摘要：NFC的概念提出已有近十年了，但在手機上批量加載NFC功能，則是始于2012年。本質(zhì)上，NFC是成熟技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用，NFC的十年發(fā)展及推進之路，主要還是商業(yè)模式的探索之路。尤其是NFC的卡片模擬功能，其主要的應(yīng)用場景為移動支付，本文通過探討一機通概念，在基本不額外增加NFC成本的前提下，在手機上集成多個SE卡槽，使得多種應(yīng)用可以集成在一個手機上，為產(chǎn)業(yè)鏈的各方在NFC卡片模擬方面實現(xiàn)合作共贏提供了一種可行性。
1. NFC卡片模擬的現(xiàn)狀與問題
標(biāo)準(zhǔn)的NFC應(yīng)用支持三種模式：卡片模擬、讀卡器以及點對點通信。自2012年開始，NFC功能在手機上越來越普及，NFC技術(shù)經(jīng)過了近10年的積累，目前看來，成為手機的標(biāo)配應(yīng)該是大勢所趨了。
所謂卡片模擬，就是將NFC終端整體上模擬成為一張卡片接受讀卡器訪問。NFC卡片模擬功能在國內(nèi)得到了各大移動運營商、銀聯(lián)和第三方支付公司的關(guān)注，在過去的幾年中，移動通信、金融、交通等各領(lǐng)域紛紛開展了基于NFC手機的卡片模擬技術(shù)研究及應(yīng)用試點，這些技術(shù)研究取得了很多的成果，業(yè)界也提出了很多技術(shù)解決方案，但在具體的應(yīng)用上也遭遇了不少問題，概括起來可以分為幾大類：技術(shù)問題、可用性問題、適用性問題、售后服務(wù)問題和多應(yīng)用合一的問題等，而且這些問題又相互交織在一起。
1.1. 技術(shù)問題
技術(shù)問題首先是技術(shù)方案的選擇，用戶(無論是最終用戶還是應(yīng)用提供方)大多期望在不改造手機的情況下在手機上實現(xiàn)卡片模擬功能，從目前的實際試點情況來看，在不改造手機的情況下實現(xiàn)卡片模擬功能還是受到了很多方面的限制，比如終端的適用性，可靠性等。因此，重新設(shè)計手機，使得NFC功能成為手機整體設(shè)計的一部分，是解決NFC應(yīng)用普適性的重要步驟。隨著國際國內(nèi)知名品牌紛紛推出帶有NFC功能的手機，可以說，手機的改造本身已經(jīng)不是一個問題了。
另一方面，無論選擇哪種技術(shù)方案，技術(shù)問題的核心是射頻性能，即如何在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、空間受限的手機上實現(xiàn)卡片模擬所需要的良好射頻性能，從這一點來說，技術(shù)問題最終體現(xiàn)在可用性上面。
1.2. 可用性
可用性是用戶的重要體驗，也是決定NFC應(yīng)用是否成功的關(guān)鍵之一，具體來說，可用性包括：
1) 最終用戶所感受到的可用性
最終用戶將手機終端作為卡片使用時，用戶體驗非常關(guān)鍵，特別表現(xiàn)在卡片的非接觸操作性能是否能夠真正做到瀟灑一揮。國內(nèi)的非接觸IC卡應(yīng)用經(jīng)過了多年的發(fā)展，積累了各種各樣的讀卡終端，終端之間的射頻性能難免存在差異，作為后來者的NFC終端模擬卡片，應(yīng)當(dāng)與現(xiàn)有系統(tǒng)中的讀卡器有良好的兼容性。而在實際操作中，這是一個技術(shù)難點。
2) 應(yīng)用發(fā)行方所感受到的可用性
手機作為卡片模擬時，必須要由應(yīng)用發(fā)行方通過某種方式對SE進行發(fā)行，方可使用。SE在手機上的不同接入模式會導(dǎo)致不同的應(yīng)用發(fā)行模式。機卡分離方案下，應(yīng)用發(fā)行方只需要對SE進行獨立發(fā)行即可，而在機卡一體的方式下，應(yīng)用發(fā)行方將對整個手機進行發(fā)行，這種操作模式面臨一系列的問題，包括：
手機的物流運送：手機的價值較高，因此，會帶來較高的物流與管理成本；
