nèi)部應(yīng)用。

（2）2.45 GHz頻段

屬于公眾頻段，近場(chǎng)支付應(yīng)用遵循企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)有源方式提供工作能量，通過(guò)POS機(jī)頻率限制實(shí)現(xiàn)近距離刷卡控制。因其標(biāo)準(zhǔn)的限制，更適用于封閉環(huán)境應(yīng)用以及具備POS機(jī)改造能力的行業(yè)應(yīng)用。

依據(jù)卡片數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式以及與POS交互協(xié)議的不同可分為Mifare和CPU兩種實(shí)現(xiàn)方式。

· Mifare方式。符合ISO14443-3系列標(biāo)準(zhǔn)的Mifare卡片，通過(guò)定義扇區(qū)來(lái)區(qū)分不同的應(yīng)用、數(shù)據(jù)（保存在扇區(qū)的數(shù)據(jù)塊中）。目前大部分的公交/市政一卡通、校園/企業(yè)一卡通等都是采用Mifare方式。集成該方式RFID非接支付方案可方便快速地接入現(xiàn)有的Mifare應(yīng)用系統(tǒng)。

·CPU方式。采用CPU卡，通過(guò)AID標(biāo)識(shí)尋址應(yīng)用，并以文件方式保存數(shù)據(jù)的實(shí)現(xiàn)方式。相比Mifare方式，CPU卡的存儲(chǔ)容量大，抗干擾能力強(qiáng)，數(shù)據(jù)保存時(shí)間長(zhǎng)，安全性高。CPU方式是智能支付卡片的發(fā)展趨勢(shì)，但目前市場(chǎng)上以該方式實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用仍較少。

2.2 技術(shù)和應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)

移動(dòng)支付具有隨身、實(shí)時(shí)、快捷的特性，能夠提高支付的商務(wù)流程，為用戶提供更加便捷的支付體驗(yàn)，具備廣闊的發(fā)展前景。隨著運(yùn)營(yíng)商、金融結(jié)構(gòu)以及更多的產(chǎn)業(yè)鏈伙伴加入，RFID移動(dòng)支付技術(shù)和應(yīng)用會(huì)呈現(xiàn)如下的發(fā)展趨勢(shì)：

（1）基于UIM卡實(shí)現(xiàn)非接支付

電信運(yùn)營(yíng)商擁有完備的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施和先進(jìn)的IT系統(tǒng)，其主要任務(wù)是為移動(dòng)支付提供安全的通信渠道和服務(wù)。為了集成更多的IC卡應(yīng)用，并保證運(yùn)營(yíng)商在移動(dòng)支付產(chǎn)業(yè)鏈中的地位和作用，將UIM卡作為支付數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的安全介質(zhì)是技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。

（2）基于合作方式推廣支付應(yīng)用

RFID與電信業(yè)的融合不僅是簡(jiǎn)單的技術(shù)問(wèn)題，更涉及信息產(chǎn)業(yè)與金融產(chǎn)業(yè)的相互結(jié)合和共同促進(jìn)。因此，電信運(yùn)營(yíng)商與傳統(tǒng)行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者在融合過(guò)程中的角色分工顯得尤為重要。傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的信息化需求、消費(fèi)者的需求以及電信業(yè)的發(fā)展，在很大程度上決定了中國(guó)RFID產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景?；诤献鞣绞酵茝V支付應(yīng)用能夠充分利用各行各業(yè)的優(yōu)勢(shì)，整合這些優(yōu)勢(shì)能力能夠更好地促進(jìn)整個(gè)支付產(chǎn)業(yè)鏈的快速發(fā)展。

3 近場(chǎng)移動(dòng)支付技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案

基于RFID的近場(chǎng)移動(dòng)支付實(shí)現(xiàn)方式主要有：①基于卡的實(shí)現(xiàn)方式，包括RF-UIM卡方案、外貼非接觸式卡方案；②基于手機(jī)的實(shí)現(xiàn)方式，NFC （near field communication，近距離通信）手機(jī)定制方案；③基于卡和手機(jī)結(jié)合的實(shí)現(xiàn)方式，手機(jī)終端定制雙界面卡方案、eNFC（enhanced NFC，增強(qiáng)型近距離通信）方案、智能SD卡方案。

