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NFC技术在轨道交通AFC系统的研究和应用

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摘要：城市轨道交通自动售检票（AFC）系统与乘客刷卡支付乘车息息相关，随着轨道交通创新便民运营理念的深入，移动支付将智能支持轨道交通的快速发展。文章介绍了手机支付的概念和国内典型NFC手机支付方案，并结合具体的AFC系统架构，开展NFC移动支付在轨道交通的应用研究。

关键词：手机支付；城市轨道交通；自动售检票系统；刷卡支付

1 NFC手机支付概述

手机支付[1]，是以手机作为支付介质，并通过移动互联网络开展的一种移动电子支付业务。移动手机支付三个需要解决的基本问题：

（1）完成非接触通讯（2）方便金融机构（或支付机构）发卡（3）足够的安全性

NFC技术满足：

（1）NFC完成近场通讯（2）SE模块负责安全（3）发卡流程由金融（支付）机构主导控制。

NFC技术完好的解决了移动手机支付所需的三个基本条件，因而成为了移动手机支付技术方案的首选。

2 国内典型NFC手机支付方案介绍

NFC手机方案根据SE所处的位置不同分为：SE在手机中，称为NFC全终端方案，图1（1）为全终端原理；SE在SD中，称为SWP-SD方案，图1（2）为SWP-SD原理；SE在SIM中，即SWP-SIM方案[4]，图1（3）为SWP-SD原理。

ISO7816手机终端NFC芯片SPI/Uart/I2C基带处理器NFC处理器天线SIM卡内置SE模块可加载应用SWPISO7816UICC card手机终端NFC芯片SPI/Uart/I2C基带处理器安全模块可加载应用NFC处理器NFC-WI天线SD interface手机终端SPI/Uart/I2C基带处理器NFC处理器天线SWPNFC芯片SD CONTROLSENandFlash图1.三种方案原理对比（1）全终端方案原理（2）SWP-SD原理（3）SWP-SIM原理

3 NFC移动支付在轨道交通的应用

3.1 应用满足条件

NFC手机支付在地铁应用需同时满足：（1）自动检票机端具备NFC支付功能的读写器模块，（2）具备NFC支付功能的手机，（3）支持NFC支付数据的传输（4）NFC支付数据和银行及运营商之间对账。AFC系统[2]与手机支付系统对接的架构如图2。

从图2可以看出， AFC系统[2]与手机支付TSM平台的对接分为几个部分。

卡片端技术对接：需满足既有地铁AFC业务标准需求，同时满足地铁业主既有运营条件。

读写器模块对接：基于NFC技术的读写卡操作调整，以满足新票卡的消费和充值。

后台系统清分对账：AFC系统与手机支付平台数据对接，完成发生交易数据清分对账[3]。

3.2 AFC系统架构

传统AFC系统架构如图3，基本由5大部分组成。如图3所示。将移动支付应用在AFC系统后， AFC新架构系统架构

发卡：包括人工发卡终端、自动售票机及银联TSM平台等，实现发卡功能。

乘车信息采集：包括地铁进、出口道闸等设备，用来采集乘客乘车信息，以提供给结算服务器进行结算。乘客可使用智能手机（支持NFC功能）或一卡通乘车。

结算服务器：根据采集到的乘车信息进行本次乘车费用的结算，然后通过道闸进行扣费操作，并发送结算信息至数据库服务器以便存储。

数据库服务器：用来存储乘客乘车交易信息及信息结算。

管理服务器：主要负责卡信息、人员信息、设备信息的管理，确保AFC系统稳定、安全、可靠、有序运行。

3.2.1卡片端的对接

软件上：AFC系统接口，新增手机车票票卡类型，定义手机车票交易数据格式和交易类型。图6.1描述了移动终端的软件设计架构。硬件上：完成移动支付，需完成移动终端改造，SWP-SIM原理[6]如图6.2所示。

NFC支付应用NFC-APIAndroidNFC APIJ2MEJSR257SIM/SE APIOenMobileAPIJ2MEJSR177NFC协议栈访问控制RILCLF基带处理器SWP SIM卡ISO 7816-4基带处理器/应用处理器CLF（非接触前端）VCCRSTCLKGNDSWPI/O

3.2.2读卡器端的对接

读写器模块的修改：基于NFC技术的读写卡操作调整，以满足消费和充值的需求。图7是移动终端在地铁使用的脱机交易流程。

3.2.3清算系统和手机支付系统数据交互

轨道交通使用NFC手机车票[5]产生交易数据，需与轨道交通系统清算中心进行数据交换。若不走已有的数据交换通道，则必须新增数据交换通道，在ACC增加数据交换服务器、防火墙等设备，并租用专用通信线路。图9展示新增通道清算系统（ACC）和移动支付系统数据交互架构图。

清算系统：需要增加对新票卡类型交易进行数据格式转换、打包压缩送出，增加相应清算中心清算后的对账数据进行入库和统计处理。增加报表子系统对该票卡类型的统计报表。

ACC报表系统：增加NFC手机车票票卡类型的报表统计功能。

LCC系统：增加NFC手机车票类型的报表统计功能

SC报表：分票卡类型统计的相关报表均需进行修改，增加NFC手机车票类型。

数据仓库：分票种统计的相关分析主题需增加NFC手机车票类型进行统计分析的功能。

4 小结

文章描述了手机支付原理，介绍了国内NFC手机支付的主要方案，并系统的说明了NFC手机支付在地铁AFC系统应用AFC系统各层级所需要做的改造。

近场支付技术已经成为移动支付领域较快捷、安全的移动支付技术。目前，北京地铁、上海地铁和广州地铁都是采用SWP-SIM方案实现NFC手机支付。伴随着NFC功能智能手机普及和移动支付技术的完善，近场支付技术将给消费带来更多便利。我们相信， NFC移动支付将会在轨道交通行业有更多的应用。

参考文献

[1].雷洪斌. 基于NFC技术的移动支付研究综述[J]. 软件导刊， 2007， 1（17）： 1-5

[2].邱华瑞，张宁，徐文，何铁军. 城市轨道交通自动售检票系统架构体系研究。[J]. 都市快轨交通， 2014， 1（2）： 2-4

[3].解丽娜. 基于NFC和SIM卡结合的手机支付方式[J]. 中国信息化， 2014， 1（17）： 2-4

[4].解丽娜. NFC技术在公交卡中的应用[J]. 中国新通信， 2014， 1（13）： 1-3

[5].刘健. NFC技术应用于城市一卡通的前景研究[J]. 企业科技与发展， 2014，（12）： 1-2

[6].王淼。NFC技术原理与应用.背景.化学工业出版社，2014.5

作者简介

李吴（1987-），男，汉族，硕士研究生，城市轨道交通工程师，工作单位：广州市地下铁道总公司，任职部门：运营事业总部线网管控中心，研究方向：交通运输管理

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