移動電子支付的技術(shù)演進

文章出處：http://m.botanicstilllife.com 作者：徐達興   人氣： 發(fā)表時間：2011年09月29日

    術(shù)語： 
  
    MMI — Manual Machine Interface
    MS — Mobile Station
    NFC — Near Field Communication
    SWP — Single Wire Protocol
    UICC — Universal Integrated Circuit Card (ICC) 
 
    前言： 
  
    移動電子支付的概念已被熱炒了好幾年，主要內(nèi)容包括現(xiàn)場支付和遠程支付，通常情況下，遠程支付均采用在線支付模式，這與網(wǎng)上支付從技術(shù)層面講沒有本質(zhì)的區(qū)別；而現(xiàn)場支付則有離線支付和在線支付兩種模式。通常情況下，在線支付模式下，電子現(xiàn)金直接從后臺帳戶中扣減或增加；而離線支付模式下，電子現(xiàn)金往往儲存在支付前端，在移動電子支付中，即儲存在手機中，依實現(xiàn)技術(shù)的不同，分別儲存在手機的：儲值卡、SIM卡、以及安全模塊等中。 
     
    RF技術(shù)使得離線電子支付很好地滿足了諸如交通等快速通關(guān)需求的場合，在越來越多的人們使用移動通信工具時，將RF技術(shù)整合到移動通信技術(shù)中，將更大地滿足人們的便利性，并同時具備了在線支付的能力。本文討論的是兼具備離線和在線支付的移動電子支付的技術(shù)演進路線。鑒于目前快速通關(guān)場合使用的RF技術(shù)大部門采用ISO/IEC 14443標(biāo)準(zhǔn)，使用13.56MHz頻段，移動電子支付必須考慮到這個現(xiàn)狀。 
     
    移動電子支付最初的實現(xiàn)方式為“手機銀行”，這種方式通過WAP或短信方式與后臺實現(xiàn)在線支付，基于基本安全的需要，通過WAP安全或STK菜單（利用SIM卡實現(xiàn)安全）實現(xiàn)，這種支付形式無法實現(xiàn)快速通關(guān)的即時場合，且因WAP或短信通道的不穩(wěn)定性導(dǎo)致無法獲得穩(wěn)定的在線連接，另外安全需求沒有得到足夠重視，種種原因，未獲得廣泛使用。 
     
    為迎合市場對快速通關(guān)的需要，RF儲值卡（通常為Mifare卡）方式出現(xiàn)了。這種方式僅將儲值卡附加（粘貼）在手機的后面，使用儲值卡進行小額消費滿足快速消費的要求，與普通RF儲值卡不同，這種儲值卡可以與手機號進行綁定，迎合了電信運營商的部分需求，例如，可以在電信營業(yè)廳進行充值，這種充值可以是現(xiàn)金（與普通儲值卡相同），也可以使用電信積分等方式進行充值。從技術(shù)層面講，這種實現(xiàn)方式與普通儲值卡沒有任何不同。鑒于儲值卡的安全已經(jīng)受到質(zhì)疑，且電信運營商的更多需求未得到滿足而未得到有力推廣。 
     
    基于移動電子支付的廣闊前景，由各大電信運營商，終端廠商（手機）以及SIM供應(yīng)商共同成立了NFC論壇，并于2004年提交ISO/IEC 18092作為NFC的基礎(chǔ)規(guī)范，這個規(guī)范明確了使用13.56MHz頻段作為移動電子支付的頻段，并在通訊速率106Kbps的情況下兼容了ISO/IEC 14443 Type A。該標(biāo)準(zhǔn)在Passive communication mode的基礎(chǔ)上，增加了Active communication mode以實現(xiàn)RF Reader的應(yīng)用需求。  
  
    但是，該標(biāo)準(zhǔn)未更多地考慮電信運營商的需求，未將SIM卡納入規(guī)范中，且其需要在手機上加載NFC模塊導(dǎo)致現(xiàn)有手機無法支持，手機的更新?lián)Q代需要時間，而至今為止規(guī)范的不穩(wěn)定性將導(dǎo)致部署時間進一步推遲；除此之外，現(xiàn)有的交通快速通關(guān)有很多現(xiàn)實情況使用了ISO/IEC 14443 Type B，而該規(guī)范未能兼容之，將無法滿足全部的市場需求。 
    
