近場通信（NFC）手機支付解決方案

時間：2012-04-18 10:34:37

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[導(dǎo)讀]NFC(Near Field Communication)是一種用于近距離無線通信的技術(shù)，它結(jié)合了近場通信技術(shù)和移動通信技術(shù)，能實現(xiàn)了電子支付、身份認(rèn)證、票務(wù)、數(shù)據(jù)交換、防偽、廣告等多種功能，是移動通信領(lǐng)域的一種新型業(yè)務(wù)。近場通信

NFC(Near Field Communication)是一種用于近距離無線通信的技術(shù)，它結(jié)合了近場通信技術(shù)和移動通信技術(shù)，能實現(xiàn)了電子支付、身份認(rèn)證、票務(wù)、數(shù)據(jù)交換、防偽、廣告等多種功能，是移動通信領(lǐng)域的一種新型業(yè)務(wù)。近場通信業(yè)務(wù)改變了用戶使用移動電話的方式，使用戶的消費行為逐步走向電子化，建立了一種新型的用戶消費和業(yè)務(wù)模式。本文介紹了NFC主要技術(shù)特性, Nexperia手機系統(tǒng)方案和軟件架構(gòu)框圖以及中國聯(lián)通“近場通信業(yè)務(wù)”。

NFC(Near Field Communication)由非接觸式射頻識別(RFID)及互聯(lián)互通技術(shù)整合演變而來，是一種用于近距離無線通信的技術(shù)，由索尼和飛利浦共同開發(fā)。2002年，NFC被批準(zhǔn)成為ISO/IEC IS 18092國際標(biāo)準(zhǔn)，此后還被批準(zhǔn)為EMCA-340標(biāo)準(zhǔn)與ETSI TS 102 190標(biāo)準(zhǔn)。NFC標(biāo)準(zhǔn)與ISO/IEC 14443和ISO/IEC 15693非接觸式IC卡兼容。也就是說NFC標(biāo)準(zhǔn)兼容Philip的MIFARER和SONY的FeliCa標(biāo)準(zhǔn)。Philips在非接觸IC卡方面已是業(yè)界的領(lǐng)頭者，其Mifare芯片卡技術(shù)廣泛使用在世界上幾個大型交通運輸系統(tǒng)上，也使用在VISA信用卡等金融服務(wù)上。而Sony的FeliCa芯片卡技術(shù)在中國香港及深圳、新加坡、日本的市場占有率非常高，主要也是應(yīng)用在交通及金融機構(gòu)。由于NFC涵蓋這兩種技術(shù)，因此可同時與Sony的FeliCa及Philips的Mifare規(guī)格兼容。兩種技術(shù)的融合，將可以擴(kuò)大非接觸IC卡的應(yīng)用范圍。

因此，NFC技術(shù)可以說是RFID技術(shù)的一個延伸。說起RFID技術(shù)大家可能搖搖頭說沒聽說過。實際上它已經(jīng)大量的應(yīng)用在我們的生活當(dāng)中，城市的公交系統(tǒng)，大學(xué)的水卡、飯卡，旅館的門禁都是RFID技術(shù)的體現(xiàn)。目前第一大RFID芯片供應(yīng)商恩智浦(就是飛利浦半導(dǎo)體公司)累計銷售了60億顆芯片，牢牢的占據(jù)了市場的領(lǐng)導(dǎo)地位。不過RFID只能實現(xiàn)信息的讀取以及判定，而NFC技術(shù)則強調(diào)的是信息交互。通俗的說NFC就是RFID的演進(jìn)版本，雙方可以近距離交換信息。

近場通信業(yè)務(wù)結(jié)合了近場通信技術(shù)和移動通信技術(shù)，實現(xiàn)了電子支付、身份認(rèn)證、票務(wù)、數(shù)據(jù)交換、防偽、廣告等多種功能，是移動通信領(lǐng)域的一種新型業(yè)務(wù)。近場通信業(yè)務(wù)改變了用戶使用移動電話的方式，使用戶的消費行為逐步走向電子化，建立了一種新型的用戶消費和業(yè)務(wù)模式。

目前業(yè)界普遍看好NFC技術(shù)，最主要的是該技術(shù)加密性能很好，因此適合應(yīng)用在銀行小額支付以及轉(zhuǎn)賬方面。另外通過NFC手機，人們可以在任何地點、任何時間，通過任何設(shè)備，與他們希望得到的娛樂服務(wù)與交易聯(lián)系在一起，從而完成付款，獲取海報信息，對于未來的廣告行業(yè)也會有很深遠(yuǎn)的影響。廣告主可以將海報信息通過NFC的方式傳送到用戶手持設(shè)備當(dāng)中從而達(dá)到宣傳的目的，而消費者也可以通過這樣的方式來獲取商家的優(yōu)惠信息。

