NFC技術在軌道交通AFC系統的研究和應用

摘 要：城市軌道交通自動售檢票（AFC）系統與乘客刷卡支付乘車息息相關， 隨著軌道交通創新便民運營理念的深入，移動支付將智能支持軌道交通的快速發展。文章介紹了手機支付的概念和國內典型NFC手機支付方案，并結合具體的AFC系統架構，開展NFC移動支付在軌道交通的應用研究。

關鍵詞：手機支付；城市軌道交通；自動售檢票系統；刷卡支付

1 NFC手機支付概述

手機支付[1]，是以手機作為支付介質，并通過移動互聯網絡開展的一種移動電子支付業務。移動手機支付三個需要解決的基本問題：

（1）完成非接觸通訊（2）方便金融機構（或支付機構）發卡（3）足夠的安全性

NFC技術滿足：

（1）NFC完成近場通訊（2）SE模塊負責安全（3）發卡流程由金融（支付）機構主導控制。

NFC技術完好的解決了移動手機支付所需的三個基本條件，因而成為了移動手機支付技術方案的首選。

2 國內典型NFC手機支付方案介紹

NFC手機方案根據SE所處的位置不同分為：SE在手機中，稱為NFC全終端方案，圖1（1）為全終端原理；SE在SD中，稱為SWP-SD方案，圖1（2）為SWP-SD原理；SE在SIM中，即SWP-SIM方案[4]，圖1（3）為SWP-SD原理。

ISO7816手機終端NFC芯片SPI/Uart/I2C基帶處理器NFC處理器天線SIM卡內置SE模塊可加載應用SWPISO7816UICC card手機終端NFC芯片SPI/Uart/I2C基帶處理器安全模塊可加載應用NFC處理器NFC-WI天線SD interface手機終端SPI/Uart/I2C基帶處理器NFC處理器天線SWPNFC芯片SD CONTROLSENandFlash圖1.三種方案原理對比（1）全終端方案原理（2）SWP-SD原理（3）SWP-SIM原理

3 NFC移動支付在軌道交通的應用

3.1 應用滿足條件

NFC手機支付在地鐵應用需同時滿足：（1）自動檢票機端具備NFC支付功能的讀寫器模塊，（2）具備NFC支付功能的手機，（3）支持NFC支付數據的傳輸（4）NFC支付數據和銀行及運營商之間對賬。AFC系統[2]與手機支付系統對接的架構如圖2。

從圖2可以看出， AFC系統[2]與手機支付TSM平臺的對接分為幾個部分。

卡片端技術對接：需滿足既有地鐵AFC業務標準需求，同時滿足地鐵業主既有運營條件。

讀寫器模塊對接：基于NFC技術的讀寫卡操作調整，以滿足新票卡的消費和充值。

后臺系統清分對賬：AFC系統與手機支付平臺數據對接，完成發生交易數據清分對賬[3]。

3.2 AFC系統架構

傳統AFC系統架構如圖3， 基本由5大部分組成。如圖3所示。將移動支付應用在AFC系統后， AFC新架構系統架構

發卡：包括人工發卡終端、自動售票機及銀聯TSM平臺等，實現發卡功能。

乘車信息采集：包括地鐵進、出口道閘等設備，用來采集乘客乘車信息，以提供給結算服務器進行結算。乘客可使用智能手機（支持NFC功能）或一卡通乘車。

結算服務器：根據采集到的乘車信息進行本次乘車費用的結算，然后通過道閘進行扣費操作，并發送結算信息至數據庫服務器以便存儲。

數據庫服務器：用來存儲乘客乘車交易信息及信息結算。

管理服務器：主要負責卡信息、人員信息、設備信息的管理，確保AFC系統穩定、安全、可靠、有序運行。

3.2.1卡片端的對接

軟件上：AFC系統接口，新增手機車票票卡類型，定義手機車票交易數據格式和交易類型。圖6.1描述了移動終端的軟件設計架構。硬件上：完成移動支付，需完成移動終端改造，SWP-SIM原理[6]如圖6.2所示。

NFC支付應用NFC-APIAndroidNFC APIJ2MEJSR257SIM/SE APIOenMobileAPIJ2MEJSR177NFC協議棧訪問控制RILCLF基帶處理器SWP SIM卡ISO 7816-4基帶處理器/應用處理器CLF（非接觸前端）VCCRSTCLKGNDSWPI/O

3.2.2讀卡器端的對接

讀寫器模塊的修改：基于NFC技術的讀寫卡操作調整，以滿足消費和充值的需求。圖7是移動終端在地鐵使用的脫機交易流程。

3.2.3清算系統和手機支付系統數據交互

軌道交通使用NFC手機車票[5]產生交易數據，需與軌道交通系統清算中心進行數據交換。若不走已有的數據交換通道，則必須新增數據交換通道，在ACC增加數據交換服務器、防火墻等設備，并租用專用通信線路。圖9展示新增通道清算系統（ACC）和移動支付系統數據交互架構圖。

清算系統：需要增加對新票卡類型交易進行數據格式轉換、打包壓縮送出，增加相應清算中心清算后的對賬數據進行入庫和統計處理。增加報表子系統對該票卡類型的統計報表。

ACC報表系統：增加NFC手機車票票卡類型的報表統計功能。

LCC系統：增加NFC手機車票類型的報表統計功能

SC報表：分票卡類型統計的相關報表均需進行修改， 增加NFC手機車票類型。

數據倉庫：分票種統計的相關分析主題需增加NFC手機車票類型進行統計分析的功能。

4 小結

文章描述了手機支付原理，介紹了國內NFC手機支付的主要方案，并系統的說明了NFC手機支付在地鐵AFC系統應用AFC系統各層級所需要做的改造。

近場支付技術已經成為移動支付領域較快捷、安全的移動支付技術。目前，北京地鐵、上海地鐵和廣州地鐵都是采用SWP-SIM方案實現NFC手機支付。伴隨著NFC功能智能手機普及和移動支付技術的完善，近場支付技術將給消費帶來更多便利。我們相信， NFC移動支付將會在軌道交通行業有更多的應用。

參考文獻

[1].雷洪斌. 基于NFC技術的移動支付研究綜述[J]. 軟件導刊， 2007， 1（17）： 1-5

[2].邱華瑞， 張寧， 徐文， 何鐵軍. 城市軌道交通自動售檢票系統架構體系研究。[J]. 都市快軌交通， 2014， 1（2）： 2-4

[3].解麗娜. 基于NFC和SIM卡結合的手機支付方式[J]. 中國信息化， 2014， 1（17）： 2-4

[4].解麗娜. NFC技術在公交卡中的應用[J]. 中國新通信， 2014， 1（13）： 1-3

[5].劉健. NFC技術應用于城市一卡通的前景研究[J]. 企業科技與發展， 2014， （12）： 1-2

[6].王淼。NFC技術原理與應用.背景.化學工業出版社，2014.5

作者簡介

李吳（1987-），男，漢族，碩士研究生，城市軌道交通工程師，工作單位：廣州市地下鐵道總公司，任職部門：運營事業總部線網管控中心，研究方向：交通運輸管理