城市一卡通互联互通建设及检测技术

　　引言　　

　　2013年初，《国务院关于城市优先发展公共交通的指导意见》正式发布，特别指出：“进一步完善城市公共交通移动支付体系建设，全面推广普及城市公共交通‘一卡通’，加快其在城市不同交通方式中的应用，加快完善标准体系，逐步实现跨市域公共交通‘一卡通’的互联互通”。这一中心宗旨就像一剂“绿色”强心针一样，推动着我国公共交通智能信息技术的向前发展，推进着信息技术在城市公共交通运营管理、服务监管和行业管理等方面的落地应用。

　　作为国家信息化建设和“十二五”物联网发展规划的重要组成部分，“全国城市一卡通互联互通”工程的建设推行成为了倡导国家公交优先发展战略的排头兵与践行“低碳绿色出行利国惠民、逐步实现跨市域公共交通‘一卡通’互联互通”精神落地实施的有力注脚。通过统筹规划、整合资源、集中优势，加速国家区域经济一体化的进程，带动城市都市圈发展，为智慧城市的规划建设和管理提供了一个支撑与共享服务的平台

　　随着都市群、城市经济圈等新概念的提出，城市间的交流日趋频繁，城市通卡也逐渐成为了城市间交流的媒介。2012年7月，上海、宁波、绍兴、湖州、台州、常熟、兰州、白银八个重点城市已实现互联互通，2013年4月江阴、淮安、昆山、南昌、永州、葫芦岛、锦州、江油、抚顺九个城市正式加入互联互通大平台，全国城市一卡通互联互通工作进入到辐射全国的高速发展时期。预计“十二五”期间，我国城市一卡通互联互通的应用城市将达到60个。

　　随着互联互通工作的开展，越来越多的城市加入到互联互通平台中来，受理终端、持卡用户规模不断增加。发卡量方面，截止2012年底，全国累计发卡量为4亿张，符合住房和城乡建设部标准的近3.2亿张，其中CPU卡1亿张，应用范围覆盖了40多个领域。住房和城乡建设部标准覆盖的城市虽然只占35.5%，但是其发卡量却占80%，在现有的住房和城乡建设部标准城市用卡当中M1的比例为68.7%，M1卡的升级换代任务仍然很艰巨。车载终端、手持终端以及其他消费终端，作为城市一卡通系统重要配套设备，是整个系统建设中的关键组成部分。截止目前，据不完全统计，全国城市一卡通项目共计安装消费终端约100万台，符合住房和城乡建设部标准的终端71万台，其中符合互联互通标准的为35万台。

　　在互联互通发展的过程中，在没有一个完善的城市一卡通互联互通验证手段的情况下，每个准备和正在接入互联互通系统的城市都会遇到诸多问题。因此需要一个平台，用来检测芯片、卡片、终端等产品的兼容性，检测准备接入互联互通城市的产品能否在此平台试运行，一旦在此平台运行成功，表示产品已经达成互联互通标准，即可顺利接入互联互通以提高工作效率。

　　NFC产品、非接触式卡贴、SD卡等作为一种新兴的支付载体，是城市一卡通应用的发展趋势，随着城市一卡通涉及的行业应用逐渐的增加，各种新兴的支付载体能够给使用者带来越来越丰富的应用体验。

　　但是目前，市场使用习惯尚未完全形成，应用测试有限的条件下，一个无需复杂的产业间合作流程而又能够满足当前各种支付载体应用测试方案就倍受期待。

　　一、技术现状

　　众所周知，城市一卡通系统现在采用的载体是我们大家熟悉的基于13.56MHz的非接触式CPU卡，城市一卡通已经在公共交通、公共事业缴费、数字社区、园林风景、门禁、停车管理等应用领域迅速推广开展。

　　2013年8月金融体系移动支付标准明确了近场通信频率采用13.56MHz，随着“一卡多用、多卡合一”趋势的发展，行业界限逐渐模糊，出现了银行卡、SIM卡等非城市一卡通领域的卡进入城市一卡通领域应用、城市一卡通进入小额支付行业应用的现状，而且这种融合趋势日益明显。城市一卡通涉及的行业应用领域作为金融、移动支付业务所大力开拓发展的重要领域，城市一卡通将是各种支付的一个重要合作伙伴和应用载体，同时城市一卡通受理环境将兼容多种形态智能卡的方案，如NFC-SWP卡方案、SIM卡方案、NFC-SD卡方案、全终端方案、双界面电信卡等支付载体。

