移動電子支付的技術演進
文章出處：http://www.nyfzw.net 作者：徐達興 人氣： 發表時間：2011年09月29日
術語：
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，主要內容包括現場支付和遠程支付，通常情況下，遠程支付均采用在線支付模式，這與網上支付從技術層面講沒有本質的區別；而現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，依實現技術的不同，分別儲存在手機的：儲值卡、SIM卡、以及安全模塊等中。
RF技術使得離線電子支付很好地滿足了諸如交通等快速通關需求的場合，在越來越多的人們使用移動通信工具時，將RF技術整合到移動通信技術中，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演進路線。鑒于目前快速通關場合使用的RF技術大部門采用ISO/IEC 14443標準，使用13.56MHz頻段，移動電子支付必須考慮到這個現狀。
移動電子支付最初的實現方式為“手機銀行”，這種方式通過WAP或短信方式與后臺實現在線支付，基于基本安全的需要，通過WAP安全或STK菜單（利用SIM卡實現安全）實現，這種支付形式無法實現快速通關的即時場合，且因WAP或短信通道的不穩定性導致無法獲得穩定的在線連接，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的需要，RF儲值卡（通常為Mifare卡）方式出現了。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，可以在電信營業廳進行充值，這種充值可以是現金（與普通儲值卡相同），也可以使用電信積分等方式進行充值。從技術層面講，這種實現方式與普通儲值卡沒有任何不同。鑒于儲值卡的安全已經受到質疑，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供應商共同成立了NFC論壇，并于2004年提交ISO/IEC 18092作為NFC的基礎規范，這個規范明確了使用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。該標準在Passive communication mode的基礎上，增加了Active communication mode以實現RF Reader的應用需求。
但是，該標準未更多地考慮電信運營商的需求，未將SIM卡納入規范中，且其需要在手機上加載NFC模塊導致現有手機無法支持，手機的更新換代需要時間，而至今為止規范的不穩定性將導致部署時間進一步推遲；除此之外，現有的交通快速通關有很多現實情況使用了ISO/IEC 14443 Type B，而該規范未能兼容之，將無法滿足全部的市場需求。
為解決與SIM卡的連接，以及符合現有的交通卡市場格局（ISO/IEC 14443 Type A/B），各種不同的實現技術展開了競賽：
2.45GHz RF-SIM卡：
將2.45GHz RF技術集成到SIM卡中，RF天線可以直接封裝在SIM卡中，2.45GHz的終端設備須另外建設（例如，地鐵閘機、公交車載機等）。
此種實現方式的優缺點如下：
優點：
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有通道實現在線支付；
3． 能夠滿足快速交易需求。
缺點：
1． 終端設備無法與現有13.56MHz設備兼容，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并行，并行帶來的系統改造不容忽視；
2． 2.45GHz技術屬于較遠距離通訊（大于10CM），在人員密集區發生誤操作的可能性增加；
3． 使用2.45GHz技術應用于近距離卡，沒有相應的標準支撐；
4． 由于2.45GHz技術屬于高頻，規模生產的技術指標一致性較難保證。
433.92MHz的RF-SIM卡：
這種技術與2.45GHz大致相同，將433.92MHz RF技術集成到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的轉換設備同13.56MHz技術的天線集成在一起，粘貼在手機后蓋，這樣，POS終端設備無須作任何改造。
此種實現方式克服了一些2.45GHz RF-SIM卡的一些缺陷，但仍有些致命的問題，優缺點列舉如下：
優點：
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有通道實現在線支付；
3． 能夠滿足快速交易需求。
缺點：
1．使用433.92MHz技術應用于近距離卡，沒有相應的標準支撐，不僅如此，從技術層面而言，其從未受到檢驗，即使在實驗室內，可以說，其目前僅停留在理論層面。
2．頻率轉換器的使用是否能夠達到預期（例如：近距離，轉換效率在無源的情況下的穩定性），目前不確定。
3．由于需要將頻率轉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有手機的適應面下降。
SIMpass®卡：
SIMpass®采用的技術比較簡單，其核心內容為將現有的（U）SIM和交通卡等應用集成在一起，并提供安全通道以實現應用間的互操作，是典型的一卡多用方案。其不足在于產品形態，由于SIM卡的尺寸限制及13.56MHz技術的載波無法穿越厚重的電池，導致天線必須通過有線連接跨越電池粘貼在手機后蓋，而穩定的連接技術仍有些工藝問題待解決。
此種實現方式采用了成熟的技術，但其產品形態的問題阻礙著其規模應用。優缺點列舉如下：
優點：
1．技術成熟，標準和規范統一；
2．無須改造POS終端，且天線沒有其他附件，可以做得相當薄，因此，手機的適應面較寬。基于無須改造任何設備，容易部署和推廣。
3．應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，并符合現有的金融卡標準；
4．能夠滿足快速交易需求。
缺點：
1．天線的連接點導致SIM卡的觸點高度發生變化以及連接線易折斷，導致接觸不良等情況。不過，為解決該問題，SIMpass提供了對應的解決方案：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卡納入標準范圍內，ETSI（歐洲電信標準委員會）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。
此種實現方式有相對完整的產業鏈支持，其足夠影響標準的走向。優缺點列舉如下：
優點：
1．完整的產業鏈支持，包括手機廠商，（U）SIM卡供應商以及電信運營商，其有足夠的能力影響電信標準的未來，在現有的ETSI標準中，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．由于其對標準制定的影響，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．標準仍在完善和爭執中，導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，對芯片提出更高的技術指標要求，需要高性能的芯片支持，而高性能及支持的芯片廠商較少，將限制該技術的推廣；
4．未兼容ISO/IEC 14443 Type B部分，導致現有的ISO/IEC 14443 Type B系統面臨改造，限制了其兼容的市場面；
總結
各種實現移動電子支付的技術各有優缺點，而最終何種技術將能夠得到廣泛應用，仍然由市場決定，本文僅就技術層面列舉各種實現方法的優缺點，不當之處，敬請諒解。
（文/北京握奇數據系統有限公司 徐達興）
