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手机RFID智能卡主流解决方案_手机RFID智能卡发展趋势

2018年12月07日

  1 弁言

  近年来,通讯行业的市场环境发生了伟大的转变,通讯营业的互联网化趋势越来越显明,电信网络日益通道化、电佩服务日益假造化,没有网络的公司通过使用网络通道就可以提供越来越多的通讯服务,传统电信运营商单纯依靠提供简单的语音和数据通讯获得赚钱的模式越来越难以持续,纷纷向“信息服务”转型。

  另一方面,随着电子技术的高速发展,越来越多的功能集成到了手机,如媒体播放、游戏、照相、导航等,手机已不仅仅是一个通讯工具,而是日益成为了小我的综合娱乐与信息终端。

  如何拓展手机的功能,使得手机除了通过移动网络进行传统通讯外,还能够服务于运营商盼望切入的移动电子商务、物联网、媒体广告等信息化应用,是近年来移动通讯领域研究的重点,其中,手机RFID技术已经取得突破性的成果并开始商用。

  手机RFID技术将RFID芯片内置在手机或手机智能卡(SIM/UIM)中,实现手机功能与RFID功能的集成,用户可刷手机实现金融服务、购物消耗、乘车服务、身份认证等诸多应用。

  因为完全基于手机的RFID技术得不到电信运营商的支撑,本文将重要针对集成了RFID射频功能的手机智能卡 (以下称手机RFID智能卡)的实现方案、应用近况、存在的题目以及发展趋势进行研究。

  2 手机RFID智能卡主流解决方案

  目前国内外主流手机RFID智能卡解决方案按照工作频率可分为两大类,即13.56MHz方案和2.4GHz方案。其中13.56MHz方案又可分为eNFC方案、双界面卡自带天线方案、双界面卡手机定制方案。以下对4种手机RFID智能卡解决方案分别进行说明。

  2.1 eNFC方案

  eNFC方案将RF射频天线及射频通讯控制功能集成在手机终端,将RFID数据存储及数据处理功能放在手机智能卡,卡与手机之间通过SWP协议通讯,实现RFID与手机的集成。

  eNFC方案

  eNFC方案被3GPP定为国际标准,技术完美。采用行业普遍应用的13.56Mhz频率通讯,方便合作类营业的改造实施。但eNFC方案必须替换手机和智能卡,成本较高;且目前支撑的手机终端和智能卡产品较少,产业链不够成熟。另外,eNFC的专利集中在国外厂商雅斯拓和恩智浦手中,在国内规模应用eNFC方案可能遭遇专利难堪。

  2.2 双界面卡手机定制方案

  双界面卡手机定制方案在手机智能卡上集成RFID处理芯片,将RFID线圈集成在手机终端上,RFID智能卡通过C4、C8引脚与手机终端的线圈相连,实现近距离通讯。

  双界面卡手机定制方案

  此方案采用行业普遍应用的13.56Mhz频率通讯,方便合作类营业的改造实施。终端改造仅需实现天线与手机的集成,改造较简单,成本较低。天线集成到终端,进步了刷卡稳固性。瑕玷是占用了C4,C8触点,和国际标准应用中的大容量卡应用冲突,并且仍然必要对手机终端进行定制。

  2.3 双界面卡自带天线方案

  本方案在手机智能卡上集成RFID处理芯片,并从智能卡引出RFID线圈进行近距离通讯。双界面卡自带天线方案采用在行业普遍应用的 13.56Mhz频率通讯,且不必要替换手机,营业实施方便快速。

  双界面卡自带天线方案

  但因为UIM卡带了较大的RFID线圈,用户安装使用不方便,较容易损坏,刷卡稳固性稍差,使用感知较差。同时,也占用了C4,C8触点,和国际标准应用中的大容量卡应用冲突。

