基于NFC手機的跨域交通卡移資應用技術的研究

何建兵，徐 鋒，冷夢甜

(廣東嶺南通股份有限公司，廣東 廣州 510110)

0 引言

城市智能公交卡系統是以交通一卡通為運行載體，以智能IC卡為主線，連接公交、地鐵、的士、輪渡等公共交通工具以及用戶、銀行的信息管理系統。隨著用戶跨區出行的頻率增加，建立跨區跨域的公共交通體系是目前公共交通的發展方向之一[1]。

2012年12月31日，國務院印發了《國務院關于城市優先發展公共交通的指導意見》，提出了保障公共交通路權優先、優先發展城市公共交通的意見要求，并且指示在“十二五”期間，全國將全面推廣普及城市公共交通“一卡通”建設，加快其在城市中不同交通方式中的應用，逐步實現公共交通“一卡通”的互聯互通[1-3]。

隨著網絡、信息技術的發展和NFC手機的逐漸普及，用戶通過TSM平臺將各城市或區域的交通卡下載到同一NFC手機上，方便跨區出行時享受各區域的公共出行服務[4-5]。由于同一個手機內多張交通卡是完全獨立的，當默認交通卡余額不足時將需要進行充值，無法從其他異地交通卡里進行扣款，從而不利于用戶使用體驗的提升，制約著跨區域公共交通互聯互通的發展。

按照GP技術規范，兩個或者多個需要隱私選擇權限的應用無法自動切換[1，6-11]。因此當用戶發現所使用區域A的交通卡A余額不足無法消費時，解決方法除了對交通卡A進行充值再消費外，還可以手動切換有余額的其他交通卡進行消費，但是該方法操作流程復雜，不利于交通一卡通的推廣與應用[12]。

1 研究內容

各城市的交通卡應用都有自己的定制(私有)指令，且與GP技術規范是有沖突的，如果按照GP開發相應的應用，這些有沖突的指令返回的內容就會與預期值不一致，造成兩個或者多個交通卡應用之間無法協調[13-14]。

圖1 跨域交通卡定制指令轉化和接收圖

針對上述問題，可以通過轉化定制指令的方案來解決，如圖1所示，當終端發出定制指令時，手機內的CLF收到定制指令做相應的轉化處理后，再轉發給GP平臺，最后由GP平臺將轉化處理的定制指令發送至各城市交通卡應用，完成了各城市交通卡應用之間的互通。通過轉化后的定制指令保證了同一臺NFC手機多個應用間的兼容互通，在符合GP技術規范的基礎上，使兩個或者多個需要隱私選擇權限的應用能實現自動切換。

在此方案的基礎上，當用戶發現所使用區域A的交通卡A余額不足無法消費時，如果交通卡B內余額不為0，按照“對交通卡B做一次按B標準聯機消費，再對交通卡A做一次按A標準的聯機充值”的方法將交通卡B內余額轉入交通卡A內，流程如圖2所示。這種方案能夠減少用戶的操作，提升用戶的使用體驗。

圖2 移資簡易流程圖

2 技術實現方案

2.1 系統實現的具體步驟

本系統提供了一種基于NFC手機的跨域交通卡移資應用技術方法，其應用于默認交通卡余額不足時通過其他區域交通卡的余額進行充值而繼續消費應用的情況，其包括以下步驟：

(1)當用戶在區域A默認使用A手機交通卡且余額不足時，手機后臺接收消費終端反饋的信息后，由A聯機消費后臺自動向移資換卡后臺發起移資申請。

(2)移資換卡后臺在通過手機端的指令確認其他區域交通卡(如B或者C)是否余額充足，若B余額充足，向B聯機消費后臺進行余額移資申請，然后實現對B手機交通卡的余額遷出，再由B聯機消費后臺向移資換卡后臺進行余額移資消費操作。步驟(2)具體包括以下步驟：

①NFC手機端接收移資換卡后臺所下發的移資指令后，選取與確認有余額的區域B/C交通卡，且按照從余額較多的交通卡開始選取；

②確認好區域B/C交通卡后，向該區域的聯機消費后臺發起余額移資消費操作，把B/C交通卡的全部余額通過消費渠道進行資金遷出。

(3)移資換卡后臺完成余額移資消費操作后，向A聯機充值后臺發起余額移資充值操作，把余額從B聯機消費后臺的消費渠道向A聯機充值后臺的充值渠道進行資金遷移，然后由A聯機充值后臺對A交通卡進行余額遷入。步驟(3)具體包括以下步驟：

