引言

　　隨著手機(jī)" title="手機(jī)">手機(jī)的快速普及，無線網(wǎng)絡(luò)支持的上下行數(shù)據(jù)速率不斷提高，新的應(yīng)用尤其是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)方面的應(yīng)用不斷涌現(xiàn)，手機(jī)成為人們身邊不可缺少的信息終端。越來越多的人用手機(jī)代替手表、記事本、MP3，是否有一天我們的錢包和鑰匙也會讓位于手機(jī)，使我們的生活更加方便，更加安全呢？ 近距離通信NFC" title="NFC">NFC（Near Field Communication）技術(shù)將讓這一切變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。2006年6月，諾基亞和中國移動、飛利浦、易通卡公司在廈門啟動了中國首個(gè)NFC手機(jī)支付試驗(yàn)。用戶使用內(nèi)嵌NFC模塊的諾基亞3220手機(jī)，可在廈門市任何一個(gè)易通卡覆蓋的營業(yè)網(wǎng)點(diǎn)（公交汽車、輪渡、電影院、快餐店）進(jìn)行手機(jī)支付。不僅如此，在不久的將來，通過手機(jī)和NFC技術(shù)的結(jié)合，用戶僅僅通過手機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)以下應(yīng)用：在街邊海報(bào)上和雜志上下載演唱會時(shí)間地點(diǎn)和節(jié)目表；在公園里玩互動的定向越野游戲；在車站實(shí)時(shí)刷新公交車的到站時(shí)間；在辦公室發(fā)送短信控制家政服務(wù)員進(jìn)出住宅的時(shí)間；在學(xué)校全面代替現(xiàn)有學(xué)生證和學(xué)生卡；在遍布市區(qū)的智能公用電話亭查詢地圖、公交線路、餐飲購物等信息；在加油站、超市、銀行任何有POS機(jī)的地方支付款項(xiàng)并用手機(jī)收取電子發(fā)票。

　　1 技術(shù)簡介

　　NFC是在無線射頻識別（RFID）和互聯(lián)技術(shù)的基礎(chǔ)上融合演變而來的新技術(shù)，是一種短距離無線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。它在單一芯片上集成了非接觸式讀卡器、非接觸式智能卡和點(diǎn)對點(diǎn)的功能，運(yùn)行在13.56MHz的頻率范圍內(nèi)，能在大約10cm范圍內(nèi)建立設(shè)備之間的連接，傳輸速率可為106kbit/s、212kbit/s、424 kbit/s，未來可提高到848kbit/s以上。NFC終端有三種工作模式：

　　（1）主動模式下，NFC終端作為一個(gè)讀卡器，主動發(fā)出自己的射頻場去識別和讀/寫別的NFC設(shè)備；

　　（2）被動模式下，NFC終端可以模擬成一個(gè)卡被讀/寫，它只在其他設(shè)備發(fā)出的射頻場中被動響應(yīng)；

　　（3）雙向模式下，雙方都主動發(fā)出射頻場來建立點(diǎn)對點(diǎn)的通信。

　　NFC用于在短距離范圍內(nèi)快速建立各種設(shè)備之間的無線通信，可作為一種虛擬連接器，它可以滿足任何兩個(gè)無線設(shè)備間的數(shù)據(jù)交換。它還能通過初始化設(shè)備原有的藍(lán)牙和802.11等無線協(xié)議，使設(shè)備能在更遠(yuǎn)距離上通信或以更高速率傳輸數(shù)據(jù)。所以除了信息傳輸之外，NFC設(shè)備可以在聯(lián)網(wǎng)世界中作為一個(gè)安全的網(wǎng)關(guān)，讓用戶無論在家中或移動中，都能隨時(shí)儲存或接收各種信息。只要將兩個(gè)NFC設(shè)備靠攏，它們便會自動啟動網(wǎng)絡(luò)通信功能，用戶無需另行設(shè)定安裝程序，從而實(shí)現(xiàn)前述的非接觸式移動支付、身份識別等電子錢包和身份證功能。 NFC技術(shù)符合國際標(biāo)準(zhǔn)化組織的ISO18092、ISO21481標(biāo)準(zhǔn)，兼容無線智能卡ISO14443標(biāo)準(zhǔn)，符合歐洲計(jì)算機(jī)協(xié)會的EMCA-340、352和356標(biāo)準(zhǔn)。NFC兼容非接觸式智能卡領(lǐng)域的兩強(qiáng)--飛利浦的MIFARE技術(shù)和索尼的FeliCa技術(shù)，基于前者的智能卡已部署約12億片，后者也已部署約1.7億片。這使NFC技術(shù)充分具備了未來近距離無線互連設(shè)備所應(yīng)有的低功率、低價(jià)格、兼容性的特點(diǎn)，而使NFC成為近距離無線互連領(lǐng)域一種極富競爭力的技術(shù)。