  2.4 2.4G全卡方案

  2.4G全卡方案基于蓝牙通讯技术,将蓝牙RF射频芯片集成到手机智能卡中,通过距离控制算法等技术进行现场通讯,不必要带天线,也不必要替换手机即可实现手机RFID刷卡功能,营业实施方便快速。

  2.4G全卡方案

  2.4G全卡方案除了实现现场刷卡功能外,还可根据营业必要实现中距离刷卡应用以及读卡器应用。但因为2.4G频段与国内外金融、交通现场付出标准不兼容,对于合作类应用必要新布POS机具,合作难度大,机具改造成本较高。

  3 手机RFID智能卡行业应用近况

  在国际上,重要以eNFC为标准,但因为需求不茂盛,支撑eNFC的手机终端很少,使用eNFC方案进行手机现场刷卡的商用案例很少。日韩手机现场刷卡应用多,但因为其移动终端采用机卡合一模式,不属于手机RFID智能卡应用模式。

  4 手机RFID智能卡存在的题目

  从2009年开始,借助与手机付出以及移动电子商务的热潮,国内涌现了诸多模式的手机RFID智能卡种类,其中双界面卡方案以及2.4G全卡方案都在手机RFID智能卡解决方案上进行了创新和发展,并拥有肯定的自立专利,可以说国内在手机RFID智能卡领域的研究与应用已经处于国际前沿,但是因为行业刚刚启动,还存在不少题目。重要体现在:

  4.1 标准不同一

  标准不同一首先体现在工作频率不同一,目前,主流的射频工作频率有13.56MHz和 2.4GHz两个射频工作频率, 13.56MHz频率目前在非手机RFID领域被诸多行业广泛的使用,但手机RFID智能卡假如采用13.56MHz频率,必须解决大天线题目。天线由卡片自带,用户感知较差、稳固性差;天线置于手机终端,则必须对手机终端进行定制,开发周期长,短期难以规模商用。

  2.4GH在频率因为是超高频,穿透性好,不必要大天线,可以完全在一张智能卡内集成RFID功能,因为不必要手机终端配合,用户感知好,具备快速规模推广的条件。工作频率之争由来已久,工作频率的选择直接影响营业模式、商务模式和产业链合作关系,该题目特别很是复杂。

  标准不同一还体现在接口与协议不同一,手机RFID应用包括了卡片与终端(手机终端与POS终端)域、通讯网络域、交易处理域等多个领域,各领域之间目前没有同一的接口定义和交互协议标准,导致各机构开发的手机RFID智能卡产品,即使在雷同的工作频率范围,也不能互通。

  以卡片与终端域为例,目前卡片与终端的交易流程和指令标准化程度不高,卡片与终端射频通讯的功率、频偏、场强等指标没有进行严酷约定,导致了卡片可能在不同的终端上不能被识别,或者刷卡不稳固。

  4.2 多应用承载困难

  和通俗手机智能卡相比,RFID智能卡内需加载通讯应用、金融应用、校企应用、市政应用、行业卡应用等多方应用。

  一卡承载多应用,目前还必要完美以下题目,包括:

  (1)对卡内的多类应用进行规划和管理,保障应用的天真加载和平滑升级。

  ( 2)在多应用之间建立安全域上的相互隔离,保证应用之间互不影响。

  (3)大容量支撑,目前RFID智能卡容量小,难以知足各种应用加载的需求。

  4.3 手机与智能卡之间通讯速率低

  国内主流应用的手机RFID智能卡(包括双界面卡和2.4G卡),手机和智能卡之间的空中交易数据重要通过数据短信的体例进行。

  受限于数据短信的速率,无法知足大数据量的应用动态加载及大容量文件更新,也直接制约了基于RFID智能卡的手机终端应用程序的开发,而只能以UTK 菜单的体例实现简单的应用。

  4.4 安全性有待进一步进步

  手机RFID智能卡目前可以实现DES/3DES、RSA等算法,其芯片也通常能通过ELA4+或ELA5+安全芯片认证,可以知足一样平常的小额交易安全认证的需求。但对于大额金融交易,敏感身份识别等高安全性应用,现有的手机RFID智能卡还难以支撑。

