近距離通信的SWP方案及在SIM卡中的實(shí)現(xiàn)方法

引言

　　近幾年，手機(jī)已經(jīng)不再是簡(jiǎn)單的通信工具，它已經(jīng)成為便攜的娛樂工具，將來有望發(fā)展為可信賴的支付工具，在消費(fèi)、購物、交通等領(lǐng)域通過手機(jī)方便、快捷地完成支付?；谑謾C(jī)的新需求，移動(dòng)支付應(yīng)運(yùn)而生，并逐漸成為移動(dòng)運(yùn)營商、手機(jī)制造商、SIM卡制造商研究的熱點(diǎn)問題。移動(dòng)支付的解決方案比較多，其中雙界面SIM卡方案和近距離通信（Near Field Communication，NFC）方案比較可行。雙界面SIM卡方案已經(jīng)有產(chǎn)品面世，近距離通信方案正在研發(fā)階段。

　　雙界面SIM卡方案通過在SIM卡中增加非接觸IC卡界面進(jìn)行非接觸通信。天線連接在SIM卡尚未使用的C4和C8這兩個(gè)接口上。雙界面SIM卡在手機(jī)中增加了非接觸IC卡的功能，但沒有實(shí)現(xiàn)閱讀器和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信功能。NFC是由NXP公司和索尼公司提出的超短距離無線通信技術(shù)，它使得兩臺(tái)兼容NFC的設(shè)備之間可以直觀、便捷、安全地通信。NFC的主要應(yīng)用是移動(dòng)小額支付，還可以應(yīng)用于門禁、公交等領(lǐng)域。

　　與雙界面SIM卡方案相比，NFC方案的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在以下方面：

①NFC方案可以實(shí)現(xiàn)更多的應(yīng)用；
②在NFC芯片與SIM卡的連接使用C6（SWP）觸點(diǎn)，并不影響SIM卡高速空中數(shù)據(jù)下載；
③NFC方案是一套完善的解決方案，可以提供可靠、安全、便捷的通信；
④NFC方案完全兼容現(xiàn)有的讀寫器，不需要對(duì)讀寫器進(jìn)行任何更改。

　　綜上所述，近距離通信NFC是移動(dòng)非接觸支付業(yè)務(wù)最可行的解決方案，而SWP連接方案則是NFC技術(shù)的一部分。

1 近距離通信概述

　　近距離通信是短距離非接觸式的一種，工作于13.56 MHz頻帶，傳輸距離在10 cm以內(nèi)；傳輸速度目前可以達(dá)到106 kbps、212 kbps、424 kbps，理想速率可以達(dá)到1 Mbps左右。NFC所使用的頻率與目前流行的非接觸智能卡相同，同時(shí)兼容以ISO14443 A/B為基礎(chǔ)的感應(yīng)式非接觸通信，以及Philips公司的MIFARE技術(shù)和索尼公司的FeliCa技術(shù)。

1.1 近距離通信原理

　　根據(jù)ISO18092標(biāo)準(zhǔn)，近距離通信可以工作在主動(dòng)模式和被動(dòng)模式。進(jìn)行通信之前，可以選擇傳輸速率106 kbps、212 kbps、424 kbps中的一種，并可以在這三者間任意切換。

1.1.1 被動(dòng)模式通信原理

　　在被動(dòng)模式下，近距離通信的通信原理與RFID一樣，都是依靠電磁感應(yīng)耦合原理完成通信。NFC手機(jī)有一塊NFC芯片，內(nèi)置有天線，用來接收和發(fā)送無線數(shù)據(jù)。

　　NFC工作在被動(dòng)模式時(shí)，閱讀器啟動(dòng)NFC通信，稱為NFC發(fā)起設(shè)備（主設(shè)備），在整個(gè)通信過程中提供射頻域。NFC發(fā)起設(shè)備選擇3種速率的一種傳輸數(shù)據(jù)，ISO18092標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了每種傳輸速率使用的調(diào)制、編碼技術(shù)。NFC目標(biāo)設(shè)備(從設(shè)備)不必產(chǎn)生射頻域，而使用負(fù)載調(diào)制(load modulation)技術(shù)，以相同的速度將數(shù)據(jù)傳回發(fā)起設(shè)備。此通信機(jī)制與基于ISO14443 A/B、Mifare和FeliCa的非接觸式智能卡兼容，因此，在被動(dòng)模式下，NFC發(fā)起設(shè)備可以用相同的連接和初始化過程檢測(cè)非接觸式智能卡或NFC目標(biāo)設(shè)備，并與之建立聯(lián)系［1］。

　　就近距離通信應(yīng)用的角度而言，其應(yīng)用模式分為3種：標(biāo)簽?zāi)Ｊ?、閱讀器模式、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式。標(biāo)簽?zāi)Ｊ?，即NFC芯片作為被動(dòng)設(shè)備使用，其作用相當(dāng)于應(yīng)答器。為了保證數(shù)據(jù)的安全性，在更換手機(jī)后不至于重新設(shè)置密鑰信息，需要在SIM卡中保存移動(dòng)支付的密鑰信息。通信設(shè)備包括閱讀器、NFC芯片和SIM卡。此時(shí)，NFC芯片提供射頻接口，負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)射頻數(shù)據(jù)給SIM卡。對(duì)SIM卡而言，不需要像雙界面SIM卡那樣增加非接觸接口，而使用SWP接口實(shí)現(xiàn)與NFC芯片的連接。在標(biāo)簽?zāi)Ｊ较?，NFC芯片類似于橋接器，在閱讀器和SIM卡之間轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。

　　NFC芯片是嵌入手機(jī)中的芯片，由手機(jī)的電源系統(tǒng)供電。為了保證手機(jī)沒電時(shí)移動(dòng)支付的正常進(jìn)行，標(biāo)簽?zāi)Ｊ叫枰С譄o源工作，其工作原理基于電磁感應(yīng)。閱讀器的天線線圈產(chǎn)生高頻的強(qiáng)電磁場(chǎng)，這種磁場(chǎng)穿過線圈橫截面和線圈周圍的空間。發(fā)射磁場(chǎng)的一部分磁力線穿過距閱讀器線圈有一定距離的應(yīng)答器的天線線圈［2］。通過感應(yīng)在天線線圈上產(chǎn)生電壓，將其整流后作為電源提供給NFC芯片和SIM卡。