移动电子支付的技术演进

    术语： 
  
    MMI — Manual Machine Interface
    MS — Mobile Station
    NFC — Near Field Communication
    SWP — Single Wire Protocol
    UICC — Universal Integrated Circuit Card (ICC) 
 
    前言： 
  
    移动电子支付的概念已被热炒了好几年，主要内容包括现场支付和远程支付，通常情况下，远程支付均采用在线支付模式，这与网上支付从技术层面讲没有本质的区别；而现场支付则有离线支付和在线支付两种模式。通常情况下，在线支付模式下，电子现金直接从后台帐户中扣减或增加；而离线支付模式下，电子现金往往储存在支付前端，在移动电子支付中，即储存在手机中，依实现技术的不同，分别储存在手机的：储值卡、SIM卡、以及安全模块等中。 
     
    RF技术使得离线电子支付很好地满足了诸如交通等快速通关需求的场合，在越来越多的人们使用移动通信工具时，将RF技术整合到移动通信技术中，将更大地满足人们的便利性，并同时具备了在线支付的能力。本文讨论的是兼具备离线和在线支付的移动电子支付的技术演进路线。鉴于目前快速通关场合使用的RF技术大部门采用ISO/IEC 14443标准，使用13.56MHz频段，移动电子支付必须考虑到这个现状。 
     
    移动电子支付最初的实现方式为“手机银行”，这种方式通过WAP或短信方式与后台实现在线支付，基于基本安全的需要，通过WAP安全或STK菜单（利用SIM卡实现安全）实现，这种支付形式无法实现快速通关的即时场合，且因WAP或短信通道的不稳定性导致无法获得稳定的在线连接，另外安全需求没有得到足够重视，种种原因，未获得广泛使用。 
     
    为迎合市场对快速通关的需要，RF储值卡（通常为Mifare卡）方式出现了。这种方式仅将储值卡附加（粘贴）在手机的后面，使用储值卡进行小额消费满足快速消费的要求，与普通RF储值卡不同，这种储值卡可以与手机号进行绑定，迎合了电信运营商的部分需求，例如，可以在电信营业厅进行充值，这种充值可以是现金（与普通储值卡相同），也可以使用电信积分等方式进行充值。从技术层面讲，这种实现方式与普通储值卡没有任何不同。鉴于储值卡的安全已经受到质疑，且电信运营商的更多需求未得到满足而未得到有力推广。 
     
    基于移动电子支付的广阔前景，由各大电信运营商，终端厂商（手机）以及SIM供应商共同成立了NFC论坛，并于2004年提交ISO/IEC 18092作为NFC的基础规范，这个规范明确了使用13.56MHz频段作为移动电子支付的频段，并在通讯速率106Kbps的情况下兼容了ISO/IEC 14443 Type A。该标准在Passive communication mode的基础上，增加了Active communication mode以实现RF Reader的应用需求。  
  
    但是，该标准未更多地考虑电信运营商的需求，未将SIM卡纳入规范中，且其需要在手机上加载NFC模块导致现有手机无法支持，手机的更新换代需要时间，而至今为止规范的不稳定性将导致部署时间进一步推迟；除此之外，现有的交通快速通关有很多现实情况使用了ISO/IEC 14443 Type B，而该规范未能兼容之，将无法满足全部的市场需求。 
    
    为解决与SIM卡的连接，以及符合现有的交通卡市场格局（ISO/IEC 14443 Type A/B），各种不同的实现技术展开了竞赛： 
   
    2.45GHz RF-SIM卡： 
   
    将2.45GHz RF技术集成到SIM卡中，RF天线可以直接封装在SIM卡中，2.45GHz的终端设备须另外建设（例如，地铁闸机、公交车载机等）。 
 

    此种实现方式的优缺点如下： 
  
    优点： 
  
    1．由于2.45GHz的RF天线可以集成在SIM中，且其载波可以穿越厚重的电池和手机后盖，因此无须对现有手机做任何改造； 
  
    2． 由于RF集成在SIM中，可以利用移动通信的现有通道实现在线支付； 
  
    3． 能够满足快速交易需求。  
    
    缺点： 
  
    1． 终端设备无法与现有13.56MHz设备兼容，需要重新部署，形成双模终端（2.45GHz和13.56MHz），形成事实上的两套系统并行，并行带来的系统改造不容忽视； 
  
