(上海仪电物联技术股份有限公司上海200233)
摘要我国很多城市发行了公共交通卡，可以乘坐公交车，轨道交通，出租车甚至摆渡船。使广大市民可以一次购卡、多次充值使用而不用再每次排队购票，为乘客提供了方便快捷的出行体验。但近年来随着移动互联网以及智能手机支付的普及，很多人外出时已经不带现金和钱包，因此公共交通卡的携带已经渐渐成为一种负担。本文主要介绍近场通讯技术（NFC）以及其在城市交通卡领域的应用，利用近场通讯技术将手机模拟成公共交通卡，真正实现仅需携带手机出行的目标。
关键词近场通讯NFC城市交通卡
0引言
随着我国城市化进程的不断加剧以及人们环境保护意识的增强，越来越多的城市开始鼓励市民乘坐公共交通工具来出行，而不是乘坐私家车。为了使广大市民更加方便快捷的乘坐公共交通工具，很多城市发行了本市的公共交通卡。近年来随着移动互联网以及智能手机支付的普及，很多乘客外出时已经不携带现金和钱包而公共交通卡通常是放在钱包中的，因此实体交通卡的携带似乎已经渐渐成为了人们出行的一种负担。本文将首先介绍简单近场通讯技术（NFC），然后结合实际案例介绍近场通讯技术在城市交通卡领域的应用，包括利用近场通讯技术将手机模拟成公共交通卡，通过手机对模拟的交通卡进行开卡、充值等业务操作而无需去营业网点或者交通卡的自助终端上操作，真正实现无需携带实体交通卡的目标。
1近场通讯技术
近场通讯技术（NFC）英文全称NearFieldCommunication，顾名思义，是一种短距离的通讯技术，它以磁场感应为基础，可以在短距离（通常为2-3厘米内）简单、高效、安全地交换数据。如今大部分厂商的旗舰手机型号上都已经加入了NFC模块，以使手机支持NFC功能。由于近场通讯的安全性与便捷性，在手机端的移动支付领域应用广泛，比如苹果公司的ApplePay，Google公司安卓系统中的AndroidPay等，都是基于近场通讯技术的移动支付手段。另外各手机厂商也推出了自己包装的各种Pay产品，例如华为的HuaweiPay，三星的SamsungPay等，其本质都是近场通讯技术。
手机端的NFC功能主要有三大特性模式：
?点对点（P2P）模式：可以支持2个设备之间的数据传输交互，这是NFC最基础的应用方式。用于例如名片交换、照片分享、无线网络配对等场景；
?读卡器模式：可以将手机作为读卡器，对通常的IC卡进行读/写操作。用于例如实体IC卡的圈存、充值，基于RFID射频标签的货物商品的防伪溯源等场景；
?卡模拟模式：可以将手机模拟成一张虚拟的IC卡，被其他读卡设备读/写。用于例如模拟门禁卡过公司或小区门禁，模拟交通卡乘坐公共交通工具等场景；
在卡模拟模式下，又通常有三种卡模拟方案：
?SWP-SD方案：将IC卡的基础信息存储在SD卡上的安全域中，曾经是银联主推的方案，实际应用较少；
?SWP-SIM方案：将IC卡的基础信息存储在SIM卡上的安全域中，是各大运营商主推的方案，由于运营商的推广，应用不少，比如上海移动、联通、电信三大运营商都对接了上海公共交通卡的TSM平台，基于此种方案，0实现了的手机交通卡业务；
?全终端方案：将IC卡的基础信息存储在手机NFC模块本身提供的eSe安全模块中，这是各手机厂商喜欢的方案，目前各大手机厂商，比如小米、华为、三星甚至苹果，都通过此种方案对接了很多银行与城市公共交通卡的TSM平台，在手机上发行银行卡、公共交通卡。；
在公共交通卡领域的应用，通常我们采用读卡器模式与卡模拟模式：读卡器模式一般用来实现对实体卡、手机模拟卡的在线充值、异常账务处理等联机服务，而无需跑网点找相关工作人员进行人工操作。卡模拟模式一般用来将手机模拟成实体交通卡，实现刷手机乘坐公共交通工具的目的。
2交通卡NFC空中充值
基于NFC技术的一个完整的对公共交通卡的空中充值业务应该包含四大流程：下单付款、写卡充值、不确定交易的判断、可疑账务的处理。
?下单付款：用户选择充值金额、支付渠道在手机APP上进行下单操作，后端空充系统收到下单请求后根据不同的支付渠道可能需要对接不同的支付平台进行支付订单的申请等操作，将申请结果返回给手机APP，手机APP调用对应的支付控件让用户进入支付界面。在支付完成后，支付平台通知后端空充系统支付结果。此流程根据各支付渠道的支付流程不同会有细微的差别，例如支付宝/微信/银联的支付流程在细节上互不相同，但是总体的大流程一致；