①B/C聯機消費后臺完成資金遷出后，移資換卡后臺將向A聯機充值后臺發起余額移資充值操作；

②余額移資充值操作通過A聯機充值后臺的充值渠道把余額資金遷入到A交通卡，并完成相應的寫卡操作。

(4)當在區域B默認使用B交通卡余額不足時，同理亦可實現對B交通卡的移資操作。

2.2 系統的組成模塊

本系統提供了基于NFC手機的跨域交通卡移資服務應用體系，應用于上述所描述的基于NFC手機的跨域交通卡移資應用，其包括以下模塊：

(1)NFC手機端：主要是指具有NFC功能的、具備空中發卡功能的城市交通卡應用手機設備。

(2)消費終端：主要是指符合交通一卡通應用需求的、可允許進行刷卡消費的POS設備。

(3)聯機消費后臺：主要是指通過互聯網通信技術實現與各消費終端數據對接的統一化、標準化的業務處理與數據處理系統。

(4)聯機充值后臺：主要是指通過互聯網通信技術實現與各充值終端數據對接的統一化、標準化的業務處理與數據處理系統。

(5)移資換卡后臺：主要負責與聯機消費后臺、聯機充值后臺進行數據對接，協調消費與充值兩后臺間的資金流通和數據轉換，以完成余額的遷移操作。

系統的組成模塊如圖3所示。

3 技術安全性分析

3.1 手機的ESE安全分析

ESE(嵌入式安全芯片)是一種在NFC終端內直接嵌入安全芯片的移動支付解決方案，是基于硬件的交通卡模式。掩膜Java cos及Applet的ESE模塊可使NFC終端實現近場支付、遠程支付等金融支付功能，支持UPCARD(用于大額支付的銀行卡)、PBOC借貸記(銀聯借貸卡)、QPBOC(快速借記/貸記非接觸式支付卡)、電子現金等金融支付應用，是一種安全的移動支付解決方案。

圖3 跨域交通卡移資系統模塊圖

3.2 移資過程的安全分析

若同一NFC手機內既有A區域交通卡，又有B區域交通卡，將A區域交通卡上的余額移資到B區域交通卡內，即是對A區域交通卡進行了一筆聯機消費，對B區域交通卡進行一筆同等金額的聯機充值。

所有的消費和充值過程都是在各自區域交通卡密鑰體系內完成，各自的密鑰體系能夠保證消費和充值過程的安全；而移資換卡后臺只是作為一個信息交互的中間平臺，不涉及消費和充值過程，避免了兩者的密鑰體系相互滲透。移資過程是先建立安全通道(如圖4所示)，再進行數據的傳輸(如圖5所示)，保證了移資過程中的安全。

圖4 安全通道建立流程

4 技術優勢和應用場景

4.1 技術優勢

跨域交通卡移資應用是基于成熟的空中充值和聯機消費技術，充分利用移資換卡后臺這個中間信息交互中心，完成相關信息的共享和不同密鑰體系交通卡資金轉移。

該技術具有后臺程序快速執行、操作簡單、移資安全等優勢，能夠在推廣過程中使用戶和手機廠商、一卡通公司等快速地達成一致，提高用戶的使用體驗。

4.2 應用場景

鑒于目前NFC手機的普及，跨區域來往人員增加，公共交通包括公交、地鐵的便利性都有很大提升，故能為很多跨區域頻繁來往人員提供方便，實現同一手機中多張交通卡余額資金的相互遷移，當默認交通卡余額不足時，用戶可開通資金遷移充值的服務應用功能，提升了用戶使用體驗。

圖5 交易數據傳輸流程

5 結論

本文通過分析移資過程等提出了一種基于NFC手機的跨域交通卡移資應用技術方法，在同一臺NFC手機上實現異地交通卡卡內余額相互自動地在線移資應用，解決多張交通卡余額資金無法共享使用的問題。該方案能夠提高手機一卡通用戶的使用體驗，進一步提高了用戶的黏性。依據此思路，除了不同密鑰的交通卡之間能夠實現移資，后續可研究不同領域交通卡之間資金轉移的技術問題等。