基于藍牙技術的手機支付系統設想

劉明星

【摘要】移動通信發展迅猛，小小手機大大作為。手機可以幫人類做越來越多的事情，消費者的支付也可以用手機來實現。藍牙成為手機的標準配置，但用戶使用藍牙的場合卻并不多，為了更好的利用藍牙，本文介紹一種通過藍牙手機實現支付的想法。

【關鍵詞】手機移動支付藍牙POS機銀聯NFC

一、移動支付

手機支付也稱為移動支付，用戶通過移動終端（通常是手機）完成對所消費的商品或服務進行賬務支付的一種方式。繼卡類支付、網絡支付后，手機支付成為一種新的趨勢，面對巨大的需求，支付體系尚未完善，電信運營商、金融機構（銀行/銀聯）都想在技術標準上占主導地位。

1.1移動支付主要技術方案

國內移動支付領域標準之爭主要是工作在13.56MHz頻段的中國銀聯NFC方案和工作在2.4GHz頻段的中國移動方案。兩大陣營分別以支付體系的兩個重要環節為代表，在2012年6月中國移動通信集團公司與中國銀聯就支付標準達成協議，確定采用13.56MHz方案，據業內人士分析，移動支付的國家標準將采取基于NFC技術的13.56MHz方案。除了以上兩種支付方案，還有eNFC、SIMpass、RF-SIM等不同廠商主導的支付手段。

NFC技術方案：移動終端內置一個支持該技術的專用芯片用于支付，該方案工作于13.56MHz頻段，用戶需要更換手機才能實現；

eNFC技術方案：將移動支付應用和底層安全及射頻模塊進行分離，將移動支付應用集成在SIM卡上，支付安全和射頻模塊放在手機專用芯片上，SIM卡通過管腳與芯片進行通信，該方案工作于13.56MHz頻段，用戶需要更換手機才能實現；

SIMpass技術方案：一中基于雙界面SIM卡的移動支付實現方案，將射頻功能部分集成于雙界面SIM卡中，射頻部分有額外天線從SIM卡頂端向外延伸，該方案工作于13.56MHz頻段，用戶需要更換SIM卡，不需更換手機。

RF-SIM技術方案采用將射頻單元（包括射頻模塊、天線）直接集成到有源SIM卡上的方式，該方案工作在2.4GHz頻段，用戶需要更換SIM卡，不需更換手機。

1.2移動支付發展現狀

2012年6月中國移動和中國銀聯簽署合作協議，業內人士預測銀聯主導的13.56MHz的NFC方案將成為移動支付國家標準并實現與國際接軌。NFC技術方案支持多種應用模式，除移動支付外還可擴展多種非支付類應用功能。面對豐富的應用功能，消費者是否需要呢？答案是否定的，消費者希望找到一種利用現有資源代替銀行卡（或信用卡）的方式來實現更加便捷的支付，作為一個普通消費者，不會為了實現移動支付而花費額外的代價來更換手機或者升級SIM卡，除非有人買單。作為利益方的運營商和金融機構更不愿意為龐大的用戶群體買單，在沒有人升級移動終端設備時，技術的優勢根本無法體現。

另外，在智能手機領域有絕對話語權的蘋果公司在其新一代手機IPHONE5中并未內置NFC通信模塊，使得NFC技術方案的推廣變得更加困難。在IPHONE中蘋果公司使用了一種新的NaNo-SIM卡，這種SIM卡較之以往的標準SIM卡和micro-SIM卡更小更薄，使得借助SIM卡來實現手機支付的廠商獲得前所未有的的改造難度。

消費者手中的銀行卡只是金融體系里的一個身份識別標志而已，是否能夠在持卡人手中找到另外一種能夠識別用戶身份的工具，這種工具具備標示身份并能夠與支付終端（POS機）相互通信。筆者認為，支持藍牙功能的手機就能夠實現，但目前使用的POS機并沒有內置藍牙模塊，無法與藍牙手機直接通信，先期可以通過技術手段為POS機增加藍牙模塊來實現，后期開發新的支持藍牙通信的支付終端替換。

二、系統架構及實現方式

目前消費者手中的手機基本都內置了藍牙通信模塊，能夠實現兩個藍牙設備之間的信息傳遞，以下的篇幅分別介紹藍牙技術和藍牙支付方式設想及系統架構。

2.1藍牙技術簡介

藍牙是由英文“Bluetooth”直譯而來，是一種低功耗、短距離無線通信技術。

1994年，愛立信公司嘗試開發一種低功耗、低成本的無線接口技術，試圖替代移動設備及其附件之間的線纜。1998年5月，愛立信、諾基亞、東芝、IBM和英特爾，在聯合開展短程無線通信技術的標準化活動時提出了藍牙技術，其宗旨是提供一種短距離、低成本的無線傳輸應用技術。這五家廠商還成立了藍牙特別興趣小組（SIG），以使藍牙技術能夠成為未來的無線通信標準。1999年下半年，微軟、摩托羅拉、3COM、朗訊與SIG的五家公司共同發起成立了藍牙技術推廣組織，從而在全球范圍內掀起了一股“藍牙”熱潮。

