閆鳴宇 陳 楠

（北京全路通信信號研究設計院集團有限公司，北京 100070）

移動支付在城市軌道交通中的應用研究

閆鳴宇 陳 楠

（北京全路通信信號研究設計院集團有限公司，北京 100070）

簡要回顧國內(nèi)外移動支付技術的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀，分析目前國內(nèi)3種移動支付技術：NFC，SIMPASS，RF-SIM技術的原理及優(yōu)劣勢，結合城市軌道交通領域的業(yè)務需求和特點，研究移動支付在城市軌道交通中的應用前景和發(fā)展趨勢。

電子、通信與自動控制技術其他學科；移動支付；城市軌道交通；售檢票系統(tǒng)；應用

1　移動支付簡介

移動支付是一種允許移動用戶使用其移動終端對所消費的商品或服務進行賬務支付的服務方式。主要包括手機繳費、手機銀行、刷手機消費等業(yè)務。移動支付已成為一種新興的支付手段逐漸被消費者所熟悉和使用，其為消費者帶來的便利性不言而喻，本文將對移動支付的技術發(fā)展及其在城市軌道交通系統(tǒng)中的應用做簡要分析和研究。

2　移動支付發(fā)展情況

2.1國外移動支付發(fā)展情況

全球移動支付是一個快速增長的大市場。經(jīng)過幾年發(fā)展，移動支付業(yè)務得到用戶的廣泛認可和接受。日本、韓國、美國、法國、德國、瑞典、芬蘭、奧地利、西班牙和英國等國家，均已開始全面的移動支付應用。下面針對一些國家和地區(qū)的移動支付業(yè)務發(fā)展進行簡要的介紹。

2007年，韓國3家移動運營商把由韓國智能卡有限公司發(fā)行的T－money（交通客票應用程序）放到他們的非接觸手機上。3家運營商的用戶可以使用移動支付地鐵等交通費用。韓國70%的電子支付都是由移動支付完成的[1]。

日本3家移動運營商NTTDoCoMo、KDDI和軟銀（原VodafoneK.K）在2004年和2005年之間分別推出移動支付業(yè)務，采用的都是索尼公司開發(fā)的FeliCa技術（即NFC技術）。經(jīng)過多年發(fā)展，移動支付業(yè)務在日本已具備相當?shù)囊?guī)模。日本移動運營商普遍采取注資金融機構的方式主導整個產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。

美國、法國、德國、瑞典、西班牙、英國等國家已經(jīng)開始全面的移動支付應用。歐洲國家早期的業(yè)務模式是通過無線應用協(xié)議（WAP）、短消息業(yè)務（SMS）、交互語音應答（IVR）等方式接入來驗證身份，操作較為繁瑣，不適于時間性要求很高的支付行為，因此多用于WAP業(yè)務、電子票務等。隨著現(xiàn)場支付技術NFC日趨成熟，2007年10月，歐洲電信標準協(xié)會指出，基于NFC的移動支付功能將被集成到手機SIM卡內(nèi)，成為新的標準。

2.2國內(nèi)應用情況

中國移動支付產(chǎn)業(yè)起步晚，但發(fā)展飛速，尤其近10年來，隨著手機的普及和移動3G乃至4G業(yè)務的逐步推廣，為移動支付發(fā)展鋪平道路，使移動支付成為近年來國內(nèi)移動互聯(lián)行業(yè)炙手可熱的新領域。

目前，北京、上海、廣州、深圳等城市移動運營商已成功開通移動支付業(yè)務，國內(nèi)移動支付主流技術有NFC，SIMPASS，RF-SIM等。例如基于RFSIM技術的移動手機深圳通；基于NFC技術的中移動浦發(fā)聯(lián)名卡；基于SIMPASS技術的北京聯(lián)通一卡通等[2]。

通過以上列舉的各種移動支付技術的應用案例可以看出，目前3種移動支付技術在國內(nèi)均有應用，且在不同城市、不同運營商采用的技術也大不相同。下面就來分析這3種移動支付技術從原理和實現(xiàn)方式上有哪些不同和優(yōu)勢。

3　移動支付技術

3.1NFC技術

NFC（Near Field Communication），近距離無線通信技術，由非接觸式射頻識別（RFID）演變而來，由恩智浦半導體公司、諾基亞和索尼共同研制開發(fā)，其基礎是RFID及互連技術。主要在20 cm距離內(nèi)、13.56 MHz頻率上運行。NFC技術的傳輸速度為106、212或424 kbit/s 3種。

NFC技術是最早提出的短距離移動支付解決方案，該技術最初由索尼和恩智浦共同開發(fā)，2002年成為ISO/IEC 18092國際標準。采用這一標準的手機制造商有諾基亞、三星、蘋果、華為、中興、小米和魅族等。

NFC通過集成在手機電路板中的射頻控制芯片實現(xiàn)手機和消費終端互聯(lián)，將非接觸讀卡器、非接觸卡和點對點（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，該架構基于ISO14443 TYPE A，使用飛利浦的Mifare技術[3]。

技術支持：目前NFC技術主要有諾基亞、索尼、飛利浦等公司掌握核心技術，其終端主要有手機、平板電腦、各類票證、門禁鎖等，如圖1所示。芯片制造商主要有恩智浦(NXP)、意法半導體 (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

SIMPASS是一種雙界面SIM卡技術，SIMPASS在SIM卡上集成非接觸式智能卡，通過布置在手機背板上的天線實現(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合，方便擴展多種應用[4]。