　　2 應(yīng)用分類和現(xiàn)狀

　　2.1 應(yīng)用分類 NFC 技術(shù)的應(yīng)用可分為五類：

　　（1）接觸通過（Touch and Go），如門禁管理、車票和門票等，用戶將儲存著票證或門控密碼的設(shè)備靠近讀卡器即可，也可用于物流管理。

　　（2）接觸支付（Touch and Pay），如非接觸式移動支付，用戶將設(shè)備靠近嵌有NFC模塊的POS機(jī)可進(jìn)行支付，并確認(rèn)交易。

　　（3）接觸連接（Touch and Connect），如把兩個(gè)NFC設(shè)備相連接（如圖1中手機(jī)和筆記本電腦），進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)（Peer-to-Peer）數(shù)據(jù)傳輸，例如下載音樂、圖片互傳和交換通訊錄等。

　　圖1 手機(jī)和筆記本電腦的NFC點(diǎn)對點(diǎn)通信

　　（4）接觸瀏覽（Touch and Explore），用戶可將NFC手機(jī)接靠近街頭有NFC功能的智能公用電話或海報(bào)，來瀏覽交通信息等。

　　（5）下載接觸（Load and Touch），用戶可通過GPRS網(wǎng)絡(luò)接收或下載信息，用于支付或門禁等功能，如前述，用戶可發(fā)送特定格式的短信至家政服務(wù)員的手機(jī)來控制家政服務(wù)員進(jìn)出住宅的權(quán)限。

　　2.2 國內(nèi)外的應(yīng)用現(xiàn)狀

　　諾基亞、飛利浦和索尼于2004年創(chuàng)建的非贏利性行業(yè)協(xié)會--NFC論壇，目前的贊助會員已有三星、微軟、Visa等11個(gè)，而其各類會員總數(shù)已超過100個(gè)，這里集中了全球領(lǐng)先的運(yùn)營商、手機(jī)廠商、芯片廠商、智能卡生產(chǎn)商、銀行和信用卡組織（見表1）。

　　表1 全球部分NFC手機(jī)測試項(xiàng)目

　　在日本，自2004年7月NTT DoCoMo推出了基于Felica技術(shù)的手機(jī)錢包業(yè)務(wù)以來，其用戶群已經(jīng)可以用“龐大”來形容了，支持Felica的POS機(jī)在日本街頭已隨處可見。經(jīng)過幾次升級，F(xiàn)elica手機(jī)已被廣泛應(yīng)用于交易、身份識別、門禁管理等方面。巨大的交易額促使NTT DoCoMo通過收購三井住友信用卡公司34％股份建立了金融服務(wù)部門。在中國香港地區(qū)，F(xiàn)elica技術(shù)被用于具有電子錢包和身份識別功能的“八達(dá)通”卡上，該卡的發(fā)行量也已達(dá)千萬級。Felica技術(shù)在新加坡也得到了廣泛應(yīng)用。 在歐盟，由歐盟委員會和信息社會技術(shù)（IST）項(xiàng)目共同投資，摩托羅拉等多家公司及布達(dá)佩斯理工等大學(xué)共同參與的StoLPaN（Store Logistics and Payment with NFC）項(xiàng)目，也計(jì)劃于2007年夏季發(fā)布第一版技術(shù)規(guī)范和應(yīng)用程序，并演示NFC在交通和封閉式支付系統(tǒng)中的應(yīng)用情況。該項(xiàng)目旨在為基于NFC的服務(wù)開發(fā)一個(gè)開放式的商用和技術(shù)構(gòu)架，推動基于NFC的移動應(yīng)用在眾多行業(yè)中的部署。

　　3 與其他無線通信技術(shù)的比較

　　NFC源于RFID技術(shù)，但又不同于RFID。NFC采用了雙向識別和連接，通信各方不存在固定的主從關(guān)系，通信可以由任意一個(gè)NFC設(shè)備發(fā)起。紅外通信要求設(shè)備在30°錐角以內(nèi)且不能移動，而作為一種面向消費(fèi)者的支付技術(shù)，NFC比紅外更快，操作也更簡單。與藍(lán)牙相比，NFC面向近距離交易，適用于交換財(cái)務(wù)信息或敏感的個(gè)人信息等重要數(shù)據(jù)；藍(lán)牙適用于較長距離數(shù)據(jù)通信，能夠彌補(bǔ)NFC通信距離的不足。NFC和藍(lán)牙可以互為補(bǔ)充，共同存在。同時(shí)，