藍牙技術從誕生至今，每個新版本的發布都在原有的基礎上進行了優化改進，性能也得到了提升：

V1.1：傳輸速率約在748～810kb/s，但容易受到同頻率產品干擾。

V1.2：在原有傳輸速率的基礎上，增加了能夠抗干擾的跳頻功能。

V2.1：改善了裝置配對流程，短距離的配對方面，具備了在兩個支持藍牙的手機之間互相進行配對與通訊傳輸的NFC（Near Field Communication）機制。

V3.0：更新的核心是“Generic Alternate MAC/PHY”（AMP），這是一種全新的交替射頻技術，允許藍牙協議棧針對任一任務動態地選擇正確射頻。傳輸速率更高，功耗更低。

V4.0：包括三個子規范，即傳統藍牙技術、高速藍牙和新的藍牙低功耗技術。改進之處主要體現在三個方面，電池續航時間、節能和設備種類上。有效傳輸距離也有所提升，最大可以到60米。

2.2系統設計

系統設計思路為，手機做為移動支付介質與接入PSTN的支付終端（POS機）通過藍牙通信完成支付。

系統設計如下：

系統的核心為藍牙手機和支持藍牙通信的POS設備（或ATM柜員機），最大的難題是為現有的POS機上增加藍牙模塊并實現通信。系統中手機與POS設備通過藍牙通信實現支付，POS設備（或ATM柜員機）可通過移動通信網或直接接入PSTN并最終與商業銀行通信。

支付流程如下：

下圖中MS為用戶手中處于開機狀態下的藍牙手機，POS機具有藍牙通信功能并處于待機狀態下。

在原有的通信體系中手機可以通過PSTN與商業銀行的POS刷卡設備間接通信，通過引入藍牙將實現手機與商業銀行的POS設備直接通信，節省整個網絡的通信時間及流量損耗。

2.3系統中需要解決的問題

系統中需要解決問題有兩個：為POS設備安裝藍牙模塊并實現與手機的通信；實現用戶手機與銀行賬戶的綁定。

為現有的POS設備內置藍牙通信模塊難度較大，最簡易的實現方式是在POS機原有電路基礎上增加一條USB線纜，將內置通信及身份識別軟件的藍牙模塊通過USB線纜與POS設備相連，如下圖所示。或者在開發新的POS設備中內置藍牙通信通信，能夠實現數據識別與交換。

用戶手機與銀行賬戶的綁定實現相對容易，可以在開戶時將手機用戶的IMEI（International Mobile Equipment Identification Number）與IMSI（International Mobile Subscriber Identification Number）與銀行賬戶綁定；還可以在商業銀行網上銀行客戶端（或網站）開通銀行賬戶與用戶手機的綁定功能，用戶IMEI可以從手機上查到，IMSI可以從運營商處獲得。

在手機向POS設備發送的支付請求信息中包含用戶信息（IMEI或IMSI），POS設備收到手機的支付請求后能提取出用戶信息。

三、藍牙支付的優勢和劣勢

3.1藍牙與NFC支付方式的比較

表1中將藍牙技術和NFC技術主要特點進行比較：

從使用頻率資源的豐富性和調制方式的先進性來看，藍牙技術優勢明顯；從通信距離和傳輸速率來看，藍牙也具有優勢；從設備改造或實現來看，藍牙技術不需要更換手機，僅此一項就能節省很大一筆開支。NFC有眾多知名廠商的支持，技術成熟標準完善，從產業推廣上來看，優勢明顯。

3.2藍牙支付系統存在的問題

雖然以藍牙技術為基礎的支付方式有明顯優勢，但也僅僅是一個理論上的概念，技術成熟度和應用無從談起。

從硬件來看：POS設備對藍牙的支持能力，目前所用的POS刷卡機均為嵌入式設備，系統類型大致分為三類：DOS系統、linux系統、WinCE系統，對硬件兼容性WinCE最佳、linux次之、DOS最差，硬件驅動實現來看，DOS最難、linux較易、WinCE容易。

從軟件來看：按照系統的通信流程來看，需要支付的交易雙方多次握手才能達成交易。如果消費者在交易中如果使用的是智能手機，開發相關的交易軟件能夠縮短交易時間。針對智能手機開發相應的支付軟件，實現持卡人身份認證，優化交易流程。

從安全來看：目前藍牙設備數量眾多，如何在眾多設備中找到正確的支付終端（藍牙POS機），如何識別非法裝置也是存在的難題之一。

從推廣來看：中國銀聯不遺余力的推廣國際主流的NFC技術，商業銀行為用戶提供基于IMEI、IMSI的身份綁定服務，勢必也會獲得來自銀聯的壓力。

四、總結

從消費者的立場來說，銀聯主導的NFC方案的推廣難度不亞于當年中國移動推廣中國自主產權的3G標準TD-SCDMA；從銀聯的立場來說，NFC方案與國際接軌，有眾多廠商支持，技術成熟、標準完善，便于今后日益增加的跨國結算。

事實上，能否成為標準并未是衡量技術好壞的唯一標準，非標準技術也并非沒有生存空間，在市場經濟的今天，產業規模和經濟效益決定技術的推廣前景。如果NFC基礎成為國家標準，那是否會出現移動通信的3G時代，設備廠商和運營商受制于高通CDMA專利的情形呢？

參考文獻

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