1 引言
近年來，通信行業(yè)的市場環(huán)境發(fā)生了巨大的變化，通信業(yè)務(wù)的互聯(lián)網(wǎng)化趨勢越來越明顯，電信網(wǎng)絡(luò)日益通道化、電信服務(wù)日益虛擬化，沒有網(wǎng)絡(luò)的公司通過使用網(wǎng)絡(luò)通道就可以提供越來越多的通信服務(wù)，傳統(tǒng)電信運營商單純依賴提供簡單的語音和數(shù)據(jù)通信獲得贏利的模式越來越難以持續(xù)，紛紛向“信息服務(wù)”轉(zhuǎn)型。
另一方面，隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，越來越多的功能集成到了手機，如媒體播放、游戲、照相、導(dǎo)航等，手機已不僅僅是一個通信工具，而是日益成為了個人的綜合娛樂與信息終端。如何拓展手機的功能，使得手機除了通過移動網(wǎng)絡(luò)進行傳統(tǒng)通信外，還能夠服務(wù)于運營商希望切入的移動電子商務(wù)、物聯(lián)網(wǎng)、媒體廣告等信息化應(yīng)用，是近年來移動通信領(lǐng)域研究的重點，其中，手機RFID技術(shù)已經(jīng)取得突破性的成果并開始商用。
手機RFID技術(shù)將RFID芯片內(nèi)置在手機或手機智能卡(SIM/UIM)中，實現(xiàn)手機功能與RFID功能的集成，用戶可刷手機實現(xiàn)金融服務(wù)、購物消費、乘車服務(wù)、身份認證等諸多應(yīng)用。由于完全基于手機的RFID技術(shù)得不到電信運營商的支持，本文將主要針對集成了RFID射頻功能的手機智能卡 (以下稱手機RFID智能卡)的實現(xiàn)方案、應(yīng)用現(xiàn)狀、存在的問題以及發(fā)展趨勢進行研究。
2 手機RFID智能卡主流解決方案
目前國內(nèi)外主流手機RFID智能卡解決方案按照工作頻率可分為兩大類，即13.56MHz方案和2.4GHz方案。其中13.56MHz方案又可分為eNFC方案、雙界面卡自帶天線方案、雙界面卡手機定制方案。以下對4種手機RFID智能卡解決方案分別進行說明。
2.1 eNFC方案
eNFC方案將RF射頻天線及射頻通信控制功能集成在手機終端，將RFID數(shù)據(jù)存儲及數(shù)據(jù)處理功能放在手機智能卡，卡與手機之間通過SWP協(xié)議通信，實現(xiàn)RFID與手機的集成。
eNFC方案被3GPP定為國際標準，技術(shù)完善。采用行業(yè)普遍應(yīng)用的13.56Mhz頻率通信，方便合作類業(yè)務(wù)的改造實施。但eNFC方案必須更換手機和智能卡，成本較高;且目前支持的手機終端和智能卡產(chǎn)品較少，產(chǎn)業(yè)鏈不夠成熟。另外，eNFC的專利集中在國外廠商雅斯拓和恩智浦手中，在國內(nèi)規(guī)模應(yīng)用eNFC方案可能遭遇專利尷尬。
2.2 雙界面卡手機定制方案
雙界面卡手機定制方案在手機智能卡上集成RFID處理芯片，將RFID線圈集成在手機終端上，RFID智能卡通過C4、C8引腳與手機終端的線圈相連，實現(xiàn)近距離通信。此方案采用行業(yè)普遍應(yīng)用的13.56Mhz頻率通信，方便合作類業(yè)務(wù)的改造實施。終端改造僅需實現(xiàn)天線與手機的集成，改造較簡單，成本較低。天線集成到終端，提高了刷卡穩(wěn)定性。缺點是占用了C4,C8觸點，和國際標準應(yīng)用中的大容量卡應(yīng)用沖突，并且仍然需要對手機終端進行定制。
2.3 雙界面卡自帶天線方案
本方案在手機智能卡上集成RFID處理芯片，并從智能卡引出RFID線圈進行近距離通信。雙界面卡自帶天線方案采用在行業(yè)普遍應(yīng)用的 13.56Mhz頻率通信，且不需要更換手機，業(yè)務(wù)實施方便快速。但由于UIM卡帶了較大的RFID線圈，用戶安裝使用不方便，較容易損壞，刷卡穩(wěn)定性稍差，使用感知較差。同時，也占用了C4,C8觸點，和國際標準應(yīng)用中的大容量卡應(yīng)用沖突。
2.4 2.4G全卡方案
2.4G全卡方案基于藍牙通信技術(shù)，將藍牙RF射頻芯片集成到手機智能卡中，通過距離控制算法等技術(shù)進行現(xiàn)場通信，不需要帶天線，也不需要更換手機即可實現(xiàn)手機RFID刷卡功能，業(yè)務(wù)實施方便快速。2.4G全卡方案除了實現(xiàn)現(xiàn)場刷卡功能外，還可根據(jù)業(yè)務(wù)需要實現(xiàn)中距離刷卡應(yīng)用以及讀卡器應(yīng)用。但由于2.4G頻段與國內(nèi)外金融、交通現(xiàn)場支付標準不兼容，對于合作類應(yīng)用需要新布POS機具，合作難度大，機具改造成本較高。