　　非常近的通信距離也使NFC具有了天然的安全保障。ZigBee更適合用于擁有大量無線傳感器和控制操作的工業(yè)控制領(lǐng)域，而Wi-Fi顯然更適于小型辦公場所和家庭網(wǎng)絡(luò)（見表2）。

　　表2 NFC與六種無線通信技術(shù)的比較

　　就成本而言，NFC的成本較低，飛利浦承諾，每個(gè)芯片的成本約在2美元左右。而藍(lán)牙、Wi-Fi和ZigBee的系統(tǒng)成本則遠(yuǎn)遠(yuǎn)比NFC的高。 總體來看，作為一種面向近距離交易的無線通信技術(shù)，NFC的優(yōu)勢明顯，功耗極低、成本低、安全性好，其速率基本能滿足設(shè)備之間信息交換的需求。同時(shí)，對于視頻流等需要較高帶寬的應(yīng)用，也可以配合藍(lán)牙、Wi-Fi等技術(shù)，提供方便的自動接入功能。

　　4 非接觸式移動支付的幾種應(yīng)用方案

　　目前，基于手機(jī)的非接觸式移動支付應(yīng)用有三種主流方案：飛利浦、索尼和諾基亞等廠家提出的基于手機(jī)的NFC方案、芯片廠商Inside公司提出的eNFC方案和雙界面智能卡方案。

　　4.1 主流方案

　　（1）NFC方案

       該方案中NFC功能芯片和天線與手機(jī)的其他部分及SIM卡相獨(dú)立，但NFC模塊與手機(jī)共用電池（見圖3）。電池有電時(shí)，NFC模塊可在主動、被動和雙向三種模式下工作；電池?cái)嚯姇r(shí)，只能在被動模式下工作，相當(dāng)于普通的一卡通。手機(jī)開關(guān)機(jī)對NFC模塊無影響，即在手機(jī)關(guān)機(jī)時(shí)也可使用NFC功能。實(shí)現(xiàn)方式有兩種：一是定制手機(jī)，將天線集成在手機(jī)電池或主板上，使NFC應(yīng)用與手機(jī)融為一體，工作穩(wěn)定可靠，但需更換手機(jī)；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(jī)后蓋之間，用戶不需更換手機(jī)，前述的廈門測試項(xiàng)目就采用了此種方式，如圖2。此方案的不足在于，天線連接的可靠性不高；此外對手機(jī)的內(nèi)部尺寸有特殊要求，增加天線之后影響了手機(jī)的便攜性。 此方案的NFC模塊不能和手機(jī)的處理器或SIM卡通信，用戶和電信運(yùn)營商無法通過手機(jī)控制NFC模塊。這會造成信用卡發(fā)行商和手機(jī)制造商單獨(dú)接觸，完全脫離電信運(yùn)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(jī)基帶芯片間建立接口，且各層的設(shè)計(jì)都必須繞開運(yùn)營商的控制，也無法直接讀寫SIM卡，軟硬件設(shè)計(jì)將變得非常復(fù)雜。 此方案的優(yōu)點(diǎn)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(diǎn)期的項(xiàng)目。

　　圖2 廈門測試中的諾基亞3220

　　圖3 NFC方案示意圖

　　（2） eNFC方案

　　此方案又稱為手機(jī)和SIM卡的融合方案，分離了應(yīng)用層和底層功能，把NFC應(yīng)用放在SIM卡中，把NFC功能芯片放在手機(jī)中（如圖4）以解決兼容性問題。由于SIM卡容量較大，可將重要信息（如信用卡賬號、員工卡號） 存儲在SIM卡中，且SIM卡存儲的安全性更高，對SIM卡只需增加一個(gè)管腳。用戶更換SIM卡時(shí)，可以帶走現(xiàn)有的交易數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)徹底的機(jī)卡分離。 此方案可簡化NFC模塊和手機(jī)間的通信結(jié)構(gòu)，使NFC的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用更為流暢，也使電信運(yùn)營商和信用卡發(fā)行商共同加入到市場中來。缺點(diǎn)是NFC模塊和SIM卡間需要高速傳輸，保證實(shí)時(shí)性和操作的快捷，但這種通信協(xié)議目前尚未標(biāo)準(zhǔn)化。表1中法國巴黎交通系統(tǒng)采用了此種方案。