　　二、谐振频率问题

　　城市一卡通的应用领域日益多元化，相关的智能卡设计、生产企业越来越多。由于智能卡被完全密封，对其整体电气参数L、C、R的测量造成了困难，而谐振频率作为能够反映智能卡天线端口部分电气参数的重要指标，被各企业及研发单位广泛用于设计或生产参考，长期以来被大量使用。但到目前为止，对于谐振频率的测量方法，业界尚无统一标准。同时各环节在提及谐振频率值的时候，往往忽略其测量方法以及明确的误差范围，因此在智能卡测量领域，谐振频率这一参数的真实性和可靠性长期被忽视。

　　以符合ISO/IEC14443标准的智能卡为例，协议规定了通信用载波频率为13.56MHz，但对智能卡本身的谐振频率未规定标准值，因此，客观上造成了目前流通的智能卡谐振频率的多样性。目前智能卡的形态，业界常用的智能卡谐振频率的测量方法主要有两种：

　　1：LCR电桥或阻抗分析仪测量;(测量出L、C值，然后利用公式计算谐振频率)

　　2：频谱分析仪或网络分析仪测量。(测量密封智能卡的谐振频率)

　　三、搭建互联互通实验室的目的与意义

　　城市一卡通互联互通实验室的建立可以提供一个安全可靠的物理环境和一个客观公正的第三方技术验证手段。城市一卡通企业在面临的新线建设，终端升级改造，产品的更新换代时，互联互通实验室能够在不影响现有线路的正常运行或者在工程建设的同时进行产品的前期使用调试工作。互联互通实验室在技术上需能够完整的提供本地应用环境的模拟，正确的反应实际应用的流程，同时互联互通实验室应具备对于IC卡和相关终端进行性能测试的技术手段和技术能力。互联互通实验室的开展，应能在城市一卡通拓展应用的情况下，达到摸底新产品，测试新技术，为城市一卡通建设的整体规划在技术层面上进行把关。模拟实际应用环境，对于使用中出现的问题在硬件环境上进行重现，通过检测手段以及技术分析对于问题出现的可能性进行分析，给出合理的建设规划意见，同时互联互通实验室在运营过程中分析解决的问题，在技术层面上进行的分析在相应建设标准和技术标准的修订上起到技术支撑作用。

　　应用层面

　　通过城市一卡通互联互通实验室使得对互联互通中存在问题的发现可以追溯到产品在送检住房和城乡建设部IC卡应用服务中心时，从卡片到终端通过互联互通实验室的测试即可保证其在投入使用时能够与已接入互联互通平台的城市顺利实现互联互通，提高互联互通效率，同时为互联互通实验室为城市用户和企业提供了一个完整、客观且全面的平台。为互联互通的顺利进行在技术层面和测试手段上提供有效的保障，确保互联互通的平稳接入，规范了市场秩序。同时也可以帮助企业缩减了为测试产品适应性而投入的人力、财力、物力的成本。

　　技术层面

　　互联互通实验室在技术层面上完整的对于整个应用流程中的物理通信以及应用流程上进行检测，应用完整的技术手段对产品质量进行监管，互联互通实验室以完整的技术标准为检测和研发的技术依据，同时根据市场以及应用的多变在技术上提供服务，以技术、标准保证应用的可靠性，同时以应用的发展需求来完善、提高技术、标准的实际可行性和技术、标准的先进性。

　　谐振频率作为智能卡重要的特征参数，因为测量方便，操作简单，而且能够为产品设计、验证与质量控制等方面提供较多的参考信息，因而在业界越来越受到重视，随着各企业和单位对谐振频率检测能力的提高，fres逐渐被写进设计、检验规范中，但由于没有统一的测量标准，客观上造成了测量结果的差异，同样的智能卡，不同企业和单位给出的谐振频率测量结果往往大相径庭，而且其测量结果的误差范围未知。如果各单位均按照自己的理解建立一套检测规范和验收标准，不但增加了生产成本，而且在对外沟通中无法有效输出，反而会使得业界对于智能卡谐振频率值的定义更加混乱。我们深刻的体会到，剥离测量条件、方法去讨论谐振频率的值是不科学的。所以我们仅把谐振频率这一测量结果作为公司内部设计的参考标准，以及量产阶段产品一致性的考核指标，不作为对外输出和业界交流的标杆。因此，将测量方法和测量条件加以统一，使谐振频率这一重要参数成为业界认可的技术标准，可以参与严谨的学术讨论，能够在智能卡领域发挥重要作用，推进智能卡行业的发展及应用。