（1）RF-UIM 卡方案

RF-UIM卡方案采用2.4 GHz頻段，將安全控制芯片、存儲(chǔ)器、無(wú)線射頻集成電路 （radio frequency integrated circuit，RFIC）和天線等模塊集成在UIM卡中，如圖1所示。通過(guò)手機(jī)終端給RF-UIM卡供電，RF-UIM卡與手機(jī)配合使用可實(shí)現(xiàn)接觸式通信功能（即普通UIM卡通信應(yīng)用）和非接觸式刷卡功能（即移動(dòng)支付應(yīng)用）。

RF-UIM卡方案不需要改造手機(jī)，頻率較高，天線尺寸小，完全集成在UIM卡內(nèi)。因此，RF-UIM卡可以直接置入普通用戶的手機(jī)，在用戶身份鑒權(quán)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)安全可靠的移動(dòng)支付。然而，2.4 GHz頻段與國(guó)際國(guó)內(nèi)金融、公交等近場(chǎng)支付標(biāo)準(zhǔn)不兼容，存在POS機(jī)具改造問(wèn)題，且RF-UIM在手機(jī)電源持續(xù)供電的情況下才能正常工作。

應(yīng)用場(chǎng)景：適用于具備機(jī)具改造能力的行業(yè)合作應(yīng)用以及小范圍封閉環(huán)境應(yīng)用，如校園、企業(yè)等。

（2）外貼非接觸式卡方案

外貼非接觸式卡方案采用13.56 MHz頻段，是將非接觸式功能的卡片做成了背面粘貼形式，物理粘貼在手機(jī)背面實(shí)現(xiàn)非接觸式支付功能。它符合ISO 14443及《中國(guó)金融集成電路(IC)卡規(guī)范》，可模擬Mifare 1k及4k的非邏輯加密功能。

該方案不存在手機(jī)的兼容性及信號(hào)屏蔽問(wèn)題，適用于任何手機(jī)，并且無(wú)需更換卡和終端，市場(chǎng)推廣快。但與運(yùn)營(yíng)商關(guān)系不大，任何第三方都可發(fā)行，并且無(wú)法實(shí)現(xiàn)OTA、空中充值等功能。

應(yīng)用場(chǎng)景：適用于部分低成本快速發(fā)行場(chǎng)景，在不改變用戶手機(jī)和卡的情況下，培養(yǎng)用戶的手機(jī)刷卡使用習(xí)慣。由于采用該方案與手機(jī)事實(shí)上沒(méi)有任何關(guān)系，所以與運(yùn)營(yíng)商的關(guān)聯(lián)度過(guò)低，可考慮將貼片卡與手機(jī)號(hào)碼進(jìn)行綁定，并限定在用戶手機(jī)工作正常的情況下，才能夠允許刷卡操作。

（3）NFC 手機(jī)定制方案

NFC手機(jī)定制方案采用13.56 MHz頻段，將NFC控制芯片、安全芯片和耦合線圈（RF天線）集成在手機(jī)中，如圖2所示。該方案技術(shù)成熟，由于非接觸刷卡部分均由手機(jī)終端側(cè)實(shí)現(xiàn)完成，系統(tǒng)性能穩(wěn)定，且功能全面。

該方案有效避免了機(jī)卡兼容性問(wèn)題。采用卡片實(shí)現(xiàn)RFID功能時(shí)，UIM卡同一時(shí)刻只能處理來(lái)自手機(jī)的一條指令，當(dāng)手機(jī)通信指令與刷卡的非接指令同時(shí)請(qǐng)求時(shí)，為了保證UIM卡通信功能，在發(fā)生沖突時(shí)以通信功能優(yōu)先。NFC手機(jī)定制方案沒(méi)有上述問(wèn)題，但由于安全信息完全集中在手機(jī)中，用戶需要更換手機(jī)或手機(jī)維修時(shí)也不方便。

應(yīng)用場(chǎng)景：適用于小范圍內(nèi)的行業(yè)應(yīng)用或企業(yè)應(yīng)用，與運(yùn)營(yíng)商關(guān)聯(lián)度較低。

（4）手機(jī)終端定制雙界面方案

手機(jī)終端定制雙界面方案采用13.56 MHz頻段，將安全控制芯片、存儲(chǔ)器、無(wú)線射頻集成電路集成在UIM卡，并將RF線圈集成在手機(jī)終端，如圖3所示。內(nèi)置于手機(jī)終端的RF天線經(jīng)由8觸點(diǎn)卡座，通過(guò)RFID UIM卡C4、C8兩觸點(diǎn)連接到卡內(nèi)RF模塊，形成閉合回路，實(shí)現(xiàn)射頻通信功能。雙界面UIM卡片可集成Mifare芯片，實(shí)現(xiàn)城市公交、地鐵、市政一卡通等應(yīng)用的無(wú)縫整合。