無電池不拆包裝發(fā)行：新手機一般都是電池外置、包裝完整的，這就要求發(fā)行過程中不拆包裝，不加裝電池。從目前帶有NFC功能的手機來看，很多手機的NFC天線都是做在電池上的，因此，不帶電池是無法發(fā)行的；
發(fā)行與銷售的先后關(guān)系：如果是先發(fā)行后銷售，那賣不出去怎么辦；如果是先銷售后發(fā)行，銷售了之后應(yīng)用發(fā)行方如何來信任這個手機；
多家應(yīng)用合一：發(fā)行的過程會多次重復(fù)，因此，上述的問題會成倍增加。
為了解決上述的問題，有廠商和應(yīng)用發(fā)行方提出空中發(fā)行的思路，即能夠通過空中通道，將應(yīng)用下載到SE中去。這種方案解決了發(fā)行的問題，但在售后服務(wù)方面仍然面臨困難。
1.3. 適用性
NFC手機終端作為卡片模擬應(yīng)用，其最吸引人的一點是出門只要帶手機就行了。我們?nèi)粘Ｉ钪兴玫降闹悄芸ǚN類繁多，用途也非常廣泛，這些應(yīng)用由不同的主管機構(gòu)和應(yīng)用提供商發(fā)行，有些是企業(yè)行為，有些是行業(yè)行為，有些具備全國統(tǒng)一的規(guī)劃，有些是全行業(yè)的統(tǒng)一規(guī)劃，每張卡又都具備不同的發(fā)行主體，整個卡片應(yīng)用行業(yè)形成了比較完善的產(chǎn)業(yè)鏈和利益鏈。
手機作為卡片模擬應(yīng)用，是智能卡應(yīng)用的后來者，本質(zhì)上是一種新型的卡片模式，因此，手機作為卡片模擬應(yīng)該要主動去適應(yīng)已有的應(yīng)用環(huán)境，而非去重構(gòu)現(xiàn)有的應(yīng)用環(huán)境和產(chǎn)業(yè)鏈，這樣才能夠快速切入市場。在已有市場和應(yīng)用中，卡片的發(fā)行權(quán)是利益的重要環(huán)節(jié)，因此，手機作為卡片模擬應(yīng)用如果想進入現(xiàn)有的應(yīng)用領(lǐng)域，應(yīng)該要充分尊重現(xiàn)有應(yīng)用的卡片發(fā)行權(quán)，而非取而代之。取而代之容易處處碰壁。
1.4. 售后服務(wù)問題
智能卡應(yīng)用有一套成熟的售后服務(wù)流程，涵蓋故障識別、補發(fā)卡、應(yīng)用轉(zhuǎn)移等環(huán)節(jié)。當(dāng)手機作為智能卡使用時，手機的特征可以分解為手機＋智能卡，手機具有自身的價值較高，基本不可擺脫，具有一定的更新頻率等特點，而智能卡被賦予高安全性的特點，并且相對于手機來說，硬件價值很低。當(dāng)兩者結(jié)合之后，售后服務(wù)的問題開始復(fù)雜化了。手機換了，會導(dǎo)致智能卡功能的轉(zhuǎn)移，手機壞了需要維修，會對智能卡的安全性構(gòu)成威脅(例如，如果SE上具備了銀行卡功能，甚至是個人身份認(rèn)證功能，需要充分考慮手機維修的時候保證銀行卡功能的安全性)。當(dāng)多應(yīng)用合并在一起的時候，售后服務(wù)的工作復(fù)雜度會迅速上升。
1.5. 多應(yīng)用合一的問題
除了已經(jīng)存在的應(yīng)用服務(wù)提供商之外，新的應(yīng)用也在不斷推出，為了方便持卡人，也為了降低應(yīng)用的成本，目前經(jīng)常提的一個思路是一卡多用，例如：社保與銀行應(yīng)用合并在一張卡上，交通卡功能與銀行卡功能合并在一張卡上等等。這些應(yīng)用有許多成功的例子，但在成功的背后，往往是漫長的商談過程、測試過程，商談的結(jié)果往往是成功的少，失敗的多。究其原因，不外乎安全性、控制權(quán)、發(fā)行流程等等方面無法達成一致，其核心是利益問題和責(zé)任問題。
2. 從一卡通走向一機通
2.1. 何謂一機通