　　圖4 eNFC方案示意圖

　　圖5 雙界面智能卡方案示意圖

　　（3）雙界面智能卡方案

　　該方案基于一種雙界面智能SIM卡，支持非接觸式應(yīng)用，同時(shí)也可實(shí)現(xiàn)普通手機(jī)SIM卡的功能，在接聽撥打電話、收發(fā)短信時(shí)不影響非接觸式操作（見圖5）。兩種實(shí)現(xiàn)方式與NFC方案基本相同：一是定制手機(jī)；二是將天線與SIM卡直接相連后放在電池和手機(jī)后蓋之間，這樣可只更換SIM卡，降低成本，缺點(diǎn)也是天線連接的可靠性低、對手機(jī)尺寸要求高等。該方案占用了C4和C8接口，而這兩個(gè)接口是用于高速數(shù)據(jù)下載的，可能會影響到未來高速空中下載應(yīng)用。 此方案基于智能卡技術(shù)，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范都已成型；對于運(yùn)營商來說項(xiàng)目啟動較快，成本低。由于SIM卡只能由運(yùn)營商發(fā)行，因此該方案對運(yùn)營商更為有利。目前，湖南移動正在對該方案進(jìn)行內(nèi)部測試。

　　4.2 過渡方案

　　另外，鑒于目前非接觸式移動支付尚處在起步階段，標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一和用戶對服務(wù)的接受都還需要一段時(shí)間，因此兩種過渡性方案也值得考慮：

　　（1）RFID模塊＋獨(dú)立RFID卡

　　該方案中，RFID卡是獨(dú)立于手機(jī)之外的單獨(dú)一張卡片，與現(xiàn)用的各種RFID卡相同，無需更換。RFID模塊是專用的RFID讀寫模塊，內(nèi)置在手機(jī)中，如圖6,與NFC方案中的形式相同，共用電池、天線內(nèi)置且不能與手機(jī)SIM卡通信。獨(dú)立的RFID卡可像普通卡一樣使用，也可接受該讀寫模塊的操作，讀寫模塊主要作用是查詢卡上余額，未來可擴(kuò)展至充值操作等。 該方案優(yōu)點(diǎn)是獨(dú)立的RFID卡使得公交車、商店等處現(xiàn)有的讀卡器基本不需更換，簡化的專用讀寫模塊也使得系統(tǒng)成本較低。不足之處在于讀寫模塊的功能有限，且與NFC方案一樣開展網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用極為復(fù)雜；且用戶消費(fèi)時(shí)需攜帶手機(jī)和RFID卡。

　　圖6 RFID模塊+獨(dú)立RFID卡示意圖

　　圖7 藍(lán)牙+NFC示意圖

　　（2）藍(lán)牙＋NFC

　　該方案的核心是藍(lán)牙轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部包含藍(lán)牙和NFC模塊，模塊間可用RS232接口連接。使用時(shí)，手機(jī)先通過藍(lán)牙與轉(zhuǎn)換器連接，轉(zhuǎn)換器內(nèi)部將消息轉(zhuǎn)換格式并發(fā)送給NFC模塊，再由NFC模塊與具有NFC功能的POS機(jī)連接，如圖7。 該方案適用于初期大多數(shù)手機(jī)有藍(lán)牙而無NFC功能的情況，轉(zhuǎn)換器可集成在POS機(jī)中，這樣具有藍(lán)牙或NFC功能的手機(jī)都可進(jìn)行支付且不用攜帶卡片。由于藍(lán)牙模塊成本相對較高，還要和NFC模塊集成，增加了POS機(jī)的成本，不利于廣泛部署；藍(lán)牙通信和轉(zhuǎn)換器模塊間通信的安全性也比NFC模式低。

　　5 存在的問題

　　圍繞NFC應(yīng)用的商業(yè)部署，最重要、最復(fù)雜的問題是要建立一個(gè)各方可分享利益的NFC生態(tài)系統(tǒng)，其中最微妙的是電信運(yùn)營商和信用卡發(fā)行商的關(guān)系。一方面，運(yùn)營商和發(fā)行商都可以單獨(dú)和設(shè)備商接觸，形成一個(gè)排他性的NFC服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，通吃市場；另一方面，運(yùn)營商和發(fā)行