    為解決與SIM卡的連接，以及符合現(xiàn)有的交通卡市場格局（ISO/IEC 14443 Type A/B），各種不同的實現(xiàn)技術(shù)展開了競賽： 
   
    2.45GHz RF-SIM卡： 
   
    將2.45GHz RF技術(shù)集成到SIM卡中，RF天線可以直接封裝在SIM卡中，2.45GHz的終端設(shè)備須另外建設(shè)（例如，地鐵閘機、公交車載機等）。 
 

    此種實現(xiàn)方式的優(yōu)缺點如下： 
  
    優(yōu)點： 
  
    1．由于2.45GHz的RF天線可以集成在SIM中，且其載波可以穿越厚重的電池和手機后蓋，因此無須對現(xiàn)有手機做任何改造； 
  
    2． 由于RF集成在SIM中，可以利用移動通信的現(xiàn)有通道實現(xiàn)在線支付； 
  
    3． 能夠滿足快速交易需求。  
    
    缺點： 
  
    1． 終端設(shè)備無法與現(xiàn)有13.56MHz設(shè)備兼容，需要重新部署，形成雙模終端（2.45GHz和13.56MHz），形成事實上的兩套系統(tǒng)并行，并行帶來的系統(tǒng)改造不容忽視； 
  
    2． 2.45GHz技術(shù)屬于較遠距離通訊（大于10CM），在人員密集區(qū)發(fā)生誤操作的可能性增加； 
  
    3． 使用2.45GHz技術(shù)應(yīng)用于近距離卡，沒有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)支撐； 
  
    4． 由于2.45GHz技術(shù)屬于高頻，規(guī)模生產(chǎn)的技術(shù)指標(biāo)一致性較難保證。 
     
    433.92MHz的RF-SIM卡：     
  
    這種技術(shù)與2.45GHz大致相同，將433.92MHz RF技術(shù)集成到SIM卡中，RF天線可以直接封裝在SIM卡中，與2.45GHz RF-SIM的不同在于，它將433.92MHz與13.56MHz的轉(zhuǎn)換設(shè)備同13.56MHz技術(shù)的天線集成在一起，粘貼在手機后蓋，這樣，POS終端設(shè)備無須作任何改造。 

    此種實現(xiàn)方式克服了一些2.45GHz RF-SIM卡的一些缺陷，但仍有些致命的問題，優(yōu)缺點列舉如下： 
  
    優(yōu)點： 
  
    1． 與2.45GHz相同，RF天線可以集成在SIM中。其載波可以穿越厚重的電池與粘貼在手機后蓋的頻率轉(zhuǎn)換器耦合工作，并進一步與13.56MHz的POS終端耦合工作，無須對現(xiàn)有POS終端做任何改造； 
  
    2． 由于RF集成在SIM中，可以利用移動通信的現(xiàn)有通道實現(xiàn)在線支付； 
  
    3． 能夠滿足快速交易需求。 
    
    缺點： 
  
    1．使用433.92MHz技術(shù)應(yīng)用于近距離卡，沒有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)支撐，不僅如此，從技術(shù)層面而言，其從未受到檢驗，即使在實驗室內(nèi)，可以說，其目前僅停留在理論層面。 
  
    2．頻率轉(zhuǎn)換器的使用是否能夠達到預(yù)期（例如：近距離，轉(zhuǎn)換效率在無源的情況下的穩(wěn)定性），目前不確定。 
  
    3．由于需要將頻率轉(zhuǎn)換器和天線集成并粘貼在手機上，其厚度和面積的需求將使得現(xiàn)有手機的適應(yīng)面下降。 
  
    SIMpass®卡：  
  
    SIMpass®采用的技術(shù)比較簡單，其核心內(nèi)容為將現(xiàn)有的（U）SIM和交通卡等應(yīng)用集成在一起，并提供安全通道以實現(xiàn)應(yīng)用間的互操作，是典型的一卡多用方案。其不足在于產(chǎn)品形態(tài)，由于SIM卡的尺寸限制及13.56MHz技術(shù)的載波無法穿越厚重的電池，導(dǎo)致天線必須通過有線連接跨越電池粘貼在手機后蓋，而穩(wěn)定的連接技術(shù)仍有些工藝問題待解決。 
 