所謂一卡通，往往是期望一卡搞定所有事情，這一思路在相對獨立的應(yīng)用環(huán)節(jié)中還是非常成功的，這其中有以單位為主體的應(yīng)用，比如校園一卡通、企業(yè)一卡通等，也有以行業(yè)為主體的應(yīng)用，有交通一卡通等，還有以地理范圍為標(biāo)識的應(yīng)用，比如城市一卡通。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)及其應(yīng)用的發(fā)展，應(yīng)用的發(fā)起者還希望給予一卡通更加廣泛的含義，希望能夠?qū)崿F(xiàn)跨單位、跨行業(yè)、跨地域的應(yīng)用，由此出現(xiàn)了多應(yīng)用加載在一張卡上的需求。如前所述，隨著應(yīng)用的增加，面臨的問題也越多。
NFC手機作為卡片模擬的功能，為多應(yīng)用合一提供了非常好的技術(shù)基礎(chǔ)，簡單地說，就是化一卡通為一機通。在一機通的概念下，NFC手機可以支持一機多卡，而智能卡又可以支持一卡多用。
2.2. 一機通的終端結(jié)構(gòu)
一機通的邏輯概念圖如下圖所示：
一機通的概念示意圖
簡單來說，一機通指的是在NFC終端上加載多個SE，每個SE可以是獨立的物理實體，SE之間相互獨立，互不干擾，NFC終端可以通過CLF控制選擇不同的SE進行訪問。
一機通的概念可以將NFC終端所支持的各種卡片模擬模式、已發(fā)行的和未發(fā)行的各種應(yīng)用、利益沖突的各方高度統(tǒng)一起來，形成一個共同應(yīng)用平臺。
2.3. 一機通特點
一機通具有如下的特點：
1) 實現(xiàn)多種卡片模擬方案的高度統(tǒng)一
一機通的概念下，可以將多個SE集成在同一終端上實現(xiàn)，這樣，各種不同技術(shù)形式、不同應(yīng)用的智能卡都可以存在于同一NFC終端上。
復(fù)旦微電子集團CLF芯片F(xiàn)M1930支持SWP、eSWP、7816、非接觸通信、NFC-WI等多種SE接口模式，并且SWP和eSWP均為三路，可以非常好地支持一機通的概念。基于FM1930芯片的NFC終端作為一機通概念的卡片模擬應(yīng)用時，其結(jié)構(gòu)如下圖所示：
基于FM1930的一機通概念示意圖
一機通概念下，不同SE單元可以直接焊接在主板上，形成機卡一體的方案，也可以做成接插件的方式，插入相應(yīng)的卡槽中，構(gòu)成機卡分離的方案。
2) 支持成熟應(yīng)用向NFC終端上無縫轉(zhuǎn)移
在一機通概念下，已有的成熟應(yīng)用可以輕松轉(zhuǎn)移到NFC終端上。例如，復(fù)旦微電子集團推出的SWP接口或者NFC-WI接口的雙界面交通卡，此類卡被加工成標(biāo)準(zhǔn)7816接口形式，在交通卡公司按照普通卡的流程獨立發(fā)行，之后由手機用戶插入到支持一機通模式的手機中，即可在現(xiàn)有的交通卡應(yīng)用環(huán)境中使用。
從上面的例子我們可以看出，一機通的概念下，卡片發(fā)行過程和用卡過程與現(xiàn)有普通卡交通卡是兼容的，因此，一機通概念很好地支持成熟應(yīng)用向NFC終端的無縫轉(zhuǎn)移，除了適當(dāng)改變卡片的外形，并在發(fā)行環(huán)節(jié)中增加適當(dāng)?shù)膴A具之外，不涉及任何消費環(huán)境和發(fā)卡流程的改造，同時利用手機的通信能力，進一步擴展了卡片的應(yīng)用環(huán)境和充值環(huán)境。
3) 支持多應(yīng)用在同一NFC終端上并存
由于支持多SE共存于同一NFC終端上，每個SE是完全獨立的，自然而然，同一NFC終端上可以實現(xiàn)多應(yīng)用并存，而且多個應(yīng)用之間可以完全獨立，不受另外應(yīng)用的影響。相應(yīng)地，不同應(yīng)用提供商之間的安全性問題、發(fā)卡主動權(quán)問題、發(fā)卡及卡片成本承擔(dān)問題、控制權(quán)問題、發(fā)卡流程問題等輕松化解，不復(fù)存在。
4) 面向未來，支持應(yīng)用的無限擴展