業(yè)務(wù)特征

近場通信是基于RFID技術(shù)發(fā)展起來的一種近距離無線通信技術(shù)。與RFID一樣，近場通信信息也是通過頻譜中無線頻率部分的電磁感應(yīng)耦合方式傳遞，但兩者之間還是存在很大的區(qū)別。近場通信的傳輸范圍比RFID小，RFID的傳輸范圍可以達(dá)到0~1m，但由于近場通信采取了獨特的信號衰減技術(shù)，相對于RFID來說近場通信具有成本低、帶寬高、能耗低等特點。RFID更多的被應(yīng)用在生產(chǎn)、物流、跟蹤、資產(chǎn)管理上，而近場通信則在門禁、公交、手機支付等領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮著巨大的作用。

近場通信技術(shù)主要特征如下：

(1)用于近距離(10cm以內(nèi))安全通信的無線通信技術(shù)。

(2)射頻頻率：13.56MHz。

(3)射頻兼容：ISO 14443，ISO 15693，F(xiàn)elica標(biāo)準(zhǔn)。

(4)數(shù)據(jù)傳輸速度：106kbit/s，212 kbit/s，424kbit/s。

從上述特征看出，近場通信技術(shù)主要基于13.56MHz頻率運行的射頻技術(shù)，典型操作距離只有幾厘米，運行距離范圍在10cm內(nèi)，數(shù)據(jù)傳輸速度可以選擇106kbit/s，212kbit/s或424kbit/s，將來可提高至1Mbit/s左右。

近場通信技術(shù)是由Nokia，Philips，Sony合作制定的標(biāo)準(zhǔn)，在ISO 18092，ECMA 340和ETSI TS 102 190框架下推動標(biāo)準(zhǔn)化，同時也兼容應(yīng)用廣泛的ISO 14443 Type-A，B以及Felica標(biāo)準(zhǔn)非接觸式智能卡的基礎(chǔ)架構(gòu)。近場通信標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)規(guī)定近場通信設(shè)備的調(diào)制方案、編碼、傳輸速度與RF接口的幀格式，以及主動與被動近場通信模式初始化過程中數(shù)據(jù)沖突控制所需的初始化方案和條件，此外還定義了傳輸協(xié)議，包括協(xié)議啟動和數(shù)據(jù)交換方法等。

業(yè)務(wù)模式

近場通信業(yè)務(wù)支持三種工作模式。

卡模擬模式

移動臺可以模擬成為一張普通的非接觸卡，例如移動支付、移動票務(wù)、身份識別等。

應(yīng)用舉例：非接觸式移動臺模擬成為銀行卡、門禁卡、電子票等，非接觸式移動臺與其它終端進(jìn)行交互。

閱讀器模式

移動臺可以讀取一張非接觸卡或者一個非接觸標(biāo)簽中的內(nèi)容，例如虛擬書簽、廣告等。

應(yīng)用舉例：如電子海報，在該應(yīng)用中，非接觸式移動臺與嵌入在海報內(nèi)的非接觸模塊進(jìn)行交互，移動臺主動讀取卡片或標(biāo)簽內(nèi)的相應(yīng)數(shù)據(jù)。

點對點通訊模式

兩個移動臺可以近距離內(nèi)互相直接傳遞數(shù)據(jù)，例如同步日程表、游戲、分享傳輸內(nèi)容等。

應(yīng)用舉例：兩部非接觸式移動臺互傳或同步數(shù)據(jù)，例如圖片、音樂、鈴音等。

與RFID一樣，NFC信息也是通過頻譜中無線頻率部分的電磁感應(yīng)耦合方式傳遞，但兩者之間還是存在很大的區(qū)別。NFC的傳輸范圍比RFID小，RFID的傳輸范圍可以達(dá)到0-1米，但由于NFC采取了獨特的信號衰減技術(shù)，相對于RFID來說NFC具有成本低、帶寬高、能耗低等特點。RFID更多的被應(yīng)用在生產(chǎn)、物流、跟蹤、資產(chǎn)管理上，而NFC則在門禁、公交、手機支付等領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮著巨大的作用。