  5 手机RFID智能卡发展趋势

  手机智能卡已经由最初的鉴权模块发展成为移动通讯营业和服务创新的重要载体,智能卡不仅提供用户认证功能和小我信息管理等基本营业(例如通信录和短信营业),还能提供移动银行、名誉卡、电子货币、交通卡、股票交易等必要较高认证水平的营业,随着电信运营商综合信息服务转型的深入,智能卡将发展成为综合信息服务卡。

  为了知足综合信息应用发展的必要,在技术上智能卡重要朝着RFID和SIM融合,大容量,多应用,高安全,高机卡通讯速率等方向发展。下边,笔者将按照应用、技术、行业三个方面探究一动手机RF智能卡发展的趋势。

  5.1 应用层面

  手机智能卡具有安全性、小我性,运营商具有可控性,同时,也是电信客户身份标识自然载体,以上特征决定了手机智能卡将朝着小我身份认证、付出、手机银行、手机证券、信息查询终端等方向发展。

  用户拥有一张手机RFID智能卡,不但可以将手机当做综合的金融服务终端,享受天真便捷的金融服务和银行付出服务,还可以享受公交、公司考勤、门禁、食堂等一机通服务,同时,用户还可以享受方便的信息服务,比如生活信息查询、优惠信息推送等等。

  (1) 身份认证应用:RF智能卡既是通讯模块的用户身份认证模块,同时它还可以作为数字认证和数字签名的模块。在用户的RFID智能卡中存放小我的身份标识以及相干信息,通过手机RIFD技术读取用户的信息进行认证,可以方便的实现门禁、考勤、会员身份识别等身份识别认证营业。

  在RF卡中还可以放置用户的数字签名的证书,通过和后台的CA认证中间的证书认证,实现移动电子商务和移动办公使用的数字签名,保证交易的可认证性、私密性、完备性、不可否认性 。

  (2) 手机付出:用户通过在RFID智能卡内置离线电子钱包或者在线付出账户,该钱包既可以是银行的电子现金、银行卡账户,也可以是公交钱包、企业校园饭堂的钱包等等,用户可以通过非接技术方便的在非接触式POS上实现手机电子钱包付出的功能,完成商品的交易以及相干的服务购买。

  用户还可以方便的通过手机UTK 菜单管理该钱包,比如余额查询、交易记录查询、密码修改、空中圈存等等功能。此外,用户还可以通过移动互联网购买假造电子产品,实物产品,服务等,并通过 RF智能卡实现长途付出的功能。

  (3) 手机银行:手机银举动客户提供了一个综合的金融服务平台,该平台将银行的网银功能,以专有程序的情势固化到电信手机菜单中,也可以通过下载的情势安装到手机中,并通过WPKI技术,放置用户的数字签名证书,保证手机银行的安全题目。

  用户可以通过该平台实现转账、汇款、查询、付出、圈存等功能,在将来银行 ATM机非接模块改造完后,可以实现手机刷卡在ATM机上取现。手机银行和手机付出两个营业的紧密结合,将打造以手机终端和手机RFID智能卡为核心的综合金融服务平台,为客户提供全方位的金融服务。

  (4) 手机证券:手机证券营业是电信运营商和券商合作的一项新营业,客户可行使手机客户端软件来完成行情的查询和股票交易,为用户提供及时、周全、权威的财经信息、个股点评、大盘分析,汇聚名家策略、要闻分析、热点透视等专业资讯。

  同时,客户可以方便的通过手机进行深沪两市各种证券品种的交易、查询等各项营业。为了保证客户交易的安全,行使WPKI技术,在RFID智能卡中放置客户的数字签名,通过手机和券商后台的认证中间的数字签名认证,从而保证客户交易的唯一性、安全性和不可抵赖性。