支持多SE、SE可插拔等特點使得NFC終端成為了一個SE載體，因此，終端用戶可以自行隨意在終端上增加、變更、或者減少SE，從而調(diào)整終端上所加載的應(yīng)用，而且這種調(diào)整不受應(yīng)用自身特點的限制，只要加載應(yīng)用的SE符合相應(yīng)的接口規(guī)范，就可以在NFC終端上正常使用。這樣，基于一機通概念的NFC終端可以非常方便地面向未來，擴展應(yīng)用。
5) 化解了多種矛盾
在NFC終端作為卡片模擬的一般方案中存在多種矛盾或者不同選擇，基于一機通的概念，這些矛盾或者選擇都可以得到化解或者統(tǒng)一：
i. 到底是機卡一體還是機卡分離
NFC終端到底是機卡一體還是機卡分離，不同的利益方有不同的看法和需求，一機通的概念將機卡一體和機卡分離統(tǒng)一在一起，兩種方案在同一NFC終端上可以并存。
ii. 將不同應(yīng)用提供商之間的關(guān)系由對立轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一
一機通的概念和結(jié)構(gòu)使得不同應(yīng)用提供商的利益之爭消弭于無形，不同應(yīng)用提供商之間不再有核心利益的沖突，應(yīng)用提供商之間如能合作，則可以在同一張卡上加載各自的應(yīng)用，如果不能達成合作，完全可以分道揚鑣。不同應(yīng)用提供商可以共享同一個終端平臺，提升可供用戶選擇的應(yīng)用數(shù)量，因此，總體上，一機通概念支持大家共存共榮，共同促進，做大市場，推動NFC手機應(yīng)用向前發(fā)展。
iii. 降低了最終用戶的用卡成本
一機通的概念是否會增加最終用戶的成本，答案是否定的。與一機通對應(yīng)的是一卡通，即在一張卡上加載多應(yīng)用，此特征對SE在空間大小、安全性基本等方面就大不就小、就高不就低，整體上提高了SE的成本，對于用戶來說，SE上所規(guī)劃的每個應(yīng)用并不都是自己想要的，用戶會變相為自己不需要的功能買單，承擔(dān)不必要的成本。另外，一卡多用由于在管理、發(fā)行、服務(wù)等方面的復(fù)雜性提高了相應(yīng)的運營成本，這些成本最終都是要轉(zhuǎn)移到用戶頭上的。
一機通的概念下，用戶所需要的全部應(yīng)用可能是由多個SE組合而成的，每個SE的成本都與用戶的實際需要相吻合，用戶按需購買(或者由應(yīng)用提供商提供)，因此，整體上用戶可以享受較低成本和較高質(zhì)量的服務(wù)。
iv. 最終用戶擁有了應(yīng)用選擇權(quán)
一機通的方式下，用戶擁有了應(yīng)用的最終選擇權(quán)和決定權(quán)，用戶可以根據(jù)自身需要，選擇合適的應(yīng)用，從而避免讓用戶覺得某些應(yīng)用是被強行搭賣的。
2.4. 一機通需要進一步解決的問題
2013年，復(fù)旦微電子集團推出NFC手機樣機，對一機通概念進行了完美驗證。同時，為了推動一機通概念繼續(xù)前行，仍然有一些涉及行業(yè)整體規(guī)范性的問題需要繼續(xù)解決，這些問題包括：
1) 定義統(tǒng)一的SE物理接口標(biāo)準(zhǔn)
一機通的特點在于多SE以多種接口形式共存，并且可插拔，因此，定義統(tǒng)一的SE物理接口可以使SE的使用和更換大為方便，就像電腦的硬盤，因為具備了規(guī)范的物理接口，移動硬盤在不同電腦上自由地接插使用。目前可以考慮的SE物理接口有：
基于SIM卡槽形式的SWP/eSWP接口；
基于SIM卡槽形式的7816接口；
基于SD卡槽形式的SWP/eSWP接口；
基于SD卡槽形式的7816接口；
基于13.56MHz射頻通信的SE接口，目前國內(nèi)使用最多的是ISO/IEC 14443A規(guī)范。
2) 規(guī)范NFC終端的射頻性能及電氣特性
非接觸應(yīng)用的核心問題之一是射頻兼容性問題。無論作為卡片模擬方式、讀卡器方式、還是點對點通信方式，NFC終端的射頻性能都是NFC應(yīng)用的關(guān)鍵點，因此，有必要規(guī)范NFC終端的射頻性能及其電氣特性，提高NFC應(yīng)用的兼容性和可用性。