    2． 2.45GHz技术属于较远距离通讯（大于10CM），在人员密集区发生误操作的可能性增加； 
  
    3． 使用2.45GHz技术应用于近距离卡，没有相应的标准支撑； 
  
    4． 由于2.45GHz技术属于高频，规模生产的技术指标一致性较难保证。 
     
    433.92MHz的RF-SIM卡：     
  
    这种技术与2.45GHz大致相同，将433.92MHz RF技术集成到SIM卡中，RF天线可以直接封装在SIM卡中，与2.45GHz RF-SIM的不同在于，它将433.92MHz与13.56MHz的转换设备同13.56MHz技术的天线集成在一起，粘贴在手机后盖，这样，POS终端设备无须作任何改造。 

    此种实现方式克服了一些2.45GHz RF-SIM卡的一些缺陷，但仍有些致命的问题，优缺点列举如下： 
  
    优点： 
  
    1． 与2.45GHz相同，RF天线可以集成在SIM中。其载波可以穿越厚重的电池与粘贴在手机后盖的频率转换器耦合工作，并进一步与13.56MHz的POS终端耦合工作，无须对现有POS终端做任何改造； 
  
    2． 由于RF集成在SIM中，可以利用移动通信的现有通道实现在线支付； 
  
    3． 能够满足快速交易需求。 
    
    缺点： 
  
    1．使用433.92MHz技术应用于近距离卡，没有相应的标准支撑，不仅如此，从技术层面而言，其从未受到检验，即使在实验室内，可以说，其目前仅停留在理论层面。 
  
    2．频率转换器的使用是否能够达到预期（例如：近距离，转换效率在无源的情况下的稳定性），目前不确定。 
  
    3．由于需要将频率转换器和天线集成并粘贴在手机上，其厚度和面积的需求将使得现有手机的适应面下降。 
  
    SIMpass®卡：  
  
    SIMpass®采用的技术比较简单，其核心内容为将现有的（U）SIM和交通卡等应用集成在一起，并提供安全通道以实现应用间的互操作，是典型的一卡多用方案。其不足在于产品形态，由于SIM卡的尺寸限制及13.56MHz技术的载波无法穿越厚重的电池，导致天线必须通过有线连接跨越电池粘贴在手机后盖，而稳定的连接技术仍有些工艺问题待解决。 
 

    此种实现方式采用了成熟的技术，但其产品形态的问题阻碍着其规模应用。优缺点列举如下： 
  
    优点： 
  
    1．技术成熟，标准和规范统一； 
  
    2．无须改造POS终端，且天线没有其他附件，可以做得相当薄，因此，手机的适应面较宽。基于无须改造任何设备，容易部署和推广。 
  
    3．应用间的安全通道使在线支付和离线支付均能够得到安全保证，并符合现有的金融卡标准； 
  
    4．能够满足快速交易需求。 
    
    缺点： 
 
    1．天线的连接点导致SIM卡的触点高度发生变化以及连接线易折断，导致接触不良等情况。不过，为解决该问题，SIMpass提供了对应的解决方案：①、改进连接工艺并强化连接线强度；②、对手机进行简单改造（将天线引角绕过电池与粘贴在手机后盖的天线连接），将连接技术集成在手机中，但这种简单的改造毕竟也需要手机厂商的配合，一定程度上增加了部署的难度； 
  
    NFC-SWP连接SIM方案： 
     
    为了克服ISO/IEC 18092未将SIM卡纳入标准范围内，ETSI（欧洲电信标准委员会）提出了将NFC与SIM卡连接的SWP方案，以迎合电信运营商的需求。 
  

    此种实现方式有相对完整的产业链支持，其足够影响标准的走向。优缺点列举如下： 
 
    优点： 
  
    1．完整的产业链支持，包括手机厂商，（U）SIM卡供应商以及电信运营商，其有足够的能力影响电信标准的未来，在现有的ETSI标准中，已加入了NFC与SIM卡以及与手机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终端无须进行任何改造； 
  
    3．由于其对标准制定的影响，其在线和离线交易的安全得到充分保证； 
  
    4．能够满足快速交易需求。 
    
    缺点： 
  
    1．标准仍在完善和争执中，导致运营商无法快速部署。 
  
    2．手机终端必须更换，增加NFC模块等，致现有手机无法支持该功能；且由于NFC模块和SIM等必须在有源情况下工作，限制了在无源情况下的使用； 
  
    3．由于SWP为新技术，对芯片提出更高的技术指标要求，需要高性能的芯片支持，而高性能及支持的芯片厂商较少，将限制该技术的推广； 
  
    4．未兼容ISO/IEC 14443 Type B部分，导致现有的ISO/IEC 14443 Type B系统面临改造，限制了其兼容的市场面； 
 
    总结 
    
    各种实现移动电子支付的技术各有优缺点，而最终何种技术将能够得到广泛应用，仍然由市场决定，本文仅就技术层面列举各种实现方法的优缺点，不当之处，敬请谅解。

    （文/北京握奇数据系统有限公司 徐达兴）