該方案天線組件成本低廉且性能相對(duì)穩(wěn)定，兼容現(xiàn)有主流POS機(jī)，但受手機(jī)內(nèi)部復(fù)雜的電磁環(huán)境影響，其射頻天線無(wú)法集成在UIM卡內(nèi)，必須引出外置天線到手機(jī)背板或者電池上。由于占用手機(jī)C4和C8兩個(gè)觸點(diǎn)，和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)大容量UIM卡沖突，仍需定制手機(jī)。

應(yīng)用場(chǎng)景：適用于運(yùn)營(yíng)商與金融等公眾行業(yè)合作的應(yīng)用，在UIM卡中整合銀行磁條信息、電子現(xiàn)金或公交卡數(shù)據(jù)，兼容現(xiàn)有已部署POS機(jī)具。

（5）eNFC 方案

eNFC方案采用13.56 MHz頻段，將安全芯片集成在UIM卡中，CLF（contactless front-end，近場(chǎng)通信模擬前端芯片）控制器和RF射頻天線集成在手機(jī)中，NFC控制器通過(guò)SWP（single wire protocol，單線通信協(xié)議）與安全芯片通信，如圖4所示。利用SWP技術(shù)，RFID UIM卡可以在C6一個(gè)管腳上同時(shí)進(jìn)行讀和寫(xiě)的操作。eNFC方案的手機(jī)終端，既可以作為被讀設(shè)備，也可以作為識(shí)讀設(shè)備，讀取RFID標(biāo)簽中的信息。

該方案基于13.56 MHz的通用標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)有機(jī)具改造容易，且未占用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)大容量UIM卡所需的C4和C8接口。同時(shí)該方案手機(jī)終端可作為識(shí)讀器讀寫(xiě)其他標(biāo)簽信息。但目前相關(guān)終端很少，需要定制支持SWP的手機(jī)終端和UIM卡。

應(yīng)用場(chǎng)景：適用于運(yùn)營(yíng)商與金融等公眾行業(yè)合作的應(yīng)用，兼容現(xiàn)有已部署POS機(jī)具，同時(shí)也可以適用于信息采集和獲取等相關(guān)應(yīng)用，如商品防偽、公交路線指引。

（6）智能 SD卡方案

智能SD卡方案采用13.56 MHz頻段，將安全芯片內(nèi)置于SD卡中，RF天線集成于手機(jī)中，通過(guò)安全芯片訪問(wèn)，通過(guò)密碼、支付功能啟用開(kāi)關(guān)、銀行卡支付密碼等多層次的保護(hù)體系保證用戶使用過(guò)程的安全性，如圖5所示。與eNFC方案類似，區(qū)別在于安全芯片存放在SD卡中。

該方案主要由銀聯(lián)進(jìn)行商用推廣，能夠平滑升級(jí)實(shí)現(xiàn)金融支付類應(yīng)用，但電信運(yùn)營(yíng)商在產(chǎn)業(yè)鏈中占據(jù)的位置較弱，且需要定制手機(jī)。

應(yīng)用場(chǎng)景：運(yùn)營(yíng)商在這種方案中被旁路，僅適用于銀聯(lián)等金融行業(yè)支付推廣。

表1對(duì)以上方案進(jìn)行了比較。

4 電信運(yùn)營(yíng)商近場(chǎng)移動(dòng)支付的發(fā)展思路和建議

移動(dòng)支付應(yīng)用的推廣和實(shí)現(xiàn)涉及產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)，建議電信運(yùn)營(yíng)商發(fā)展時(shí)需要注意如下問(wèn)題。

（1）實(shí)現(xiàn)方案選擇

移動(dòng)支付實(shí)現(xiàn)方案包括基于卡、基于手機(jī)以及基于卡和手機(jī)結(jié)合三種方式，這些實(shí)現(xiàn)方式涉及兩種頻段和不同應(yīng)用場(chǎng)景?；趪?guó)內(nèi)金融、交通等行業(yè)的IC卡應(yīng)用兼容性考慮可以選擇13.56 MHz方案；基于具備POS改造能力的行業(yè)或本地化應(yīng)用考慮可以選擇2.45 GHz方案。

