手機RFID智能卡設計

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)務的互聯網化趨勢越來越明顯，電信網絡日益通道化、電信服務日益虛擬化，沒有網絡的公司通過使用網絡通道就可以提供越來越多的通信服務，傳統(tǒng)電信運營商單純依賴提供簡單的語音和數據通信獲得贏利的模式越來越難以持續(xù)，紛紛向“信息服務”轉型。

另一方面，隨著電子技術的高速發(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絡進行傳統(tǒng)通信外，還能夠服務于運營商希望切入的移動電子商務、物聯網、媒體廣告等信息化應用，是近年來移動通信領域研究的重點，其中，手機RFID技術已經取得突破性的成果并開始商用。

手機RFID技術將RFID芯片內置在手機或手機智能卡(SIM/UIM)中，實現手機功能與RFID功能的集成，用戶可刷手機實現金融服務、購物消費、乘車服務、身份認證等諸多應用。由于完全基于手機的RFID技術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)的實現方案、應用現狀、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數據存儲及數據處理功能放在手機智能卡，卡與手機之間通過SWP協議通信，實現RFID與手機的集成。

eNFC方案被3GPP定為國際標準，技術完善。采用行業(yè)普遍應用的13.56Mhz頻率通信，方便合作類業(yè)務的改造實施。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品較少，產業(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，在國內規(guī)模應用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，實現近距離通信。此方案采用行業(yè)普遍應用的13.56Mhz頻率通信，方便合作類業(yè)務的改造實施。終端改造僅需實現天線與手機的集成，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，和國際標準應用中的大容量卡應用沖突，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)普遍應用的 13.56Mhz頻率通信，且不需要更換手機，業(yè)務實施方便快速。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，和國際標準應用中的大容量卡應用沖突。

2.4 2.4G全卡方案

2.4G全卡方案基于藍牙通信技術，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進行現場通信，不需要帶天線，也不需要更換手機即可實現手機RFID刷卡功能，業(yè)務實施方便快速。2.4G全卡方案除了實現現場刷卡功能外，還可根據業(yè)務需要實現中距離刷卡應用以及讀卡器應用。但由于2.4G頻段與國內外金融、交通現場支付標準不兼容，對于合作類應用需要新布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)應用現狀

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方案進行手機現場刷卡的商用案例很少。日韓手機現場刷卡應用多，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的熱潮，國內涌現了諸多模式的手機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，可以說國內在手機RFID智能卡領域的研究與應用已經處于國際前沿，但是由于行業(yè)剛剛啟動，還存在不少問題。主要表現在：

4.1 標準不統(tǒng)一

標準不統(tǒng)一首先表現在工作頻率不統(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)務模式、商務模式和產業(yè)鏈合作關系，該問題非常復雜。

標準不統(tǒng)一還表現在接口與協議不統(tǒng)一，手機RFID應用包括了卡片與終端(手機終端與POS終端)域、通信網絡域、交易處理域等多個領域，各領域之間目前沒有統(tǒng)一的接口定義和交互協議標準，導致各機構開發(fā)的手機RFID智能卡產品，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。