　　四、实验室组成与建设

　　(1) 后台系统

　　互联互通实验室使用一个后台数据系统来负责接入城市互联互通IC卡终端，该系统要求可以支持所有IC卡终端的文件收取，以及向数据中心传递数据包功能。

　　后台系统建设满足CJ/T 332-2010《城市公用事业互联互通卡清分清算技术要求》标准要求，能够与全国数据处理中心进行正常数据交互，并具备良好的安全性、稳定性及易用性。

　　系统后台应具备与全国数据处理中心交互的功能，接口符合CJ/T 332标准规范，并能够自动分离本地、异地交易数据，自动完成后台交互报文的组包与传送;自动接收全国数据处理中心的下发文件并解析;能够将全国数据处理中心下发的白名单下载到数据采集器并通过无线传输下载到消费IC卡终端。

　　(2) IC卡终端

　　互联互通实验室中接入的城市的代表IC卡终端，应是该城市的主流产品，占该城市80%以上的应用量。同时要满足IC卡互联互通要求，识别在白名单中的城市IC卡。IC卡终端的操作都是符合文件安全校验的，即TAC校验需通过密码机检验(必要的时候，需要一台独立的密码机)，PSAM卡需用住房和城乡建设部颁发的测试用PSAM卡。

　　消费类IC卡终端应采用符合CJ/T 166《建设事业集成电路(IC)卡应用技术》标准，并经住房和城乡建设部IC卡应用服务中心测试认定的产品，其执行的交易流程应符合《全国城市一卡通互联互通卡交易流程》。

　　消费类IC卡终端应具备识别异地卡的功能，并能够判断异地卡发卡城市是否在白名单中、异地卡互联互通功能是否开通，对于已加入互联互通的异地卡能够正常消费，没有加入互联互通的异地卡予以报错。

　　随着全国城市一卡通互联互通工作的顺利开展，截止2013年9月，已在互联互通实验室储备的正式终端及卡片有：上海、白银、抚顺、永州、绍兴、宁波、台州、常熟、锦州、葫芦岛、湖州、兰州、南昌、龙岩、昆山、江阴、辽源、江油、福州、鹰潭、南通、沈阳、长兴、无锡、松原、杭州等三十多个城市(后续将陆续增加);这些设备及卡片将为互联互通实验室模拟城市交易环境的正式测试环境提供测试依据。2013年6月互联互通实验室正式测试将全面开展，众多送检企业及用户单位在互联互通实验室进行了模拟城市交易环境的正式测试，一方面可减轻企业的经济负担，另一方面在互联互通实验室的正式测试，可为企业在各城市投标提供优势，增加入围城市的机会。

　　(3)智能卡

　　鉴于目前流通的智能卡谐振频率的多样性，实验室中使用的智能卡为城市一卡通运营机构发行的正式的非接触CPU卡。

　　用户卡应采用符合《建设事业非接触式CPU卡芯片技术要求》、《建设事业CPU卡操作系统技术要求》国家行业标准，并经住房和城乡建设部IC卡应用服务中心测试认定的CPU卡芯片。芯片操作系统及成卡(包含测试卡)须采用通过住房和城乡建设部IC 卡应用服务中心检测通过的产品。用户卡文件结构应符合CJ/T 166、CJ/T 331及CJ/T 333标准中相关内容。

　　五、实验室测试内容

　　IC卡终端

　　首先，城市提出加入互联互通，同时按照互联互通标准，升级改造IC卡终端，然后报送给互联互通实验室，在实验室中进行调试。当与实验室其他支付载体(例如：智能卡、NFC手机、手机SIM卡等)应用测试通过，表明此IC卡终端达到与实验室中其他城市互通条件，并可申报接入互联互通。

　　支付载体

　　各种新兴的支付载体或技术报送给实验室，在实验室中进行调试。当与实验室其他IC卡终端应用测试通过，表明此支付载体达到与实验室中其他城市互通条件，并可申报接入互联互通。

　　六、实验室拓展计划

　　在实验室中也可以进行新技术、新手段的实验，例如电子标签、NFC产品、金融产品等等，审验合格，便可以尝试在城市中试运行，加入互联互通的设备改造升级后，需重新申报实验室进行检测，确保IC卡终端对互联互通没有影响。

　　综上所述，互联互通实验室可以对被检测的IC卡终端铺设一个良好的平台，既可以用来检测设备合格，也可以对新技术进行调试研发，在不对社会上造成影响的情况下对IC卡终端和相关支付载体进行升级改造。