  (5) 信息查询:手机RFID智能卡可以通过UTK菜单,实现生活信息的查询、游戏下载、商品优惠券下载等信息服务。用户还可以通过OTA技术实时更新和管理 STK/UTK菜单,更加自立地设定本身喜好的菜单类型,更加方便地选择和RFID定位本身喜好的增值营业。

  移动运营商可以通过运营OTA平台营业,能够制订出一整套平台管理、用户管理、SP管理、营业管理、计费管理的规范,与SP共同打造一条完备的移动增值营业价值链、为用户提供更多更好的增值服务。

  5.2 技术层面

  为了知足上述综合信息应用发展的必要,手机智能卡首先必须解决两个核心的技术题目:一是RFID非接触式技术和SIM/UIM卡原来的接触式技术的融合题目,二是因为手机智能卡必要加载多应用而带来的多应用多安全域的题目。围绕这两个核心题目,手机智能卡还必要解决容量题目、机卡速率题目、安全题目、智能卡读头技术的题目。

  (1) RFID非接触式技术和SIM/UIM卡原来的接触式技术的融合题目

  RFID非接触式技术和SIM卡接触式技术的融合是移动付出技术发展中的核心题目。移动付出营业的发展都是基于接触式和非接两者融合的前提而发展起来的营业。通过两者的结合,既实现了传统RFID技术作为近场付出、门禁、考勤、公交等方面的应用,同时也知足了传统移动电话的功能。

  更为紧张的是,通过两种的结合,产生了新的营业蓝海,详细来讲,通过手机的STK/UTK菜单,可以方便的查询智能卡上的余额、交易记录、等相干的信息,以及可以通过空中圈存实现钱包的充值功能,解决了原来银行卡、公交卡、企业卡等不能直接和客户实时交互、方便管理的题目。

  (2) 多应用多安全域管理

  目前,运营商采用的手机智能卡基本上是以单应用卡为主,多应用的智能卡还处于试用阶段。单应用的手机智能卡只能有一个应用,不能直接添加额外的应用,而我们平时在使用的移动炒股、移动银行等应用都是通过 STK/UTK来实现的。

  智能卡将来是朝着多应用的目标发展的,该架构实现了平台和应用的星散,上述提到的非电信应用或电信的增值应用可以完全建立在这个平台上,而且每个应用都可以遵循各自的行业规范,如 EMV、PBOC、社保规范,无需再安装其它的卡片。

  多应用手机RIDF智能卡必须支撑多逻辑通道。逻辑通道用于3G用户终端不同应用程序并行地智能卡。除了基本逻辑通道0外,还可以有3条逻辑通道,最少必须支撑1条。

  其中基本逻辑通道0是始终存在和开放的,卡片复位后默认使用逻辑通道0,并可以通过该通道打开(或关闭)其他逻辑通道。每个逻辑通道上的饬令是相互自力的,没有交错的饬令和相应。

  因为智能卡上装载的不仅仅是电信应用,还有其他行业的应用,出于安全的考虑,各行业应用都有其一套安全密钥系统,这就要求智能卡要具备安全域管理的功能。

  多安全域系统提供了一个机制,使用这个机制可定义哪些饬令在知足什么样的条件下实行,以及对文件的访问要知足什么条件。安全系统内容重要包括以下部分:

  安全属性:它是若干访问规则的一个荟萃。

  访问规则:包含一个访问模式和一个或多个安全条件。重要描述了对一个文件进行不同访问时应该知足什么安全条件。

  访问模式:指示安全条件应用于哪些操作。重要描述该文件有哪些访问体例,即有哪些访问指令可以用于该文件。

  安全条件:安全条件指示了在一个文件上实行一个饬令之前,要知足什么样的安全相干过程。重要描述在使用访问指令访问文件时,哪些相干安全条件或过程应该被知足。

  (3) 高安全技术:手机RFID智能卡应用于小我身份认证、手机银行、手机证券等营业时,安全是营业最为关键要素。为了给应用提供高可靠的安全保障,将来手机 RFID智能卡中将集成安全芯片,实现WPKI(即“无线公开密钥系统”)安全机制,知足金融机构可靠、高安全的认证需求。