    此種實現(xiàn)方式采用了成熟的技術(shù)，但其產(chǎn)品形態(tài)的問題阻礙著其規(guī)模應(yīng)用。優(yōu)缺點列舉如下： 
  
    優(yōu)點： 
  
    1．技術(shù)成熟，標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范統(tǒng)一； 
  
    2．無須改造POS終端，且天線沒有其他附件，可以做得相當(dāng)薄，因此，手機的適應(yīng)面較寬?；跓o須改造任何設(shè)備，容易部署和推廣。 
  
    3．應(yīng)用間的安全通道使在線支付和離線支付均能夠得到安全保證，并符合現(xiàn)有的金融卡標(biāo)準(zhǔn)； 
  
    4．能夠滿足快速交易需求。 
    
    缺點： 
 
    1．天線的連接點導(dǎo)致SIM卡的觸點高度發(fā)生變化以及連接線易折斷，導(dǎo)致接觸不良等情況。不過，為解決該問題，SIMpass提供了對應(yīng)的解決方案：①、改進連接工藝并強化連接線強度；②、對手機進行簡單改造（將天線引角繞過電池與粘貼在手機后蓋的天線連接），將連接技術(shù)集成在手機中，但這種簡單的改造畢竟也需要手機廠商的配合，一定程度上增加了部署的難度； 
  
    NFC-SWP連接SIM方案： 
     
    為了克服ISO/IEC 18092未將SIM卡納入標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，ETSI（歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)委員會）提出了將NFC與SIM卡連接的SWP方案，以迎合電信運營商的需求。 
  

    此種實現(xiàn)方式有相對完整的產(chǎn)業(yè)鏈支持，其足夠影響標(biāo)準(zhǔn)的走向。優(yōu)缺點列舉如下： 
 
    優(yōu)點： 
  
    1．完整的產(chǎn)業(yè)鏈支持，包括手機廠商，（U）SIM卡供應(yīng)商以及電信運營商，其有足夠的能力影響電信標(biāo)準(zhǔn)的未來，在現(xiàn)有的ETSI標(biāo)準(zhǔn)中，已加入了NFC與SIM卡以及與手機MMI/MS的互操作； 
  
    2．其兼容ISO/IEC 14443 Type A部分，使得符合ISO/IEC 14443 Type A的POS終端無須進行任何改造； 
  
    3．由于其對標(biāo)準(zhǔn)制定的影響，其在線和離線交易的安全得到充分保證； 
  
    4．能夠滿足快速交易需求。 
    
    缺點： 
  
    1．標(biāo)準(zhǔn)仍在完善和爭執(zhí)中，導(dǎo)致運營商無法快速部署。 
  
    2．手機終端必須更換，增加NFC模塊等，致現(xiàn)有手機無法支持該功能；且由于NFC模塊和SIM等必須在有源情況下工作，限制了在無源情況下的使用； 
  
    3．由于SWP為新技術(shù)，對芯片提出更高的技術(shù)指標(biāo)要求，需要高性能的芯片支持，而高性能及支持的芯片廠商較少，將限制該技術(shù)的推廣； 
  
    4．未兼容ISO/IEC 14443 Type B部分，導(dǎo)致現(xiàn)有的ISO/IEC 14443 Type B系統(tǒng)面臨改造，限制了其兼容的市場面； 
 
    總結(jié) 
    
    各種實現(xiàn)移動電子支付的技術(shù)各有優(yōu)缺點，而最終何種技術(shù)將能夠得到廣泛應(yīng)用，仍然由市場決定，本文僅就技術(shù)層面列舉各種實現(xiàn)方法的優(yōu)缺點，不當(dāng)之處，敬請諒解。

    （文/北京握奇數(shù)據(jù)系統(tǒng)有限公司 徐達興）