?写卡充值：用户可以在任何时候对一笔付款成功状态的订单发起充值请求，可以选择对实体公交卡充值，也可以选择对手机卡模拟状态下的手机中的虚拟卡进行充值。后端收到请求后与卡片发行方交互，获取加密的充值写卡指令脚本并下发给手机端。手机端通过NFC的读卡器模式对实体卡或虚拟卡执行充值写卡指令的脚本，并将执行结果返回给后端，后端记录充值结果；
?不确定交易判断：有一些异常情况下会使得充值交易的最终结果不确定，例如：
?由于通信故障导致手机终端未能收到后端平台下发的充值指令脚本；
?由于通信故障导致后端平台未能收到手机终端上报的充值指令脚本的执行结果和卡片数据；
?由于用户操作不当（如实体卡应该在充值过程中紧贴手机，但是意外离开了），导致无法知道卡片具体有没有完整的执行完圈存充值指令
这种情况下，通过后但平台下发额外的“充值结果判断脚本”给手机终端执行，根据手机终端上报的脚本执行结果，后端通过各种规则来判断当前的充值交易的最终结果是成功、失败、还是无法判断。对于依然无法判断的交易归入可疑账务；
?可疑账务处理：对于归为可疑账务的交易。意味着后端系统与手机端通过常规手段已无法判断出当时交易的最终结果。只能等待卡片发行方的业务平台来处理。通常卡片发行方是通过发生异常交易的卡片的卡号，异常交易发生时间的前后几笔交易流水中的交易发生额、交易后余额等，根据金额连续性判断异常交易的最终结果，并将判断结果通知到空充的后端平台。后端平台根据结果，成功的直接置为成功状态，失败的决定是允许用户补充值还是做退款处理；
其中后两个流程在交易完全正常的情况下一般是不需要进行的，仅为交易发生异常时保障用户与卡片发行方资金利益而进行的异常处理流程。
3NFC模拟公共交通卡
NFC卡模拟的三种方案，在基础原理和业务流程上是类似的。完整的NFC模拟交通卡业务，应包含：应用部署、应用服务、应用管理这三大业务板块。这里以某个终端厂商的全终端方案为例做简单介绍。
应用部署的主要业务流程有：
?数据准备：交通卡应用数据的准备（尽管是虚拟卡，也要确保每张卡的卡号，卡片信息，认证码等数据唯一有效）；
?安装准备：对接各终端厂商的TSM平台（可信服务管理平台，管理对终端安全模块的访问控制），为虚拟卡数据安装在eSE（安全模块）上做准备。一般有以下几个大步骤：
?多方资格审查
?在eSE中创建主辅助安全域并做个人化数据
?对eSE访问规则的配置
?应用安装：将交通卡的应用数据安装部署到eSE中。一般有以下几步：
?在主辅助安全域中创建对应交通卡的辅助安全域；
?对创建的交通卡辅助安全域使用发卡商提供的密钥做密钥罐装的初始化操作，只有发卡商授权的行为才能操作对应的交通卡安全域，确保安全性；
?下载安装交通卡应用（Applet）至交通卡安全域中（可能会包含需要的应用迁移操作）；
?对安装的交通卡应用做个人化；
?激活相应的交通卡应用；
应用服务主要包含：空中充值（关于这些在第2章中已有介绍，不再赘述）、卡片信息查询等与卡片相关的在线服务业务。
应用管理主要包括对交通卡应用的状态管理，例如应用的启用、停用、删除、换卡等。
将卡模拟模式与读卡器模式相结合是目前提供NFC服务的服务商与发卡方普遍采用的方式。这种方式一方面可以在很大程度上方便实体卡的用户对卡片进行充值、移资、查询等操作，进而保有实体卡的用户量。另一方面在支持卡模拟的NFC手机上又能够发行虚拟卡，使用户摆脱实体卡的携带束缚。
4结语
随着NFC技术在手机端的普及，可能不单单是旗舰手机，在低端手机上也会有NFC模块，NFC技术的应用将越来越广泛。由于NFC技术天生的安全体系，其在移动支付领域有着独有的优势。相对二维码移动支付技术，其无疑是更安全的，在支付速度上也通常要比联机的二维码支付快4到5倍。今年苹果手机ApplePay已正式支持上海公共交通卡的卡模拟，在不久的将来，越来越多的终端厂商、发卡方将支持NFC卡模拟的空中发卡并提供卡片的一系列在线服务。NFC技术的运用将更为普及，为人们带来更大的便利。
参考文献
[1]毛晓春,陆燕,金晶.手机交通卡在智慧城市中的设计和应用[J].互联网天地,2015(12):14-18.
[2]左沈怡.NFC时代:激活你手中的卡[J].上海国资,2015(11):72-73.
[3].小米3开通上海公交卡功能通过eSE全终端模式实现[J].金卡工程,2015(Z1):47.
[4]谭丽丽.基于NFC的交通卡应用解决方案[J].中国新通信,2014,16(11):89-91.