3) 基于多SE的情況定義統(tǒng)一的SE應(yīng)用選擇規(guī)范
多SE意味著多應(yīng)用，因此，如何方便地選擇某一個應(yīng)用，是一項重要的用戶體驗。選擇應(yīng)用包括兩個方面：外部讀卡器如何選擇位于不同SE上的不同應(yīng)用，以及NFC終端如何選擇具體的應(yīng)用。應(yīng)用選擇應(yīng)該考慮如下的問題：
建立統(tǒng)一的應(yīng)用AID構(gòu)造規(guī)則，并根據(jù)此規(guī)則選擇不同的應(yīng)用。就像我們在Windows操作系統(tǒng)下選擇文件一樣，“硬盤符＋文件路徑＋文件名”唯一并且準(zhǔn)確地描述了一個文件。
構(gòu)建存在的應(yīng)用AID列表，并建立讀卡器獲取應(yīng)用AID列表的規(guī)范流程，以方便讀卡器獲得一機通所支持的所有應(yīng)用列表。
設(shè)置默認(rèn)的缺省應(yīng)用。用戶可以在終端上設(shè)置一個或幾個默認(rèn)的缺省應(yīng)用以及缺省應(yīng)用的選擇規(guī)則，供讀卡器選擇相應(yīng)的應(yīng)用。
4) 定義手機端對SE進行訪問的統(tǒng)一API
一機通具有通用性和成為公共平臺的重要一環(huán)是在NFC終端上建立對SE進行訪問的統(tǒng)一API接口。當(dāng)然，這種API接口也應(yīng)當(dāng)包括NFC終端的讀卡器功能及點對點通信功能。
3. 復(fù)旦微電子集團一機通概念的試點及其效果
2012年，復(fù)旦微電子集團推出一機通的概念，并于2013年上半年推出了一機通概念NFC手機，對一機通概念進行了有效地展現(xiàn)與驗證，這批手機有如下的特點：
手機為TD-CDMA/GSM制式，Android操作系統(tǒng)，4.3吋屏幕。
手機支持NFC的標(biāo)準(zhǔn)功能，包括卡模擬，讀卡器和點對點通信。
手機支持一機通的概念，CLF通過SWP/eSWP接口連接了SIM卡、SD卡和第三方7816接口卡共三個卡槽。在第三方7816接口卡槽上面，除了SWP/eSWP接口之外，還連接了7816接口和NFC-WI接口。
手機在上海交通卡進行了試點，并開通了空中充值業(yè)務(wù)，效果良好。
除上海交通卡之外，手機還在其他多個城市的一卡通環(huán)境中進行了測試，驗證是可用的，進一步的測試工作仍在進行中。
到目前為止，一機通概念的手機分別在展訊、聯(lián)芯、高通的平臺上具備了樣機。試點手機如下圖所示：
4. 總結(jié)
自2006年開始，復(fù)旦微電子集團致力于NFC技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用推廣。2012年，復(fù)旦微電子集團提出的一機通概念為NFC終端的卡片模擬應(yīng)用提供了一個良好的基礎(chǔ)平臺結(jié)構(gòu)，一機通可以將機卡一體、機卡分離的需求統(tǒng)一在一起，將不同應(yīng)用提供商的利益由對立轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一，兼顧已有應(yīng)用和未來的擴展應(yīng)用。同時，復(fù)旦微電子集團推出的新一代NFC芯片F(xiàn)M1930因為同時具備連接多個SE的能力，可以很好地支持一機通概念的實現(xiàn)。2013年，復(fù)旦微電子集團推出一機通概念驗證機和驗證的空中充值平臺，并在多個交通卡應(yīng)用環(huán)境中進行了驗證與測試。從復(fù)旦微電子集團的角度來看，我們希望提供一整套的完整技術(shù)解決方案，一個可以實際應(yīng)用的市場，一個客戶端應(yīng)用演示App以及一個驗證應(yīng)用的后臺系統(tǒng)，來推動整個一機通概念和NFC手機的實際應(yīng)用。
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