（2）POS 機(jī)具共享

POS商戶數(shù)量有限是運(yùn)營(yíng)商發(fā)展移動(dòng)支付業(yè)務(wù)面臨的關(guān)鍵問(wèn)題。為了掌控移動(dòng)業(yè)務(wù)發(fā)展方向并在產(chǎn)業(yè)鏈中占據(jù)主導(dǎo)權(quán)，電信運(yùn)營(yíng)商自建POS機(jī)平臺(tái)勢(shì)在必行，建議運(yùn)營(yíng)商聯(lián)合部署POS和發(fā)展用戶。理由如下：①大大降低運(yùn)營(yíng)商在移動(dòng)支付業(yè)務(wù)大規(guī)模發(fā)展初期的投資；②減少運(yùn)營(yíng)商之間的競(jìng)爭(zhēng)，有效避免資源壟斷；③避免重復(fù)建設(shè)和資源的浪費(fèi)。

（3）統(tǒng)一 AID 規(guī)劃

AID（application identifier）是 CPU卡的應(yīng)用標(biāo)識(shí)符，內(nèi)置于RFID UIM卡中，用于讀卡設(shè)備識(shí)別卡內(nèi)應(yīng)用。為了保障電信運(yùn)營(yíng)商全國(guó)應(yīng)用部署的通用性，以及避免各省AID編碼的混亂與沖突，建議對(duì)AID編碼進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃和管理。

（4）統(tǒng)一卡空間規(guī)劃

為了便于合理分配和使用RFID UIM卡內(nèi)空間，保證支付應(yīng)用的順暢植入和動(dòng)態(tài)更新，同時(shí)為便于和讀卡設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交互，建議電信運(yùn)營(yíng)商統(tǒng)一規(guī)劃UIM卡的卡片空間。

（5）增值業(yè)務(wù)考慮

手機(jī)移動(dòng)支付為用戶提供一種新的支付手段，同時(shí)也為用戶帶來(lái)新的使用體驗(yàn)。如通過(guò)空中圈存的方式，在手機(jī)菜單上選擇充值服務(wù)即可實(shí)現(xiàn)銀行卡或其他充值卡向支付UIM卡充值的功能，提高用戶使用移動(dòng)支付的便利性。

表1 基于RFID的移動(dòng)支付技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案對(duì)比

5 結(jié)束語(yǔ)

支付手段的電子化和移動(dòng)化成為不可避免的發(fā)展趨勢(shì)，RFID近距離通信便利和高效特點(diǎn)為電信運(yùn)營(yíng)商發(fā)展近場(chǎng)移動(dòng)支付應(yīng)用提供了優(yōu)勢(shì)和挑戰(zhàn)。本文從技術(shù)和應(yīng)用角度全面分析了近場(chǎng)移動(dòng)支付技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方案，并結(jié)合電信運(yùn)營(yíng)商定位提出了近場(chǎng)移動(dòng)支付的發(fā)展思路和建議。電信運(yùn)營(yíng)商通過(guò)近場(chǎng)移動(dòng)支付應(yīng)用拓展移動(dòng)電子商務(wù)領(lǐng)域，可徹底打破傳統(tǒng)POS機(jī)刷卡支付的利潤(rùn)分成模式，實(shí)現(xiàn)新的利潤(rùn)增長(zhǎng)。

1 陳潞.我國(guó)手機(jī)支付應(yīng)用現(xiàn)狀及問(wèn)題分析.中國(guó)信用卡，2007

2 徐平平，張希，錢媛等.移動(dòng)支付影響因素分析——國(guó)內(nèi)外移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商策略對(duì)比與研究.北京郵電大學(xué)學(xué)報(bào) （社會(huì)科學(xué)版），2009

3 Near field communication interface and protocol(NFCIP-1).Standard EMCA-340,2004

Peng Zhao
(Shanghai Research Institute of China Telecom Co.,Ltd.,Shanghai 200122,China)

Mobile payment could provide account service on the consumption of goods or service by using mobile terminals.The whole mobile payment value chain contains telecom operators,payment operators,application providers,equipment providers,system integrators,merchants and end users.Currently,the major Chinese telecom operators regard mobile payment as a new growth point of interest,and hope to quickly occupy high ground of this area.This paper gives the analysis and comparison of near-filed payment technology.Finally,some reflections and recommendations on developing near-filed payment application for telecom operators are proposed.

radio frequency identification,near-filed payment,near field communication

2010-08-06）