與RFID不同的是，NFC具有雙向連接和識別的特點，工作于13.56MHz頻率范圍，作用距離10厘米左右。NFC技術(shù)在ISO 18092、ECMA340和ETSI TS 102 190框架下推動標(biāo)準(zhǔn)化，同時也兼容應(yīng)用廣泛的ISO14443Type-A、B以及Felica標(biāo)準(zhǔn)非接觸式智能卡的基礎(chǔ)架構(gòu)。NFC芯片裝在手機上，手機就可以實現(xiàn)小額電子支付和讀取其他NFC設(shè)備或標(biāo)簽的信息。NFC的短距離交互大大簡化整個認(rèn)證識別過程，使電子設(shè)備間互相訪問更直接、更安全和更清楚。通過NFC，電腦、數(shù)碼相機、手機、PDA等多個設(shè)備之間可以方便快捷地進(jìn)行無線連接，進(jìn)而實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和服務(wù)。

NFC技術(shù)和藍(lán)牙以及紅外技術(shù)的比較

這三種技術(shù)的簡要對比如下圖：

NFC藍(lán)牙紅外

網(wǎng)絡(luò)類型點對點單點對多點點對點

使用距離<=0.1m<=10m<=1m

速度106, 212, 424 kbps

規(guī)劃速率可達(dá)868 kbps

721 kbps 115kbps2.1 Mbps~1.0 Mbps

建立時間< 0.1s 6s0.5s

安全性具備, 硬件實現(xiàn)具備，軟件實現(xiàn)不具備, 使用IRFM 時除外

通信模式主動-主動/被動主動-主動主動-主動

成本低中低

和另外兩種技術(shù)相比，NFC具有天然的安全性，以及模式多(和IC卡相比也是如此)等優(yōu)點。并且除了和RFID兼容外，還可能能夠和藍(lán)牙設(shè)備進(jìn)行通訊。

NFC 手機方案

該方案中NFC 功能芯片和天線與手機的其他部分及SIM 卡相獨立，但NFC模塊與手機共用電池。電池有電時，NFC 模塊可在主動、被動和雙向三種模式下工作;電池斷電時，只能在被動模式下工作，相當(dāng)于普通的一卡通。手機開關(guān)機對NFC 模塊無影響，即在手機關(guān)機時也可使用NFC 功能。實現(xiàn)方式有兩種：一是定制手機，將天線集成在手機電池或主板上，使NFC 應(yīng)用與手機融為一體，工作穩(wěn)定可靠，但需更換手機;二是將天線與NFC 芯片直接相連，然后與電池緊貼放在電池和手機后蓋之間，用戶不需更換手機，廈門測試項目就采

用了此種方式。此方案的不足在于，天線連接的可靠性不高;此外對手機的內(nèi)部尺寸有特殊要求，增加天線之后影響了手機的便攜性。

此方案的NFC 模塊不能和手機的處理器或SIM 卡通信，用戶和電信運營商無法通過手機控制NFC 模塊。這會造成信用卡發(fā)行商和手機制造商單獨接觸，完全脫離電信運營商的市場格局。另一方面，若要將NFC 模塊收發(fā)的信息與蜂窩網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系起來，須在NFC 模塊和手機基帶芯片間建立接口，且各層的設(shè)計都必須繞開運營商的控制，也無法直接讀寫SIM 卡，軟硬件設(shè)計將變得非常復(fù)雜。

此方案的優(yōu)點是對不同技術(shù)、不同信用卡發(fā)行商的卡兼容性好，在全球已有很多案例，應(yīng)用技術(shù)也比較成熟，比較適合試點期的項目。諾基亞的6131手機即基于此。

圖1a.帶有USIM 卡安全功能的NFC 方案

圖1b.NXP公司的Nexperia手機系統(tǒng)方案

圖1c.手機系統(tǒng)軟件實現(xiàn)框圖

圖1d。手機NFC支付圖

中國聯(lián)通“近場通信業(yè)務(wù)”介紹

中國聯(lián)通“近場通信業(yè)務(wù)”是一項以手機為載體，把非接觸式卡應(yīng)用結(jié)合于卡中，以卡、閱讀器、點對點三種應(yīng)用模式，實現(xiàn)手機支付、行業(yè)應(yīng)用、積分兌換、電子票務(wù)、身份識別、防偽、廣告等多種應(yīng)用的服務(wù)產(chǎn)品。

圖2。NFC應(yīng)用示意圖

圖3。NFC業(yè)務(wù)模式(1)

圖4。NFC業(yè)務(wù)模式(2)

圖5。電信智能卡支持的多應(yīng)用模式

圖6。面向3G的電信智能卡技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

圖7。NFC系統(tǒng)框圖

圖8。NFC技術(shù)方案eNFC(1)

圖9。NFC技術(shù)方案eNFC(2)

圖10。NFC技術(shù)方案eNFC(3)

圖11。NFC技術(shù)方案：雙界面卡(1)

圖12。NFC技術(shù)方案：雙界面卡(21)

圖13。NFC技術(shù)方案：雙界面卡(3)