SIMPASS技術的射頻芯片采用13.56 MHz作為發(fā)射頻率，與目前主流IC卡、POS機及所用頻率相同，技術上的繼承性較強，成熟度較高，可以和現(xiàn)有終端機具兼容。但同時也為SIMPASS技術帶來一定障礙，因為頻率低，需要體積較大的專用天線。天線外接機型進行支付時，需將機殼打開插入天線；天線內(nèi)置機型進行支付時，由于此頻段電磁波穿透能力有限，電池、機殼等將會影響信號傳輸。

SIMPASS卡可支持PBOC2.0電子錢包/電子存折應用，還可以提供STK空中圈存的功能。這樣使用者無需受空間限制，無需到指定充值點去充值，使用者還可以通過STK菜單查詢充值記錄、消費記錄以及錢包余額等信息。

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

3.3RF-SIM技術

RF-SIM卡是實現(xiàn)中近距離無線通信的手機智能卡。RF-SIM卡是一種新型手機SIM卡，是雙界面智能卡（RFID卡和SIM卡）技術應用于移動領域的產(chǎn)品，工作于2.4 GHz頻率，由于其高頻的特點，天線較小，將天線集成在SIM卡內(nèi)。它不但擁有普通SIM卡的所有功能，還具有錢包、鑰匙和身份證等多方面應用功能。RF-SIM卡既具有普通SIM卡一樣的移動通訊功能，又能夠通過集成在SIM卡上的天線與收費讀卡器進行近距離無線通信，例如手機現(xiàn)場支付和身份認證功能[5]。RF-SIM卡構成示意如圖2所示。

RF-SIM支持接觸與非接觸兩個工作接口，接觸接口負責實現(xiàn)SIM卡的應用，實現(xiàn)手機卡的正常功能，例如電話、短信功能等。非接觸界面可以實現(xiàn)非接觸式消費、門禁等應用。RF-SIM卡的用戶能夠通過空中下載的方式實時更新手機中的應用程序或者給帳戶充值，無需到制定地點對手機賬戶充值，使手機真正成為隨用隨充的智能化電子錢包。

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

4　技術分析比較

通過表1中方案對比，SIMPASS和RF-SIM技術擁有自主知識產(chǎn)權，但是從環(huán)境適用性、技術穩(wěn)定性等方面來看，NFC技術優(yōu)于這兩種技術。這也是目前國內(nèi)多種移動支付技術并存的重要原因之一。

2012年，中國銀聯(lián)正式確定NFC技術為其主導的移動支付技術標準。2013年開始，中國移動、中國聯(lián)通、中國電信3家主要移動運營商分別在不同程度上與銀聯(lián)達成意向或協(xié)議，確定今后將NFC技術作為移動支付技術主要發(fā)展方向。并以較快速度完成產(chǎn)品并推向市場。雖然目前3種技術均占據(jù)一定市場份額，但從長遠角度來看，NFC技術勢必成為今后移動支付技術的主要發(fā)展方向。

5　移動支付在城市軌道交通中需求分析

表1　移動支付技術分析比較

5.1乘客需求

目前，城市軌道交通乘客乘車刷卡主要方式有單程票、儲值卡刷卡方式。乘客出門不僅需要攜帶手機、錢包等必須物品，還需攜帶可在地鐵中使用的票卡。實現(xiàn)移動支付功能后，乘客只需攜帶具有NFC功能的手機便可通過手機刷卡進出站乘車、在手機上在線完成電子現(xiàn)金充值、查詢等常規(guī)業(yè)務，還可以在查詢終端上對進出消費交易進行查詢。手機刷卡消費享受地鐵站內(nèi)的聯(lián)程換乘、累計優(yōu)惠等服務，資金攜帶更加方便，消費過程更加便捷，多渠道充值查詢服務為乘客帶來更多美好體驗。

5.2運營企業(yè)需求

在城市公共交通發(fā)達的各個大中城市，比如北京、上海等一線城市實現(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6 000萬張。采用移動支付后，可以減少實物發(fā)卡量，為制卡—發(fā)卡—運卡—刷卡消費—回收—清潔各個環(huán)節(jié)減輕負擔。移動支付將為運營業(yè)務的開展提供多維度的便捷支付體系，提高支付效率，減少運營為票卡投入的支出，減低運營成本，降低了用戶的消費門檻，逐步構建新型的營銷模式，進一步提升整體營銷效果。

5.3電信運營商需求

各運營商都希望通過移動支付來提高用戶粘性、提升整體盈利能力、為進入金融支付結算市場做準備、爭搶在芯片卡標準體系中領先地位。移動支付將為服務提供商進入支付領域打好技術基礎，帶來廣闊的發(fā)展前景和可觀的經(jīng)濟效益。

5.4銀行及卡組織需求

向優(yōu)質(zhì)客戶提供差異化服務，增加銀行卡交易消費額。

5.5中國銀聯(lián)需求

鞏固銀行卡在新興支付領域的主導地位、通過創(chuàng)新產(chǎn)品提升銀聯(lián)標準卡的核心競爭力。

6　移動支付在城市軌道交通應用前景及發(fā)展趨勢

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

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

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

3) 中國銀聯(lián)已確定NFC技術為今后移動支付技術的標準，因此在政策導向方面，采用NFC技術已是勢在必行。

基于這些方面的考慮，參考文中軌道交通對移動支付應用的需求分析，預計今后NFC技術將成為國內(nèi)移動支付在軌道交通領域內(nèi)應用的主要技術發(fā)展方向。

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

[2]佘云峰.三大運營商與各大銀行的NFC移動支付應用匯總[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,進場支付蓄勢待發(fā)[J].中國建設信息，2014（14）：1-2.

[4]季強.淺談手機支付中SIMPASS技術應用[J].中國科技信息，2013（14）：1-2.

[5]佚名.三種移動支付技術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）