  WPKI即“无线公开密钥系统”,它是将互联网电子商务中PKI安全机制引入到无线网络环境中,并遵循既定标准的密钥及证书管理平台系统,用它来管理在移动网络环境中使用的公开密钥和数字证书,有用建立安全和值得相信的无线网络环境。

  WPKI并不是一个全新的PKI标准,它是传统的PKI技术应用于无线环境的优化扩展。它采用了优化的ECC椭圆曲线加密和压缩的X.509数字证书。它同样采用证书管理公钥,通过第三方的可信赖机构——认证中间(CA)验证用户的身份,从而实现信息的安全传输。

  (4) BIP协议:2G网络的SIM/UIM卡中也有动态营业下载/删除功能,但所有的下载都是通过SMS通道进行的,数据承载量小,稳固性较差,无法下载容量较大的应用营业。

  为了知足将来多应用管理和下载的大数据量交互的必要,手机RFID智能卡必须要支撑BIP(Bearer IndependentProtocol)协议。通过BIP协议结合USAT应用,手机终端许可手机智能卡和长途服务器之间进行透明的数据传输。BIP协议更有利于实现高速移动数据营业的传输,使得各种营业数据下载变得更加容易、快捷。

  (5) 大容量的需求:随着RFID智能卡上承载的应用越来越多,对智能卡容量的要求也是越来越大。目前主流双界面付出卡所使用空间共80k,而在和银行营业的合作中,完成一个完备的PBOC2.0应用必要30K左右的空间,假如在加上其他功能可能要50K以上的空间,这将使得其他应用无法加载。将来RF智能卡不仅要承载付出相干的应用,还有信息查询类应用,身份认证类应用,对兆级的容量要求比较迫切。

  (6) 读卡器功能:RF智能卡将来的发展不仅仅要作为卡片来被读,还要支撑作为读头自动去读取其他卡片的信息。智能卡作为读卡器的功能将在物联网的发展中会得到广泛的应用,比如,在智能交通中,警察用手机可以方便的读取车辆的信息,智能家居中,客户可以方便的通过手机读取家电的相干信息。目前来看,支撑该功能的 RFID智能卡技术制式只有2.4G全卡方案和eNFC方案。

  5.3 行业发展

  (1) 频率标准题目:目前国家已经动手制订移动付出的国家标准,综合考虑技术成熟度、安全性、专利珍爱、产业链状态等多种因素后,国家标准一旦制订,现有各手机 RFID技术解决方案将渐渐的同一和融合。

  基于行业通用性的考虑,笔者展望移动付出国家标准选择13.56MHz的可能性更大。2.4G RFID智能卡在技术上可实现与13.56M的eNFC/SWP方案的融合,并行使其在中长距离的特点,在中远距离的交互性营业等特别场合中得到应用。

  (2) RFID智能卡制式题目:原有手机智能卡基本是NaTIve卡,NaTIve的卡操作体系为卡商私有,应用开发和加载不天真,难以知足手机RFID智能卡多应用的要求。

  而JAVA卡因为平台通用,应用可动态加载,大大方便了卡内应用的开发和加载,知足了RF智能卡多应用多安全域的需求,将来手机RFID智能卡将渐渐向JAVA卡迁移。

  因为JAVA卡成本也相对较贵,程序对芯片硬件要求较高(如芯片RAM空间、卡片容量等),刷卡相应较慢,虽在国外运营商已开始批量发卡,但在国内,JAVA卡在通讯行业的应用才刚刚起步,相干的供卡商在技术贮备方面不够。手机RFID智能卡向JAVA卡的迁移必要肯定的过程。

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