　　商的合作又可以擴(kuò)展業(yè)務(wù)，吸引更多用戶，NTT DoCoMo注資三井住友信用卡公司的案例已經(jīng)顯示了在日本兩大產(chǎn)業(yè)的合作趨勢。在我國，運(yùn)營商單獨(dú)建網(wǎng)會受到金融業(yè)務(wù)準(zhǔn)入的限制；發(fā)行商單獨(dú)建網(wǎng)，無法使用電信網(wǎng)絡(luò)，服務(wù)受到很大限制。雙方的合作，又存在市場主導(dǎo)權(quán)、監(jiān)管控制權(quán)、對用戶的控制、電信業(yè)和金融業(yè)能否相互滲透及滲透的深度等諸多因素的影響。這些都有待技術(shù)和市場的進(jìn)一步發(fā)展來解決。 具有NFC功能的手機(jī)安全性更好，用戶可根據(jù)需求，在使用時(shí)通過密碼開啟支付功能，使用結(jié)束后及時(shí)關(guān)閉。手機(jī)一旦丟失，只要設(shè)定有密碼，別人將無法使用。用戶還可為門禁等各種功能設(shè)定不同的密碼，但用戶在消費(fèi)時(shí)也要防止被人偷窺到密碼。

　　此外，還有下述一些問題值得注意。

　　5.1 掛失

　　由于輸入密碼需要花費(fèi)較多時(shí)間，尤其是在頻繁使用時(shí)更是麻煩，所以目前大多數(shù)用戶都未給手機(jī)設(shè)置開機(jī)、短信、上網(wǎng)、長途電話等多重密碼。因此用戶也會因?yàn)槁闊┒粚FC手機(jī)設(shè)置消費(fèi)、門禁等多重密碼，這就導(dǎo)致手機(jī)丟失時(shí)，運(yùn)營商有必要對手機(jī)掛失。但在手機(jī)斷電或關(guān)機(jī)時(shí)，運(yùn)營商無法通過移動網(wǎng)絡(luò)掛失，而此時(shí)手機(jī)還具有NFC被動模式下的消費(fèi)和門禁等功能，這就要求在有線的POS機(jī)網(wǎng)絡(luò)中對手機(jī)的NFC模塊掛失，使POS機(jī)拒絕其服務(wù)請求。由此帶來的問題是，家庭或辦公室的門禁機(jī)是否也需要接入有線網(wǎng)絡(luò)？若不接入，如何識別手機(jī)已丟失；若接入，如何防止攻擊者通過有線網(wǎng)絡(luò)對門禁非法控制。即便用戶為門禁設(shè)置密碼，也要面對手機(jī)關(guān)機(jī)或斷電時(shí)無法開門的難題。

　　5.2 病毒和木馬

　　在手機(jī)智能化的今天，用戶已能為手機(jī)安裝各種軟件，也可安裝第三方開發(fā)的軟件來擴(kuò)展NFC的應(yīng)用。而這些軟件、甚至短信或WAP網(wǎng)頁都有可能隱藏著病毒和木馬程序，如何防止手機(jī)中的個(gè)人信息和資金被非法程序竊取，或NFC功能受到非法程序的控制也是尚需深入研究的問題。

　　5.3 非法的POS機(jī)

　　如何防止攻擊者利用帶有偽裝的非法POS機(jī)或嵌有芯片的海報(bào)等，對手機(jī)進(jìn)行非法讀寫操作也需要研究。

　　5.4 虛擬貨幣

　　當(dāng)移動支付得到普及時(shí)，將不再僅限于“小額”，用戶從支取工資，到進(jìn)行各種消費(fèi)都將極大地依賴于虛擬貨幣（電子貨幣），市場上流通的實(shí)物貨幣量將大大減少。政府部門如何對這些電子交易和虛擬貨幣進(jìn)行有效的政策和法律監(jiān)管也是有待深入研究的問題。

　　6 結(jié)論

　　隨著手機(jī)的普及和3G時(shí)代移動新業(yè)務(wù)的開展，非接觸式移動支付將成為一種趨勢。在這種趨勢下，圍繞產(chǎn)業(yè)鏈形成的各利益方將會在技術(shù)和市場的合力推動下逐漸形成一種平衡的生態(tài)系統(tǒng)。從長遠(yuǎn)來看，非接觸式移動支付技術(shù)必須支持流暢的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和點(diǎn)對點(diǎn)通信，目前幾乎所有技術(shù)都將向這個(gè)方向過渡。