3 手機RFID智能卡行業(yè)應(yīng)用現(xiàn)狀
在國際上，主要以eNFC為標準，但由于需求不旺盛，支持eNFC的手機終端很少，使用eNFC方案進行手機現(xiàn)場刷卡的商用案例很少。日韓手機現(xiàn)場刷卡應(yīng)用多，但由于其移動終端采用機卡合一模式，不屬于手機RFID智能卡應(yīng)用模式。
4 手機RFID智能卡存在的問題
從2009年開始，借助與手機支付以及移動電子商務(wù)的熱潮，國內(nèi)涌現(xiàn)了諸多模式的手機RFID智能卡種類，其中雙界面卡方案以及2.4G全卡方案都在手機RFID智能卡解決方案上進行了創(chuàng)新和發(fā)展，并擁有一定的自主專利，可以說國內(nèi)在手機RFID智能卡領(lǐng)域的研究與應(yīng)用已經(jīng)處于國際前沿，但是由于行業(yè)剛剛啟動，還存在不少問題。主要表現(xiàn)在：
4.1 標準不統(tǒng)一
標準不統(tǒng)一首先表現(xiàn)在工作頻率不統(tǒng)一，目前，主流的射頻工作頻率有13.56MHz和 2.4GHz兩個射頻工作頻率， 13.56MHz頻率目前在非手機RFID領(lǐng)域被諸多行業(yè)廣泛的使用，但手機RFID智能卡如果采用13.56MHz頻率，必須解決大天線問題。天線由卡片自帶，用戶感知較差、穩(wěn)定性差;天線置于手機終端，則必須對手機終端進行定制，開發(fā)周期長，短期難以規(guī)模商用。2.4GH在頻率由于是超高頻，穿透性好，不需要大天線，可以完全在一張智能卡內(nèi)集成RFID功能，由于不需要手機終端配合，用戶感知好，具備快速規(guī)模推廣的條件。工作頻率之爭由來已久，工作頻率的選擇直接影響業(yè)務(wù)模式、商務(wù)模式和產(chǎn)業(yè)鏈合作關(guān)系，該問題非常復(fù)雜。
標準不統(tǒng)一還表現(xiàn)在接口與協(xié)議不統(tǒng)一，手機RFID應(yīng)用包括了卡片與終端(手機終端與POS終端)域、通信網(wǎng)絡(luò)域、交易處理域等多個領(lǐng)域，各領(lǐng)域之間目前沒有統(tǒng)一的接口定義和交互協(xié)議標準，導(dǎo)致各機構(gòu)開發(fā)的手機RFID智能卡產(chǎn)品，即使在相同的工作頻率范圍，也不能互通。以卡片與終端域為例，目前卡片與終端的交易流程和指令標準化程度不高，卡片與終端射頻通信的功率、頻偏、場強等指標沒有進行嚴格約定，導(dǎo)致了卡片可能在不同的終端上不能被識別，或者刷卡不穩(wěn)定。
4.2 多應(yīng)用承載困難：和普通手機智能卡相比，RFID智能卡內(nèi)需加載通信應(yīng)用、金融應(yīng)用、校企應(yīng)用、市政應(yīng)用、行業(yè)卡應(yīng)用等多方應(yīng)用。一卡承載多應(yīng)用，目前還需要完善以下問題，包括：(1)對卡內(nèi)的多類應(yīng)用進行規(guī)劃和管理，保障應(yīng)用的靈活加載和平滑升級。( 2)在多應(yīng)用之間建立安全域上的相互隔離，保證應(yīng)用之間互不影響。(3)大容量支持，目前RFID智能卡容量小，難以滿足各種應(yīng)用加載的需求。
4.3 手機與智能卡之間通信速率低：國內(nèi)主流應(yīng)用的手機RFID智能卡(包括雙界面卡和2.4G卡)，手機和智能卡之間的空中交易數(shù)據(jù)主要通過數(shù)據(jù)短信的方式進行。受限于數(shù)據(jù)短信的速率，無法滿足大數(shù)據(jù)量的應(yīng)用動態(tài)加載及大容量文件更新，也直接制約了基于RFID智能卡的手機終端應(yīng)用程序的開發(fā)，而只能以UTK 菜單的方式實現(xiàn)簡單的應(yīng)用。
4.4 安全性有待進一步提高：手機RFID智能卡目前可以實現(xiàn)DES/3DES、RSA等算法，其芯片也通常能通過ELA4+或ELA5+安全芯片認證，可以滿足一般的小額交易安全認證的需求。但對于大額金融交易，敏感身份識別等高安全性應(yīng)用，現(xiàn)有的手機RFID智能卡還難以支持。
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